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24.4: 抗体结构
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抗体结构
 
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24.4: 抗体结构

概观

抗体,也称为免疫球蛋白(Ig),是适应性免疫系统的重要参与者。这些抗原结合蛋白由B细胞产生,占总血浆重量的20%。在哺乳动物中,抗体分为五个不同的类别,每个类别在抗原结合时都会引发不同的生物反应。“

抗体的Y形结构由四条多肽链组成

抗体由四个多肽链组成:两个相同的重链,每个约440个氨基酸,和两个相同的轻链,由大约220个氨基酸组成。这些链排列成Y形结构,由共价二硫键和非共价键结合在一起。此外,大多数抗体携带糖残基。向蛋白质中添加糖侧链的过程称为糖基化。

抗体的亚单位有不同的功能

轻链和重链都有助于Y结构每个末端的抗原结合位点。这些110-130个氨基酸是高度可变的,允许识别几乎无限数量的抗原。这个区域也被称为可变区,是抗原结合片段的一部分。

Y形单元的每一个臂携带一个相同的抗原结合位点。抗体可以交联抗原:当一只手臂与一种抗原结合,而另一只手臂与另一种结构相同的抗原结合时。交联是由柔性铰链区促进的,该柔性铰链区将抗体和臂的连接到茎并允许抗原结合位点之间的可变距离。随后,大量的交联抗原被巨噬细胞更快、更容易地吞噬,同时清除大量的抗原。

抗体的干区也称为片段可结晶(Fc)区,决定抗体的效应功能。通过Fc结构域,抗体可以与其他免疫细胞(如B细胞、巨噬细胞和肥大细胞)上的Fc受体相互作用。Fc区域通常是糖基化的,阻碍或允许Fc受体进入。因此,改变抗体的糖基化状态可以快速调节抗体功能。

哺乳动物有五类抗体

抗体按其Y形结构的数目和重链的类型分类。IgD、IgE和IgG类抗体具有单一的Y形结构,在其臂尖提供两个相同的抗原结合位点。更科学的说法是:它们的化合价是2。然而,IgD、IgE和IgG在其两个重链之间的二硫键和非共价键的组成上有所不同。IgA可以作为单体或二聚体出现,类似于在其基部连接的两个y。作为二聚体,IgA有四个相同的抗原结合位点,其价为四。IgM可以作为单体出现,但更常作为五聚体出现,使其化合价为10。

五类抗体触发不同的免疫功能

IgG抗体是血液中最丰富的抗体分子,在第二次遇到特定病原体时大量分泌。IgGs几种方面有助于病原体的清除。它们对病原体进行调理,以触发巨噬细胞或中性粒细胞的吞噬作用。这些吞噬细胞的活性被补体系统增强,补体系统是一系列酶蛋白。补体系统本身由IgG触发。此外,IgGs是唯一能从母体穿过胎盘到达胎儿的抗体。它们也会分泌到母乳中,从而提供被动免疫,保护婴儿免受感染。

IgA保护粘膜表面,如胃肠道、呼吸道和泌尿生殖道。它最重要的是中和细菌,防止它们在上皮上移动。IgA也会分泌到粘液、眼泪、唾液和初乳中(母亲在分娩后的头几天乳腺分泌的富含抗体的物质)。IgA在分泌时以二聚体的形式出现,在体液中以单体的形式出现。

IgM类的单体是第一个出现在原始B细胞上的。IgM是B细胞在第一次接触抗原(即主要抗体反应)时分泌的主要一类抗体。当抗原与IgM分子结合时,它激活补体系统并中和病原体。

IgD抗体的功能尚不清楚,但似乎与IgM相似。

由于IgE在体液中的含量较低,研究起来很有挑战性,而且主要以其对人类健康的负面影响而闻名:过敏。在过敏反应中,IgE与其同源抗原结合。随后,IgE的Fc区与肥大细胞和嗜碱性粒细胞(一种白细胞)结合。IgE与细胞表面Fc受体的相互作用引起组胺和白细胞介素的释放,进而引起诸如喷嚏和瘙痒等过敏症状。

用于研究、诊断和治疗的抗体在动物体内产生

抗体是一个重要的工具,在许多研究学科,以及在诊断,有时治疗疾病。为了产生抗体,抗原被注射到农场或实验动物体内,通常是兔子、鸡、仓鼠或山羊,然后从动物血液中分离出来。


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