定义:
抗体(antibody)指机体的免疫系统在抗原刺激下,由B淋巴细胞分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白。抗体与抗原(包括外来的和自身的)相结合,从而有效地清除侵入机体内的微生物、寄生虫等异物,中和它们所释放的毒素或清除某些自身抗原,使机体保持正常平衡,
命名:
19世纪后期,Von Behring(埃米尔·阿道夫·冯·贝林,因“对血清疗法的研究,特别是关于血清疗法治疗白喉的研究”获得1901年第一届诺贝尔生理学或医学奖)及其同事Kitasato(北里柴三郎)研究发现,用白喉或破伤风毒素免疫动物后可产生具有中和毒素作用的物质,称之为抗毒素(antitoxin),随后保罗·埃尔利希(因“对免疫学的杰出贡献”获得1908年诺贝尔生理学或医学奖)提出“抗体”一词来泛指抗毒素类物质。
抗体(antibody,Ab)是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白,主要存在于血清等体液中,是介导体液免疫的重要效应分子,能与相应抗原特异性结合,发挥免疫功能。
1937年,Tiselius和Kabat用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、α1、α2、β及γ球蛋白等组分,并发现抗体主要存在于γ区,因此抗体又被称为γ球蛋白。随后,经1968年和1972年的世界卫生组织和国际免疫学会联合会讨论决定,将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)。
抗体的结构:
抗体的基本结构是一个Y型的四肽链,由完全相同的两条重链 (Heavy chain,H链) 和相同的两条轻链 (Light chain,L链) 组成。重链和轻链是根据他们分子量大小来命名的,其相对分子质量分别约为 50-75 kDa 和 25 kDa。在结构上,重链和重链之间、重链和轻链之间以二硫键相连,结合成一个轻重链配对的对称分子。
恒定区和可变区:
通过对不同免疫球蛋白重链(H链)和轻链(L链)的氨基酸序列比较发现,其氨基端(N端)约110个氨基酸序列变化很大,称为可变区(variable region,V区),而羧基末端(C端)则相对稳定,变化很小,称为恒定区(constant region,C区)。可变区和抗原识别有关,决定抗体识别的特异性。恒定区和抗体效应功能相关,同一类型抗体的恒定区组成上是相同的。
可变区(variable region,V区):
L链和H链的V区分别称为VL和VH。位于H链靠近N端的1/5或1/4和L链靠近N端的1/2区域。每个V区中均有一个由链内二硫键连接形成的肽环。V区氨基酸的组成和排列决定抗体的抗原结合特异性。由于V区中氨基酸的种类和排列顺序在变化,故可形成多种具有不同结合抗原特异性的抗体。
恒定区(constant region,C区):
L链和H链的C区分别称为CL和CH。位于H链靠近C端的3/4或4/5 和L链靠近C端的1/2区域。每个C区中均有由链内二硫键连接形成的肽环。这个区域氨基酸组成和排列在同一种属动物Ig同型L链和同一类H链中都比较恒定,如人抗白喉外毒素的抗毒素IgG与人抗破伤风外毒素的抗毒素IgG,它们的V区不相同,只能与相应的抗原发生特异性的结合,但其C区的结构是相同的,即具有相同的抗原性,应用马抗人IgG第二抗体(或称抗抗体)均能与这两种抗不同外毒素的抗体(IgG)发生结合反应。这是制备第二抗体,应用荧光素、同位素、酶等标记抗体的重要基础。
抗体的功能区:
在抗体的每个区域内都各有一个链内二硫键,并以此维系折叠成一个个彼此类似的、致密的球形结构,它是抗体的基本结构单位,行使自己独特的免疫学功能,称其为“功能区”或“结构域”。每一个Ig分子的H链与L链可通过链内二硫键折叠成若干球形功能区,在功能区中氨基酸序列有高度同源性。
L链功能区:分为L链可变区(VL)和L链恒定区(CL)两功能区。
H链功能区:IgG、IgA和IgD的H链各有一个可变区(VH)和三个恒定区(CH1、CH2和CH3)共四个功能区。IgM和IgE的H链各有一个可变区(VH)和四个恒定区(CH1、CH2、CH3和CH4)共五个功能区。
抗体的酶切片段:抗体Fab段和Fc段
IgG经木瓜蛋白酶酶切后裂解为2个完全相同的Fab段和1个Fc段,每个Fab段都为单价,可与抗原结合但不会再发生凝集反应;经胃蛋白酶酶切后裂解为1个完整F(ab)2片段和碎片化的Fc片段,F(ab’)2片段为双价,可同时结合两个抗原表位。
Fab段为抗原结合片段(fragment of antigen binding,Fab),相当于抗体分子的两个臂,由一个完整的轻链和重链的VH和CH1结构域组成。Fc段为可结晶段(fragmentcrystallizable,Fc)相当于Ig的CH2和CH3结构域,是Ig与效应分子或者细胞相互作用的部位。Fab段包含完整的可变区,以及恒定区的CH1区域。Fc段仅指Ig恒定区CH2和CH3的区域,相当于Y字结构下面那一部分。
题外:
一抗:
第一抗体就是能和非抗体性抗原(特异性抗原)特异性结合的蛋白。种类包括单克隆抗体和多克隆抗体。第一抗体就是平常所说的抗体,即能和抗原特异性结合。
二抗:
第二抗体是指能和抗体结合,即抗体的抗体,其主要作用是检测抗体的存在,放大一抗的信号。二抗是利用抗体是大分子的蛋白质具有抗原性的性质,去免疫异种动物,由异种动物的免疫系统产生的针对于此抗体的免疫球蛋白。
多克隆抗体:
天然的抗原分子中常含有多种不同的抗原表位,以该抗原刺激机体的免疫系统可同时激活多种B细胞克隆,产生的抗体中会含有多种针对不同抗原表位的抗体,因此称之为多克隆抗体。简单理解多克隆抗体就是针对多种抗原表位产生的多种单克隆抗体的混合物。多克隆抗体的缺点是特异性不高。
单克隆抗体:
解决多克隆抗体特异性不高的理想方法是制备识别单一表位特异性的抗体。如果能获得仅针对单一表位的浆细胞克隆,并使其在体外扩增分泌抗体,就有可能获得单一表位特异性的抗体。然而,浆细胞在体外的寿命较短,难以培养。为克服这一缺点,1975年Kohler和Milstein将具有分泌特异性抗体能力的致敏B细胞和具有无限繁殖能力的骨髓瘤细胞融合为B细胞杂交瘤,获得了可以产生单克隆抗体的杂交瘤细胞,从而建立了单克隆抗体制备技术。通过该技术融合形成的杂交瘤(hybridoma),既具有骨髓瘤细胞大量扩增和永生的特性,又具有免疫B细胞合成和分泌特异性抗体的能力。
单克隆抗体(monoclonal antibody,Mab)是由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。此技术是20世纪免疫学技术的一项里程碑式突破。Kohler和Milstein也因“关于免疫控制机制理论的研究以及开发制备单克隆单体”获得1984年诺贝尔生理学或医学奖。
本文转自龙师兄实验室
转自:“医学科研小坑”微信公众号
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