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    抗体分子基本结构


    抗体分子基本结构

    抗体是一种由B淋巴细胞产生的免疫球蛋白。所有的抗体分子都具有相似的结构,由四个对称的肽链结构组成,由两个相同的重链(重链、H链)和两个相同的轻链(轻链、L链)组成。轻链和重链的内部和链之间分别由二硫键连接。以下是该抗体的分子结构图: 

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    轻链

    它由大约214个氨基酸残基组成,通常不含碳水化合物,分子量大约为24kDa。每个轻链含有两个由链内二硫键组成的环肽。抗体分子的L链可分为 k型和 λ 型,同时只能有一种L链存在于抗体分子中,不同种类的抗体分子具有不同的 k/λ 比值。例如,小鼠抗体的 k: λ 是20:1,而正常人类抗体的 k: λ 是2:1。

     

    重链

    重链约为轻链的两倍,含有450 ~ 550个氨基酸残基,分子量约为55或75kDa。根据H链抗原性的不同,可将其分为五类:μ链、γ链、α链、δ链和ε链。不同H链和L链(κ链或λ链)形成完整IgM的分子分别称为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。(抗体的分类和亚型)

     

    可变区(V区)

    可变区(v区)是抗体进行分子N端存在这样一段氨基酸序列数据变化影响较大的区域,由N端重链1/4和轻链1/2组成。可变区存在可以与抗原特异性结合的部位,即抗原结合位点,用以研究决定抗体识别的特异性。一个抗体有两个不同的抗原结合位点,可以在同一时间结合两个抗原分子。

    某些位置的氨基酸残基的组成和排列顺列高度可变,称为超变区(HVR),也称为抗原互补决定区(CDR),共同构成Ig的抗原识别位点。骨架区(FR)是除HVR以外的V区,其中AA替换较少的部分以稳定HVR的结构。可变区CDR和FR的组成为“FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4”。

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    恒定区(C区)

    抗体分子的C端氨基酸的相对稳定部分,占据轻链的1/2和重链的3/4或4/5。 抗体轻链的恒定区由一个Ig结构域组成,重链的恒定区由串联的3-4个Ig结构域和一个用于增加柔性的铰链区组成。 它主要作用于免疫应答,具有许多重要的生物学功能。

     

    铰链区

    在重链CH1的尾部和CH2的头部有一个由30个左右的氨基酸残基组成的柔性铰链区,其中脯氨酸含量很高,没有形成 α 螺旋,易于拉伸和弯曲,存在2到5个左右的链间二硫键。

    铰链区的主要功能是调节抗体可变区上抗原结合位点与相应抗原表位的匹配,以促进抗原抗体的结合。此外,它也有利于Ig分子的构象变化,还可以暴露补体结合位点。它对木瓜蛋白酶和胃蛋白酶敏感。当这些蛋白酶水解免疫球蛋白分子时,这个区域经常被破坏。IgM和IgE缺乏铰链区。

     

    功能区

    Ig分子的H链与L链可以通过链内二硫键折叠成若干具有球形结构的功能区,每一功能区(domain)大约由110个氨基酸可以组成。在功能区中的氨基酸序列具有高度同源性。

    L链功能区域分为L链可变区(VL)和L链恒定区(CL)两大功能区。

    H链功能区IgG、IgA和IgD的H链各自具有一个可变区(VH)和三个恒定区(CH1、CH2和CH3)一共具有四个功能区;

    IgM和IgE的H链各自具有一个可变区域(VH)和四个恒定区域(CH1、CH2、CH3和CH4)一共具有五个功能区。

    L链和H链中V区或C区的每个功能区都可以形成一个免疫球蛋白折叠,每个Ig折叠包含两个接近平行、同时由二硫键连接β片层结构,每个β片层结构由3至5个反平行的多肽链构成。可变区中的高变区在Ig折叠的一侧形成高变区环,这是与抗原结合的位点。

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    作用

     

    VL和VH是与抗原进行结合的部位,其中HVR(CDR)是V区中与抗原免疫决定簇(或表位)互补发展结合的部位。VH和VL通过非共价方式相互促进作用,组成就是一个FV区。单位Ig分子结构具有2个抗原可以结合的位点(antigen-binding site),二聚体分泌型IgA具有4个抗原结合位点,五聚体IgM可有10个抗原结合位点。

    CL和CH上均具有部分同种异型的遗传标记。

    IgG中的CH2具有补体的Clq结合位点,可以活化补体的经典活化途径。 母体IgG可以经由胎盘借助CH2部分主动传递到胎体内。

    IgG中 CH3具有结合单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B细胞和NK细胞Fc段受体的功能。

     

    Fab片段

    木瓜蛋白酶可将IgG分子降解为两个Fab段和一个Fc段。 Fab段由轻链可变区、轻链恒定区、重链可变区和重链恒定区组成。 可变区是结合抗原的位点,因此Fab段也称为抗原结合段。

     

    Fc段

    Fc段包含了所有抗体分子共有的蛋白质序列分析以及各个不同类别独有的决定簇。Fc段有多种生物学活性,具有结合补体、结合Fc受体、通过胎盘等作用。


     

     

     

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