【摘要】:恒定区决定了抗体分子的种属特异性。超变区氨基酸序列决定了该抗体结合抗原的特异性。一个抗体分子上的两个抗原结合部位是相同的,称为抗原结合片段。抗体不仅具有特异性结合抗原的能力,还能活化补体,结合细胞表面的Fc受体,并能通过母体胎盘转移给胎儿,从而赋予被动免疫的重要作用。长期以来,抗体被用于治疗感染和毒素。而在免疫分析中,抗体可用于对抗体和抗原的检测及定量分析,还能研究抗原的结构。
抗体(antibody,可缩写为Ab)是具有抗原(Ag)结合部位,能与抗原分子上相应表位发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
免疫球蛋白(Ig)是结构化学的概念,而抗体是生物学功能的概念。可以说,几乎所有抗体都是免疫球蛋白(极少数抗体为RNA),但并非所有免疫球蛋白都是抗体。
(一)分子结构
抗体具有4条多肽链,呈Y形对称结构(见图1-9-1)。其中2条较长、相对分子质量较大的称为重链(H链),另2条较短、相对分子质量较小的称为轻链(L链)。链间由二硫键和非共价键连接。

图1-9-1 抗体的结构
整个抗体分子可分为恒定区(C区)和可变区(V区)两部分。在给定的物种中,不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。恒定区决定了抗体分子的种属特异性。可变区位于“Y”的两臂末端,在可变区内有一小部分氨基酸残基变化特别强烈,这些氨基酸的残基组成和排列顺序更易发生变异的区域称为超变区。超变区位于分子表面,最多由17个氨基酸残基构成,少则只有2~3个。超变区氨基酸序列决定了该抗体结合抗原的特异性。
一个抗体分子上的两个抗原结合部位是相同的,称为抗原结合片段(antigen-binding fragment,Fab)。“Y”的柄部称为结晶片段(crystalline fragment,Fc),Fc调节细胞的效应功能。
(二)功能
抗体是用于免疫研究、临床诊断和治疗的重要试剂。抗体不仅具有特异性结合抗原的能力,还能活化补体,结合细胞表面的Fc受体,并能通过母体胎盘转移给胎儿,从而赋予被动免疫的重要作用。长期以来,抗体被用于治疗感染和毒素。在生物工程上,通过免疫层析,可使用抗体来分离和纯化重组蛋白质。而在免疫分析中,抗体可用于对抗体和抗原的检测及定量分析,还能研究抗原的结构。
(三)种类
按照不同的分类方式,抗体可以有不同的种类。
(1)按理化性质和生物学功能,可将其分为IgG、IgM、IgA、IgE和IgD五类。
①IgG分子为单体,有IgG1、IgG2、IgG3、IgG4四个亚类。IgG是血清中含量最多的免疫球蛋白类型,是机体再次免疫应答后形成的抗体的主要组分,在机体防御机制中发挥主要的作用。
②IgM是对抗原初次免疫应答产生的抗体种类,也是新生儿最先合成的免疫球蛋白。存在于未成熟B淋巴细胞表面的膜结合型IgM(mIgM)是单体,而由成熟浆细胞分泌的IgM则为五聚体。
③IgA是外分泌型抗体,在机体的外分泌液(如乳汁、唾液、泪液、支气管黏液、泌尿生殖道及消化道分泌液)中广泛存在。外分泌液中的IgA称为分泌型IgA(secretory IgA,sIgA),为二聚体或四聚体。而在血清中,IgA主要以单体形式存在。
④IgE为单体,可介导速发型超敏反应。
⑤IgD也是单体,膜IgD(mIgD)是B淋巴细胞成熟的主要标志。在B淋巴细胞分化过程中,先出现mIgM,后出现mIgD。当B淋巴细胞只有mIgM时,抗原刺激易表现耐受,但IgM和IgD同时存在时,则B淋巴细胞易被抗原激活。
(2)按与抗原结合后是否出现可见反应,可将其分为两类。
①完全抗体。它在介质参与下能出现可见的结合反应,也是通常所说的抗体。
②不完全抗体。它不出现可见的结合反应,但能阻抑抗原与其相应的完全抗体结合。
(3)按作用对象,可将其分为抗毒素抗体、抗菌抗体、抗病毒抗体和亲细胞抗体。
(4)按抗体的来源,可将其分为天然抗体和免疫抗体。
(5)按抗体研究领域的进展,大致可分为多克隆抗体、单克隆抗体(见图1-9-2)和基因工程抗体三类。

图1-9-2 单克隆抗体和多克隆抗体
①多克隆抗体(polyclonal antibody,PAb)。
多克隆抗体是带有多种抗原决定簇(也称表位)的抗原性物质免疫动物所得到的抗体,即多个B淋巴细胞克隆所分泌的抗体。
多克隆抗体的抗原识别谱广,可有效阻断抗原对抗体的危害,多年来一直是一种有效的治疗制剂,但是抗体的特异性差,灵敏度低。
②单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)。
单克隆抗体是单个B淋巴细胞克隆所分泌的抗体。该种抗体仅针对一个抗原决定簇,又是单一的B淋巴细胞克隆产生,结构和特异性完全相同,具有纯度高、特异性强、灵敏度好的优点。
③基因工程抗体。
基因工程抗体是以基因工程方法制备的抗体。基因工程抗体技术包括抗体片段及抗体融合蛋白的制备技术、基因水平改造单克隆抗体技术及噬菌体抗体库技术。
基因工程抗体存在抗体亲和性相对较弱的缺点,其原因是大多数蛋白质在大肠杆菌表达系统表达后不具备天然蛋白的构象,无翻译后修饰。而用真核表达系统如酵母、昆虫和哺乳类动物细胞表达蛋白质,存在着试验周期长、表达产量低、技术难度大等问题。
还有一些基因工程常见的小分子抗体,它们仅表达抗体的V区片段,而不表达C区。例如:a.Fab片段抗体,由完整的轻链和重链(VH+CH1)所组成;b.Fv抗体,由VH和VL组成,天然Fv片段中VH和VL为非共价结合;c.单链抗体(single chain antibody,SCA,或single chain Fv,scFv),是由抗体VH和VL通过一段连接肽(linker)连接而成的重组蛋白。重组蛋白能较好地保持抗体亲和力,具有相对分子质量小、穿透力强、免疫原性小的特性,且易与效应分子相连接,构建出多种新功能的抗体分子,故成为基因工程抗体研究领域中的热点。
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