抗体的多样性是如何产生的antibody

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抗体抗体的多样性及其产生机制_gaobo-优秀PPT文档

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IgA dimer SP J chain
Secretory IgA(sIgA) SP
Plasma cells
IgA dimer
pIgR Epithelial Cell
三、免疫球蛋白的水解片段
木瓜蛋白酶
胃蛋白酶
木瓜蛋白酶作用于 IgG分子重链间二硫键 的N端侧,将其裂解为 Fab段和Fc段。胃蛋白 酶则切在该二硫键之C 端侧,产生F(ab’)2和 pFc段。
Fc pFc
免疫球蛋白的异质性
免疫球蛋白的类型
类(Class): 重链C区抗原性
IgG、IgA、IgM、IgD、IgE
亚类(Subclass): 重链抗原性/二硫键数目位置 IgG1-4 型(Type): 轻链C区抗原性 k、l
亚型(Subtype): 轻链C区aa差异排列 l1~4
血清型
免疫球蛋白既可结合抗原,又可作为抗原,激发机体的免疫应答,因而也 是一类抗原物质。由于免疫球蛋白的遗传基础不同,不同的免疫球蛋白的抗 原性也有差异。利用血清学方法测定和分析免疫球蛋白抗原性予以分类,称 为免疫球蛋白的血清型。
二、免疫球蛋白的其他成分
连接链(joining chain,J链)
(1)化学本质:浆细胞分泌的多肽链
IgM J CHAIN
(2)存在:IgM(五聚体), sIgA(双体)
IgA dimer
Secretory piece
Joining chain
分泌片(Secretory Piece,SP)
(1) 化学本质: 多肽链(70kD) (2)来源:上皮细胞 (3)作用: a.帮助IgA穿越黏膜 b.保护s IgA抵抗蛋白酶的水解作用
Jerne, 1984, Idiotype network

抗体多样性的产生和作用研究

抗体多样性的产生和作用研究

抗体多样性的产生和作用研究抗体是人体免疫系统在抵御外来病原体时所产生的一种重要的生物分子。

它们的功能是能够特异性地结合病原体表面的抗原,并促使其被破坏和清除。

抗体的多样性是造成其生命力和多功能性的根源之一。

那么抗体多样性是如何产生的呢?它的作用机制又是怎样的呢?一、抗体多样性的产生抗体的多样性来源于人体免疫系统中众多的抗体基因的不同组合和突变。

在人体中,每个抗体分子都由两个分子组成,即重链(H chain)和轻链(L chain)。

重链有5种类别,分别是μ、δ、γ、α和ε,而轻链有2种类别,即κ和λ。

因此,人体内有多达10亿种不同的抗体组合可能性存在。

而这10亿种抗体组合的产生离不开人体免疫系统内的B细胞、T细胞和抗原递呈细胞等多个重要成分。

B细胞能够通过其表面上的B细胞受体(BCR)结合并识别抗原,从而激活并分化。

一旦B细胞受体识别到了特定的抗原,那么其就会进行不同的分化途径,其中的一种途径就是抗体的产生。

当B细胞受体结合到真正的抗原时,它会在细胞质内合成和表达抗体的mRNA。

mRNA被转录成含有完整抗体C(constant)区的抗体前体,然后被进一步加工成完整的抗体分子。

这些抗体分子的重链和轻链都是在DNA重组过程中随机排列的。

这种重排的方式就决定了每个单独的抗体分子的特定结构和特异性。

当人体受到相同或类似的抗原攻击时,特定的B细胞子集会被激活。

这些B细胞子集在对抗原进行多次结合的过程中,产生了一些基因的突变。

其中有些突变可能会破坏抗体的有效性,但也有些突变则会使得抗体更好地适应抗原,增加其结合亲和力。

这些最有用的突变会得到保留,从而出现了更加高级的和多样化的抗体。

二、抗体多样性的作用机制抗体多样性的作用机制包括抗原结合、抗体介导的细胞毒性和免疫调节。

由于抗体分子具有多个不同的加工区段(如CDR1、CDR2和CDR3),因此它们可以结合不同的抗原位点。

抗体能够识别并结合外来抗原,使得病原体失去其生物活性并被排除出人体。

第四章 抗体多样性的产生

第四章  抗体多样性的产生
• 如此多的抗体类型是如何产生的呢?
抗体是如何产生的? •预先储备抗原特异性 •抗原诱导抗体特异性
抗体多样性的产生? •一个基因编码一个蛋白 •一个基因编码多个蛋白
上帝之谜:GOD(精品G课件eneration of Diversity )
一、抗体学说的发展
精品课件
一、抗体学说的发展
抗体形成机制的研究:
精品课件
三、Ig基因重排和表达
(五)mIgM与mIgD的共表达 了解
• 幼稚B细胞的分化过程中,首先表达mIgM, 后表达mIgD;mIgD是B细胞的重要表面标 志。
• B细胞若仅表达mIgM,在接受抗原刺激后 易形成耐受性,若同时表达mIgM和mIgD, 则受抗原刺激后可被激活。故mIgD可作为 B细胞分化发育成熟的标志,活化的B细胞 或记忆B细胞的mIgD逐渐消失。
• 识别其他抗原的细胞则不受影响,能产生抗体。
抗原 A + B
产生抗A 及抗B抗体
抗原 A + B
精品课件
产生抗B抗体 不产生抗A抗体
一、抗体学说的发展
抗体是如何产生的?
结论 •预先储备抗原特异性 •一个B细胞克隆对应一种抗体
抗体多样性的产生?
未完待
•一个基因编码一个蛋白 •一个基因编码多个蛋白

重排时,在V区基因不变的情况下,C基因发生重排,使得 最终的基因产物的V区相同,而C区不同;也就是说抗体识 别的特异性相同,但Ig分子的类型却发生了改变。
B cell
精品课件
IFN-γ IgG IL-4 IgE IL-5 IgA
精品课件
(三)Ig的类别转换(图解)
DNA
DNA重排 V D J cm cd cg3

免疫球蛋白(Ig)

免疫球蛋白(Ig)

概述
抗体(antibody,Ab):
B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞,由浆细胞 合成并分泌的能与相应抗原表位发生特异性结 合的具有免疫功能的球蛋白。
抗体的化学成分是什么?
蒂塞利乌斯、卡巴特: 研究电泳及血清蛋白分辨离
Ag免疫动物,得到含抗体的血清– 免疫血清
电泳分离免疫血清
免疫血清用抗原(Ag)吸收后,再次电泳
铰链区
结构域
功能区:H、L链每隔约110aa由 链内二硫键连接,折叠后形成的 球形结构,具有不同的生物学功 能。
1) L链: VL 、 CL 2) H链:
VH、CH1、CH2、CH3 、 CH4(仅IgM、IgE)
功能区的作用
1. VL、VH: 抗原结合部位 HVR(CDR)与抗原决定基结合
R2 O
R3 O
C HN CH C HN CH C
氨基酸残基
氨基酸残基
Rn O HN CH COH
C端
肽链书写方式:N端→C端
为了对蛋白质结构叙述的方便,人为地将蛋 白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结 构和四级结构。
随着蛋白质化学研究的进展,越来越多的人 认为在二级结构和三级结构之间应加入超二级 结构和结构域这两个层次,所以蛋白质的结构 层次为:
人IgG “一抗”
羊抗人 IgG 抗体
“二抗”
2. 同种异型(Allotype)
同一种属不同个体间的Ig分子所具有的不同 抗原特异性。
3. 独特型(Idiotype,Id)
同一个体不同抗体形成细胞所产生的Ig分子的V 区的抗原性不同(HVR序列)。
第三节 Ig的生物学功能
一、特异性结合抗原 ➢ Ig的V区与抗原表位结合,特异性由CDR的

医学免疫学—抗体

医学免疫学—抗体
HLA分型及其意义
人类白细胞抗原(HLA)的分型方法、遗传特点以及与疾病易感性 的关系。
T细胞活化、分化和效应机制
T细胞活化的过程
阐述T细胞在抗原刺激下活化的 过程,包括抗原识别、信号传导
和基因表达调控等环节。
T细胞分化的过程
介绍T细胞在活化后如何分化为 效应T细胞和记忆T细胞,以及不 同亚群T细胞的生物学特性和功
细胞因子及其受体介导的 信号传导途径
阐述细胞因子与受体结合后,通过信号传导 途径对靶细胞的生物学效应进行调控的过程 。
MHC分子结构和功能以及HLA分型意义
MHC分子的种类和结构
主要组织相容性复合体(MHC)分子的分类、基因结构、表达及 产物特点。
MHC分子的功能
阐述MHC分子在抗原提呈、T细胞活化以及免疫应答调控中的重要 作用。
通过体细胞突变和选择压力的作 用,抗体可以逐渐提高其与抗原
的亲和力,实现亲和力成熟。
04 抗体与疾病关系
抗体在感染性疾病中作用
中和病原体
抗体能够结合病原体表面的抗原, 阻止病原体对宿主细胞的黏附和 侵入,从而中和病原体的毒性。
促进吞噬作用
抗体与病原体结合后,可通过Fc段 与吞噬细胞表面的Fc受体结合,促 进吞噬细胞对病原体的吞噬和清除。
制肿瘤细胞的生长和扩散。
介导肿瘤细胞凋亡
03
一些抗体能够诱导肿瘤细胞凋亡,通过激活死亡受体或抑制生
存信号等途径实现。
05 抗体检测技术与应用
常见抗体检测技术原理及优缺点比较
01
酶联免疫吸附试验(ELISA)
利用酶标记的抗原或抗体与待测抗体或抗原结合,通过底物显色反应进
行定量检测。优点:灵敏度高,特异性强;缺点:操作繁琐,易受干扰。

抗体(Antibody,Ab)基本结构和作用

抗体(Antibody,Ab)基本结构和作用
在B细胞膜上有IgD,为细胞表面抗原 受体,有调节B细胞向抗体产生细胞增 殖分化的作用。
IgD在B细胞膜上出现,是B细胞成熟的 标志。这些B细胞都难以产生免疫耐受 性,而B细胞膜上只有IgM而无IgD时, 容易因相应抗原作用而形成免疫耐受。
五类免疫球蛋白特性比较
Ig种类
IgG
IgM
IgA/SIgA IgD IgE
IgA不能激活补体的经典途径, 但能激活补体的替代途径。不能作 用为调理素,但能凝集颗粒性抗原 和中和病毒。
SIgA
分泌型IgA是机体 粘膜防御感染的 重要因素。
在保护肠道、泌 尿生殖道、乳腺 和眼睛抵抗微生 物入侵方面起关 键作用。
4、IgE
IgE为单体分子; 分子量190kDa,在血清中含量最少,约为
IgM和SIgA结构示意图
(二) 功能区
用X射线衍射分析法发现,Ig多肽链是由若干折叠 成球形结构组成的一种立体构型。 每一球形结构是肽链的一个亚单位,约110个氨基 酸组成,具有一定的生理功能,故称功能区(或结构域)。 在功能区中氨基酸序列有高度同源性。 L链有VL、CL两个功能区; IgG、IgA、IgD的重链有VH、CH1、CH2、CH3共四个功 能区;IgM、IgE重链则有VH、CH1、CH2、CH3、CH4五个功 能区。
0.01~0.9%;
种系进化中出现最 晚;
由呼吸道和胃肠道 浆细胞产生;
IgE
人和动物血清中浓度 很低,但它有独特的 Fc区,能结合肥大细 胞和嗜碱性细胞,可 引起I型超敏反应。
IgE还与对蠕虫侵袭的 免疫应答有关。
IgE在56℃ 30min即被
5、IgD
血清中含量极少,为Ig总量的1%左右。 IgD为单体分子,血清中IgD的功能尚 不清楚。

医学免疫学 第六章?抗体

医学免疫学 第六章?抗体

IgM
分泌型IgA
SP
IgM和分泌型IgA结构示意图
浆细胞
血清型IgA
入血
分泌型IgA
二聚体
分泌型IgA
分泌型IgA的生成和分泌过程示意图
第二节 免疫球蛋白的类型
免疫球蛋白
——可具有抗体活性,与相应抗原决定簇特异性结合。
——抗原物质,本身作为大分子糖蛋白,对异种动物或同种
异体,甚至体内其他B细胞来说又是一种抗原。 根据其抗原特异性,Ig分为三类:
酸的差异。是由不同个体的遗传基因决定,又称
同种异型遗传标志。
独特型
3.独特型(idiotype):
是指在同一个体内,不同B细胞克隆所产生的免疫
球蛋白分子V区以及T、B细胞表面抗原受体V区所具 有的特有的氨基酸序列和 构型决定。人体体内具有数目庞大的不同的独特型 决定簇。在一定条件下,可刺激机体产生抗独特型 抗体。
型:根据免疫球蛋白轻链C区抗原特异性的不同,
可分为κ型和λ型。
人L链的κ型:λ型约为2:1(小鼠则为20:1)
亚型:λ链 可分为λ1, λ2 ,λ3,λ4四个亚型。
同种异型

2.同种异型(allotype): 是指同一种属不同个体之间其免疫球蛋白分子所 具有的不同抗原特异性。

主要反映在Ig分子的CH和CL上的一个或数个氨基
免疫球蛋白的类型 免疫球蛋白的基因结构及其表达 抗体的功能 各类免疫球蛋白的特性和功能
单克隆抗体和基因工程抗体
第一节 免疫球蛋白的结构
一、免疫球蛋白的基本结构:
1. 四肽链结构: 2条重链(Heavy chian,H链) 2条轻链(Light chian,L链) 通过二硫键连接成“Y”形结构 组成一个Ig的单体分子。

抗体抗体的多样性及其产生机制

抗体抗体的多样性及其产生机制

抗体抗体的多样性及其产生机制
抗体是一类特殊的蛋白质,由免疫系统产生,能够识别和结合外来抗原。

抗体的多样性是指免疫系统可以产生大量不同的抗体,以应对各种外来抗原的存在。

抗体的多样性是由其结构和产生机制所决定的。

抗体的结构可以分为两个重要的部分,即可变区和恒定区。

可变区是抗体分子结构的最重要部分,它位于抗体的N端,包含了6个亲合力决定区(CDR)和两个变区(VH和VL)。

每个抗体分子都有独特的可变区,使得免疫系统可以产生大量不同的抗体。

抗体的多样性是通过V(D)J重组和突变机制来实现的。

在胚胎期,大量的V、D和J基因片段通过随机重组形成多个不同的等位基因。

这些基因片段包含了可变区的编码序列。

在淋巴细胞发育过程中,V、D和J 基因片段通过V(D)J重组的方式进行随机组合,形成不同的可变区。

这种随机重组机制使得每个淋巴细胞都有不同的抗体可变区序列。

另外,突变机制也是抗体多样性的重要机制之一、在B细胞克隆扩增过程中,其可变区的编码基因会发生突变。

这些突变是随机发生的,并且会导致抗体的亲和力和特异性发生变化。

通过筛选,亲和力较高的抗体会被保留下来,而亲和力较低的抗体会被淘汰掉。

这种突变机制使得抗体可以根据外来抗原的特性进行优化,以更好地结合和中和抗原。

总的来说,抗体的多样性是通过V(D)J重组和突变机制实现的。

这种多样性使得抗体能够识别和结合多种外来抗原,从而保护机体免受病原体的侵害。

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Somatic mutation hypothesis
There are a small number of antibody genes which undergo mutation as the B cell matures - thus giving rise to B cells expressing antibody of different specificity.
Three genes:
- two loci encoding the light chains - kappa locus - lambda locus
- one locus encoding the heavy chain
Kuby Figure 5-5
Read Kuby pages 110-112: Variable-Region Gene Rearrangements
What mechanism ensures correct joining of gene segments during rearrangement of the heavy and light chain loci?
How is antibody diversity generated?
Two early theories:
Germline hypothesis
The genome contains many loci encoding antibody molecules. B cells express one of these loci. Different B cells express different loci.
Kuby Figure 5-4
Kuby Figure 5-4
In the case of the heavy chain…
In naive, mature B cells, the primary mRNA transcript contains VDJ and BOTH Cm and Cd.
This primary transcript can be differentially processed to give rise to mRNA encoding either IgM or IgD.
Kuby Figure 5-3
The lambda locus also has only V, J and C segments.
Kuby Figure 5-3
Read Kuby pages 109-110: Multigene Organization of Ig Genes
Kuby Figure 5-3
These three loci are located on different chromosomes.
The loci encoding immunoglobulins have a unique structure. - composed of "gene segments" The heavy chain locus has multiple V (variable) segments, multiple D (diversity) segments, multiple J (joining) segments and multiple C (constant) segments. During maturation, one of each V, D and J segment is randomly “chosen” and used to encode the final antibody molecule.
Kuby Figure 5-3
Recombination signal sequences conserved sequences in regions just upstream or downstream of gene segments. Consist of a conserved heptamer and nonamer with a 12 or 23 bp spacer.
Kuby Figure 5-6
Recombination Activating Genes (encode RAG-1 and RAG-2)
RAG-1 and RAG-2 mediate recognition of signal sequences and rearrangement of DNA segments.
The one-turn/two-turn rule (12/23 rule) - recombination occurs only between a segment with a 12 bp spacer and a segment with a 23 bp spacer.
Read Kuby page 113: Recombination Signal Sequences Direct Recombination
Normal mice
RAG-1 - deficient mice
5'
3'
5'
3'
5'
3'
AGCT
TATA
Terminal deoxynucleotidyl transferase (Tdt)
An enzyme that randomly adds in nucleotides during joining of heavy chain (NOT light chain) segments.
In heavy chains, the V, D and J segments encode the variable domain while the C segment encodes the constant domain.
In light chains, the V and J segments encode the variable domain while the C segment encodes the constant domain.
SCID mice also have a defect that affects rearrangement of BCR and TCR loci. They also have no mature T or B cells.
Flow cytometry of normal vs. RAG-1 deficient mice: Lymph node cells FITC anti-CD19 (B cell marker) and PE anti-CD3 ( T cell marker)
Mice deficient in RAG-1 or RAG-2 are unable to rearrange heavy or light chain genes.
These mice have no mature B cells.
--> B cells will not mature if they cannot express a BCR.
This may lead to introduction of stop codons --> nonproductive rearrangements.
Germline configuration of the heavy chain locus (mice)
Kuby Figure 5-3
Each gene segment may have its own intron-exon structure - e.g. the Cm gene segment…
The kappa locus has a similar structure - BUT - does not have D segments. A kappa chain is encoded by one V segment, one J segment and one C segment.
Kuby Figure 5-3
What mechanism ensures correct joining of gene segments during rearrangement of the heavy and light chain loci?
Recombination signal sequences - conserved sequences in regions just upstream or downstream of gene segments.
Read Kuby pages 113-115: Gene Segments Are Joined by Recombinases
Productive and nonproductive rearrangements
Joining of segments is not precise and may result in loss of the correct reading frame.
RAG-deficient mice also lack mature T cells. --> The T cell receptor is also encoded by loci containing gene segments that must be rearranged before the TCR can be expressed. T cells will not mature if they cannot express a TCR.
Consist of a conserved heptamer and nonamer with a 12 or 23 bp spacer.
The one-turn/two-turn rule (12/23 rule) - recombination occurs only between a segment with a 12 bp spacer and a segment with a 23 bp spacer.
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