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聯(lián)系人：王宇豪
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關于抗體種類繁多，你知道原因么？
點擊次數(shù)：361 發(fā)布時間：2019/8/1 10:59:43
人類生活在雜亂多變的環(huán)境中，每時每刻都會觸摸到各式各樣的微生物，受到一些相似抗原物質的侵擾，從而使機體致病。為了抵御這些外來侵擾，使自身得以持續(xù)生存，人體必須構成幾十萬、幾百萬甚至更多種相應的特異性抗體以抵擋外界的抗原物質，才華免遭其害，保護自己。咱們會從抗體的發(fā)作及多樣性進行其原因的論述與剖析。
1.抗原的遞上
抗原遞上細胞（antigen presenting cell, APC）的抗原遞上作用是一個涉及抗原汲取、處理與遞上的雜亂進程。*首要的抗原遞上分子是首要組織相容性復合物（majorhistocompatibility complex, MHC）。MHC分為兩個大類：MHC-I和MHC-II,它們遞上的抗原蛋白來歷不同，降解抗原的方法不同，結合肽段長度也不同，可以分別將抗原遞上給細胞毒性T細胞 (CD8 T cell) 和輔佐型T細胞 (CD4 T cell) 。結合現(xiàn)以MHC-II遞上外源性蛋白為例簡述抗原提成進程。
外源性抗原經(jīng)APC吞噬或吞飲作用，被攝入胞內(nèi)構成吞噬體，后者與溶酶體交融構成吞噬溶酶體�？乖谕淌扇苊阁w內(nèi)酸性環(huán)境中被蛋白水解酶降解為小分子多肽，其間具有免疫原性的稱為抗原肽。內(nèi)質網(wǎng)中組成的MHC-II類分子進入高爾基體后，由分泌小泡帶著，通過與吞噬溶酶體交融，使抗原肽與小泡內(nèi)MHC-Ⅱ類分子結合構成抗原肽-MHCⅡ類分子復合物。所構成的復合物可能在高爾基復合體參與下被轉運到細胞膜表面，被T細胞受體（TCR）辨認并遞上給TH細胞[6]。供TCR辨認的先決條件是兩種細胞的直接觸摸并彼此作用。這種細胞間的彼此作用涉及APC與TH表面多種分子。除了TCR特異性地同時辨認多肽-MHC-Ⅱ分子的復合物外，某些粘附分子也參與抗原遞上進程�；罨腡H細胞可分泌各種細胞因子，用于B細胞、Tc細胞等的激活進程，發(fā)作可清除抗原的特異性抗體。
2.B細胞分化及抗體的發(fā)作
哺乳類動物B細胞的分化進程首要可分為前B細胞、不老到B細胞、老到B細胞、活化B細胞和漿細胞五個階段。其間前B細胞和不老到B細胞的分化是抗原非依托的，其分化進程在骨髓中進行，不老到B細胞初步表達膜結合型IgM（mIgM）�？乖劳须A段是指老到B細胞（膜表面同時表達mIgM和mIgD）在抗原刺激后，在APC和TH細胞的輔佐下成為活化B細胞（mIg逐漸下降，分泌型Ig逐漸添加，并可發(fā)作Ig基因重鏈的類別轉換），并持續(xù)分化為組成和分泌抗體的漿細胞，發(fā)揮體液免疫的功用，這個階段的分化首要是在外周免疫器官中進行的。
因而，抗體存在于脊椎動物的血液等體液中，及其B細胞的細胞膜表面，其首要功用是與抗原結合后，有效地清除侵入機體內(nèi)的微生物、寄生蟲等異物。
抗體是具有4條多肽鏈的對稱結構，其間2條較長、相對分子量較大的相同的重鏈（H鏈）；2條較短、相對分子量較小的相同的輕鏈（L鏈）。鏈間由二硫鍵和非共價鍵聯(lián)合構成一個由4條多肽鏈構成的單體分子。輕鏈有κ和λ兩種，重鏈有γ、μ、α、ε和δ五種[7]，依據(jù)重鏈分型不同Ig分為IgM、IgG、IgA、IgD和IgE 五類。
整個抗體分子可分為安穩(wěn)區(qū)和可變區(qū)兩部分。在給定的物種中，不同抗體分子的安穩(wěn)區(qū)都具有相同的或幾乎相同的氨基酸序列。可變區(qū)坐落"Y"的兩臂末端，也稱抗原結合片段（antigen-binding fragment, Fab），一個抗體分子上的兩個抗原結合部位是相同的；"Y"的柄部稱結晶片段（crystalline fragment, FC）。
3.免疫球蛋白多樣性
抗體的組成極為雜亂，是由不可勝數(shù)、多種多樣的Ig分子所組成。這些Ig分子在形狀、巨細、結構以及氨基酸的組成和擺放上，既相似，又有差別。
3.1可變區(qū)異質性
安穩(wěn)區(qū)的基因可以抉擇Ig分子的類別和亞類，為構成Ig分子多樣性的原因，但構成免疫球蛋白分子多樣性的首要原因在于可變區(qū)的異質性。
在可變區(qū)內(nèi)有一小部分氨基酸殘基改變特別強烈，這些氨基酸的殘基組成和擺放順序更易發(fā)作變異，稱高變區(qū)。高變區(qū)坐落分子表面，*多由17個氨基酸殘基構成，少則只要2~3個。高變區(qū)是抗原結合位，與抗原表位互補，又稱為互補抉擇區(qū)（complement-determiningregions，CDRs），其氨基酸序列抉擇了該抗體結合抗原抗原的特異性。重鏈及輕鏈各含有三個CDR，在三維空間結構中呈現(xiàn)為環(huán)狀，分布在抗體分子表面與抗原特異性結合。
3.2 V(D)J重組
抗體的L鏈由C、V、J三個基因簇編碼
H鏈由C、V、D、J四個基因簇編碼
人類控制免疫球蛋白H鏈的基因位點在第14號染色體長臂上，由編碼可變區(qū)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類基因片段組成，其間VH有45種、DH有23種、JH有6種、CH有9種。H鏈上的安穩(wěn)區(qū)由C基因片段控制，一般是安穩(wěn)不變的；H鏈上的可變區(qū)由VH、DH、JH 3種基因片段控制。在漿細胞老到進程中重鏈基因的VH、JH、DH 3種基因片段間可以發(fā)作隨機重組，不同的組合導至發(fā)作不同結構的重鏈基因。
依據(jù)體細胞基因重排學說，B細胞在結束重鏈可變區(qū)基因的重排后，初步輕鏈（Lλ鏈和Lκ鏈）可變區(qū)基因的重排。人類控制Lλ鏈的基因位點在第22號染色體長臂上，有Vλ、Jλ和Cλ 3類基因片段，其間Vλ有30種、Jλ有4種、Cλ有4種。Lλ鏈上的安穩(wěn)區(qū)由Cλ基因片段控制，一般是安穩(wěn)不變；Lλ鏈上的可變區(qū)由Vλ和Jλ 2種基因片段控制。在漿細胞老到進程中，Lλ鏈基因的Vλ和Jλ 2種基因片段間可以發(fā)作隨機重組，不同的組合發(fā)作不同結構的Lλ鏈基因。人類控制Lκ鏈的基因位點在第2號染色體短臂上，有Vκ、Jκ、Cκ 3類基因片段，其間Vκ有40種、Jκ有5種、Cκ僅1種。
這些外顯子在重組酶（RE）的作用下，通過多種多樣的重排，所組成出的肽鏈，還要再進一步進行L和H鏈組合，這樣終究生成的抗體種類就非常多了�？贵w基因重排發(fā)作在淋巴細胞分化的時分。
驟變后發(fā)作的各種B細胞克隆的BCR親和力各不相同，在其表面表達高親和力抗體的B細胞會在與其他細胞的反應中取得強烈的存活信號，而表達低親和力抗體的B細胞則逐漸凋亡。其整體結果是，后代B細胞及其發(fā)作的抗體對抗原的平均親和力得到了提高，稱為抗體的親和力老到(affinity maturation)，使所分泌的抗體可更有效地保護機體免受外來抗原的再次侵襲。只要那些表達高親和力抗原受體的B細胞，才華有效的結合抗原，并在抗原特異的Th細胞增殖，發(fā)作高親和力抗體。
在以上多樣性抗體基因指導下，構成了多種多樣的重鏈蛋白質分子和輕鏈蛋白質分子。此外，受體修正、免疫球蛋白的類別轉換等要素也可以大大添加免疫球蛋白結構的多樣性�？梢哉f，自然界有多少種抗原物質，人體就能發(fā)作多少種免疫球蛋白分子，就能構成多少種抗體
1.抗原的遞上
抗原遞上細胞（antigen presenting cell, APC）的抗原遞上作用是一個涉及抗原汲取、處理與遞上的雜亂進程。*首要的抗原遞上分子是首要組織相容性復合物（majorhistocompatibility complex, MHC）。MHC分為兩個大類：MHC-I和MHC-II,它們遞上的抗原蛋白來歷不同，降解抗原的方法不同，結合肽段長度也不同，可以分別將抗原遞上給細胞毒性T細胞 (CD8 T cell) 和輔佐型T細胞 (CD4 T cell) 。結合現(xiàn)以MHC-II遞上外源性蛋白為例簡述抗原提成進程。
外源性抗原經(jīng)APC吞噬或吞飲作用，被攝入胞內(nèi)構成吞噬體，后者與溶酶體交融構成吞噬溶酶體�？乖谕淌扇苊阁w內(nèi)酸性環(huán)境中被蛋白水解酶降解為小分子多肽，其間具有免疫原性的稱為抗原肽。內(nèi)質網(wǎng)中組成的MHC-II類分子進入高爾基體后，由分泌小泡帶著，通過與吞噬溶酶體交融，使抗原肽與小泡內(nèi)MHC-Ⅱ類分子結合構成抗原肽-MHCⅡ類分子復合物。所構成的復合物可能在高爾基復合體參與下被轉運到細胞膜表面，被T細胞受體（TCR）辨認并遞上給TH細胞[6]。供TCR辨認的先決條件是兩種細胞的直接觸摸并彼此作用。這種細胞間的彼此作用涉及APC與TH表面多種分子。除了TCR特異性地同時辨認多肽-MHC-Ⅱ分子的復合物外，某些粘附分子也參與抗原遞上進程�；罨腡H細胞可分泌各種細胞因子，用于B細胞、Tc細胞等的激活進程，發(fā)作可清除抗原的特異性抗體。
2.B細胞分化及抗體的發(fā)作
哺乳類動物B細胞的分化進程首要可分為前B細胞、不老到B細胞、老到B細胞、活化B細胞和漿細胞五個階段。其間前B細胞和不老到B細胞的分化是抗原非依托的，其分化進程在骨髓中進行，不老到B細胞初步表達膜結合型IgM（mIgM）�？乖劳须A段是指老到B細胞（膜表面同時表達mIgM和mIgD）在抗原刺激后，在APC和TH細胞的輔佐下成為活化B細胞（mIg逐漸下降，分泌型Ig逐漸添加，并可發(fā)作Ig基因重鏈的類別轉換），并持續(xù)分化為組成和分泌抗體的漿細胞，發(fā)揮體液免疫的功用，這個階段的分化首要是在外周免疫器官中進行的。
因而，抗體存在于脊椎動物的血液等體液中，及其B細胞的細胞膜表面，其首要功用是與抗原結合后，有效地清除侵入機體內(nèi)的微生物、寄生蟲等異物。
抗體是具有4條多肽鏈的對稱結構，其間2條較長、相對分子量較大的相同的重鏈（H鏈）；2條較短、相對分子量較小的相同的輕鏈（L鏈）。鏈間由二硫鍵和非共價鍵聯(lián)合構成一個由4條多肽鏈構成的單體分子。輕鏈有κ和λ兩種，重鏈有γ、μ、α、ε和δ五種[7]，依據(jù)重鏈分型不同Ig分為IgM、IgG、IgA、IgD和IgE 五類。
整個抗體分子可分為安穩(wěn)區(qū)和可變區(qū)兩部分。在給定的物種中，不同抗體分子的安穩(wěn)區(qū)都具有相同的或幾乎相同的氨基酸序列。可變區(qū)坐落"Y"的兩臂末端，也稱抗原結合片段（antigen-binding fragment, Fab），一個抗體分子上的兩個抗原結合部位是相同的；"Y"的柄部稱結晶片段（crystalline fragment, FC）。
3.免疫球蛋白多樣性
抗體的組成極為雜亂，是由不可勝數(shù)、多種多樣的Ig分子所組成。這些Ig分子在形狀、巨細、結構以及氨基酸的組成和擺放上，既相似，又有差別。
3.1可變區(qū)異質性
安穩(wěn)區(qū)的基因可以抉擇Ig分子的類別和亞類，為構成Ig分子多樣性的原因，但構成免疫球蛋白分子多樣性的首要原因在于可變區(qū)的異質性。
在可變區(qū)內(nèi)有一小部分氨基酸殘基改變特別強烈，這些氨基酸的殘基組成和擺放順序更易發(fā)作變異，稱高變區(qū)。高變區(qū)坐落分子表面，*多由17個氨基酸殘基構成，少則只要2~3個。高變區(qū)是抗原結合位，與抗原表位互補，又稱為互補抉擇區(qū)（complement-determiningregions，CDRs），其氨基酸序列抉擇了該抗體結合抗原抗原的特異性。重鏈及輕鏈各含有三個CDR，在三維空間結構中呈現(xiàn)為環(huán)狀，分布在抗體分子表面與抗原特異性結合。
3.2 V(D)J重組
抗體的L鏈由C、V、J三個基因簇編碼
H鏈由C、V、D、J四個基因簇編碼
人類控制免疫球蛋白H鏈的基因位點在第14號染色體長臂上，由編碼可變區(qū)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類基因片段組成，其間VH有45種、DH有23種、JH有6種、CH有9種。H鏈上的安穩(wěn)區(qū)由C基因片段控制，一般是安穩(wěn)不變的；H鏈上的可變區(qū)由VH、DH、JH 3種基因片段控制。在漿細胞老到進程中重鏈基因的VH、JH、DH 3種基因片段間可以發(fā)作隨機重組，不同的組合導至發(fā)作不同結構的重鏈基因。
依據(jù)體細胞基因重排學說，B細胞在結束重鏈可變區(qū)基因的重排后，初步輕鏈（Lλ鏈和Lκ鏈）可變區(qū)基因的重排。人類控制Lλ鏈的基因位點在第22號染色體長臂上，有Vλ、Jλ和Cλ 3類基因片段，其間Vλ有30種、Jλ有4種、Cλ有4種。Lλ鏈上的安穩(wěn)區(qū)由Cλ基因片段控制，一般是安穩(wěn)不變；Lλ鏈上的可變區(qū)由Vλ和Jλ 2種基因片段控制。在漿細胞老到進程中，Lλ鏈基因的Vλ和Jλ 2種基因片段間可以發(fā)作隨機重組，不同的組合發(fā)作不同結構的Lλ鏈基因。人類控制Lκ鏈的基因位點在第2號染色體短臂上，有Vκ、Jκ、Cκ 3類基因片段，其間Vκ有40種、Jκ有5種、Cκ僅1種。
這些外顯子在重組酶（RE）的作用下，通過多種多樣的重排，所組成出的肽鏈，還要再進一步進行L和H鏈組合，這樣終究生成的抗體種類就非常多了�？贵w基因重排發(fā)作在淋巴細胞分化的時分。
驟變后發(fā)作的各種B細胞克隆的BCR親和力各不相同，在其表面表達高親和力抗體的B細胞會在與其他細胞的反應中取得強烈的存活信號，而表達低親和力抗體的B細胞則逐漸凋亡。其整體結果是，后代B細胞及其發(fā)作的抗體對抗原的平均親和力得到了提高，稱為抗體的親和力老到(affinity maturation)，使所分泌的抗體可更有效地保護機體免受外來抗原的再次侵襲。只要那些表達高親和力抗原受體的B細胞，才華有效的結合抗原，并在抗原特異的Th細胞增殖，發(fā)作高親和力抗體。
在以上多樣性抗體基因指導下，構成了多種多樣的重鏈蛋白質分子和輕鏈蛋白質分子。此外，受體修正、免疫球蛋白的類別轉換等要素也可以大大添加免疫球蛋白結構的多樣性�？梢哉f，自然界有多少種抗原物質，人體就能發(fā)作多少種免疫球蛋白分子，就能構成多少種抗體
原創(chuàng)作者：上海遠慕生物科技有限公司
