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关于抗体种类繁多,你知道原因么?

发布时间:2019-08-08


人类生活在杂乱多变的环境中,每时每刻都会触摸到各式各样的微生物,受到一些相似抗原物质的侵扰,从而使机体致病。为了抵御这些外来侵扰,使自身得以持续生存,人体必须构成几十万、几百万甚至更多种相应的特异性抗体以抵挡外界的抗原物质,才华免遭其害,保护自己。咱们会从抗体的发作及多样性进行其原因的论述与剖析。


1.抗原的递上


抗原递上细胞(antigen presenting cell, APC)的抗原递上作用是一个涉及抗原汲取、处理与递上的杂乱进程。最首要的抗原递上分子是首要组织相容性复合物(majorhistocompatibility complex, MHC)。MHC分为两个大类:MHC-I和MHC-II,它们递上的抗原蛋白来历不同,降解抗原的方法不同,结合肽段长度也不同,可以分别将抗原递上给细胞毒性T细胞 (CD8 T cell) 和辅佐型T细胞 (CD4 T cell) 。结合现以MHC-II递上外源性蛋白为例简述抗原提成进程。


外源性抗原经APC吞噬或吞饮作用,被摄入胞内构成吞噬体,后者与溶酶体交融构成吞噬溶酶体。抗原在吞噬溶酶体内酸性环境中被蛋白水解酶降解为小分子多肽,其间具有免疫原性的称为抗原肽。内质网中组成的MHC-II类分子进入高尔基体后,由分泌小泡带着,通过与吞噬溶酶体交融,使抗原肽与小泡内MHC-Ⅱ类分子结合构成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物。所构成的复合物可能在高尔基复合体参与下被转运到细胞膜表面,被T细胞受体(TCR)辨认并递上给TH细胞[6]。供TCR辨认的先决条件是两种细胞的直接触摸并彼此作用。这种细胞间的彼此作用涉及APC与TH表面多种分子。除了TCR特异性地同时辨认多肽-MHC-Ⅱ分子的复合物外,某些粘附分子也参与抗原递上进程。活化的TH细胞可分泌各种细胞因子,用于B细胞、Tc细胞等的激活进程,发作可清除抗原的特异性抗体。


2.B细胞分化及抗体的发作


哺乳类动物B细胞的分化进程首要可分为前B细胞、不老到B细胞、老到B细胞、活化B细胞和浆细胞五个阶段。其间前B细胞和不老到B细胞的分化是抗原非依托的,其分化进程在骨髓中进行,不老到B细胞初步表达膜结合型IgM(mIgM)。抗原依托阶段是指老到B细胞(膜表面同时表达mIgM和mIgD)在抗原刺激后,在APC和TH细胞的辅佐下成为活化B细胞(mIg逐渐下降,分泌型Ig逐渐添加,并可发作Ig基因重链的类别转换),并持续分化为组成和分泌抗体的浆细胞,发挥体液免疫的功用,这个阶段的分化首要是在外周免疫器官中进行的。
因而,抗体存在于脊椎动物的血液等体液中,及其B细胞的细胞膜表面,其首要功用是与抗原结合后,有效地清除侵入机体内的微生物、寄生虫等异物。
 


抗体是具有4条多肽链的对称结构,其间2条较长、相对分子量较大的相同的重链(H链);2条较短、相对分子量较小的相同的轻链(L链)。链间由二硫键和非共价键联合构成一个由4条多肽链构成的单体分子。轻链有κ和λ两种,重链有γ、μ、α、ε和δ五种[7],依据重链分型不同Ig分为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE 五类。
整个抗体分子可分为安稳区和可变区两部分。在给定的物种中,不同抗体分子的安稳区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。可变区坐落"Y"的两臂末端,也称抗原结合片段(antigen-binding fragment, Fab),一个抗体分子上的两个抗原结合部位是相同的;"Y"的柄部称结晶片段(crystalline fragment, FC)。


3.免疫球蛋白多样性


抗体的组成极为杂乱,是由不可胜数、多种多样的Ig分子所组成。这些Ig分子在形状、巨细、结构以及氨基酸的组成和摆放上,既相似,又有差别。


3.1可变区异质性


安稳区的基因可以抉择Ig分子的类别和亚类,为构成Ig分子多样性的原因之一,但构成免疫球蛋白分子多样性的首要原因在于可变区的异质性。
   

在可变区内有一小部分氨基酸残基改变特别强烈,这些氨基酸的残基组成和摆放顺序更易发作变异,称高变区。高变区坐落分子表面,最多由17个氨基酸残基构成,少则只要2~3个。高变区是抗原结合位,与抗原表位互补,又称为互补抉择区(complement-determiningregions,CDRs),其氨基酸序列抉择了该抗体结合抗原抗原的特异性。重链及轻链各含有三个CDR,在三维空间结构中呈现为环状,分布在抗体分子表面与抗原特异性结合。


3.2 V(D)J重组


抗体的L链由C、V、J三个基因簇编码
H链由C、V、D、J四个基因簇编码
人类控制免疫球蛋白H链的基因位点在第14号染色体长臂上,由编码可变区的V基因片段(VH)、D基因片段(DH)、J基因片段(JH)、C基因片段(CH)4类基因片段组成,其间VH有45种、DH有23种、JH有6种、CH有9种。H链上的安稳区由C基因片段控制,一般是安稳不变的;H链上的可变区由VH、DH、JH 3种基因片段控制。在浆细胞老到进程中重链基因的VH、JH、DH 3种基因片段间可以发作随机重组,不同的组合导至发作不同结构的重链基因。
 

依据体细胞基因重排学说,B细胞在结束重链可变区基因的重排后,初步轻链(Lλ链和Lκ链)可变区基因的重排。人类控制Lλ链的基因位点在第22号染色体长臂上,有Vλ、Jλ和Cλ 3类基因片段,其间Vλ有30种、Jλ有4种、Cλ有4种。Lλ链上的安稳区由Cλ基因片段控制,一般是安稳不变;Lλ链上的可变区由Vλ和Jλ 2种基因片段控制。在浆细胞老到进程中,Lλ链基因的Vλ和Jλ 2种基因片段间可以发作随机重组,不同的组合发作不同结构的Lλ链基因。人类控制Lκ链的基因位点在第2号染色体短臂上,有Vκ、Jκ、Cκ 3类基因片段,其间Vκ有40种、Jκ有5种、Cκ仅1种。
这些外显子在重组酶(RE)的作用下,通过多种多样的重排,所组成出的肽链,还要再进一步进行L和H链组合,这样终究生成的抗体种类就非常多了。抗体基因重排发作在淋巴细胞分化的时分。


骤变后发作的各种B细胞克隆的BCR亲和力各不相同,在其表面表达高亲和力抗体的B细胞会在与其他细胞的反应中取得强烈的存活信号,而表达低亲和力抗体的B细胞则逐渐凋亡。其整体结果是,后代B细胞及其发作的抗体对抗原的平均亲和力得到了提高,称为抗体的亲和力老到(affinity maturation),使所分泌的抗体可更有效地保护机体免受外来抗原的再次侵袭。只要那些表达高亲和力抗原受体的B细胞,才华有效的结合抗原,并在抗原特异的Th细胞增殖,发作高亲和力抗体。
 

在以上多样性抗体基因指导下,构成了多种多样的重链蛋白质分子和轻链蛋白质分子。此外,受体修正、免疫球蛋白的类别转换等要素也可以大大添加免疫球蛋白结构的多样性。可以说,自然界有多少种抗原物质,人体就能发作多少种免疫球蛋白分子,就能构成多少种抗体。