抗体结构

抗体（antibody，Ab）是机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终末B细胞--浆细胞合成、分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。

抗体是具有4条多肽链的对称结构，其中2条较长、相对分子量较大的相同的重链（H链），含450?550个氨基酸残基，相对分子质量在55000?70000之间；2条较短、相对分子量较小的相同的轻链（L链），含210个氨基酸残基，相对分子质量约24000。链间由二硫键和非共价键联结形成一个由4条多肽链构成的单体分子。一个抗体分子上的两个抗原结合部位是相同的，位于两臂末端称抗原结合片段（antigen-binding fragment，Fab）。糖结合在结晶片段（crystalline fragment，FC）上。

基本结构

1、轻链重链

IgM 、IgD 、IgG 、IgA 和IgE 相应的重链分别为μ 链、δ 链、γ 链、α 链和ε 链。同一类Ig ，根据其铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目和位置的差别来划分不同的亚类。轻链可分为两型，即κ 型和λ 型，不同种属中，两型轻链的比例不同，正常人血清免疫球蛋白κ ： λ 约为2 ：1 ，而在小鼠则为20 ：1 。κ：λ 比例的异常可能反映了免疫系统的异常。

2、可变区和恒定区

不同的免疫球蛋白重链和轻链在靠近N 端的约110 个氨基酸的序列变化很大，称为可变区（variable region ，V 区），而靠近C 端的其余氨基酸序列相对稳定，称为恒定区（constant region ，C 区）。重链中可变区约占重链长度的1/4 ，稳定区约占重链长度的3/4 ；轻链中可变区和稳定区各为轻链长度的1/2 左右。

3、铰链区

铰链区富含脯氨酸，易伸展弯曲和蛋白酶水解。铰链区位于CH1 与CH2 之间，连接抗体的Fab 段和Fc 段，使两个Fab 段易于移动和弯曲，从而可与不同距离的抗原部位结合。IgM 、IgD 、IgG 、IgA 、IgE 和相应亚类的铰链区存在一定的差异，如IgA 和IgG1 、IgG2 、IgG4 的铰链区较短，IgG3 和IgD 的铰链区较长，IgM 和IgE 无铰链区。

4、功能区（domain）

轻链：VL，CL

重链：VH，CH1，CH2，CH3（IgG、IgA 和IgD）

多一个CH4（IgM和IgE）

由免疫球蛋白的肽链折叠而成的球形结构域称为功能区，每个功能区约由110 个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似性或同源性。因此，这些功能区的功能虽然不同，但其结构却具有较大的相似性。每个功能区的二级结构是由几股多肽链折叠一起形成的两个反向平行的β 片层（anti-parallel β sheet ），两个β 片中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，形成具有稳定功能区的作用“β 桶状（β barrel）” 或“β 三明治（β sandwich）” 的结构，免疫球蛋白肽链的这种独特的折叠方式称为免疫球蛋白折叠（immunoglobulin folding ）。

（1）功能区的主要功能：

VH和VL --- 抗原结合部位；

CH1～3和CL --- Ig遗传标志所在；

CH2（IgG）、CH3（IgM）--- C1q结合部位；

CH2～CH3（IgG）--- 结合并通过胎盘；

CH3（IgG）--- FcγR结合部位；

CH4（IgE）--- FcεR结合部位。

5、水解片段

木瓜蛋白酶（Papain）→IgG

Fab段（fragment of antigen- binding，抗原结合片段）

Fc段（fragment crystalizable，可结晶片段）

胃蛋白酶（Pepsin）→ IgG

F（ab′）2

pFc ′

意义

阐明Ig分子生物学作用；

构建基因工程抗体。

Ig 分子上的两条重链和两条轻链是由二硫键连接的，因此它可以被巯基试剂还原成单链或双链；在Ig 分子的铰链区，由于富含脯氨酸而易于称为蛋白酶的酶切位点。

（1）木瓜蛋白酶水解片段

木瓜蛋白酶（papain ）水解IgG 的部位是在铰链区二硫键连接的2 条重链的近N 端，裂解后可得到三个片段，其中两个片段相同：2 个相同片段称为抗原结合片段（fragment antigen binding ，Fab ），每个Fab 段由一条完整的轻链和重链的VH 和CH1 功能区组成，相当于抗体分子的2 个臂。Fab 段为单价抗体，即能与抗原结合单不能形成凝集反应或沉淀反应； 1 个可结晶片段（fragment crystallizable ，Fc ），相当于IgG 的CH2 和CH3 功能区，无抗原结合活性，是抗体分子与效应分子和细胞相互作用的部位。Fc 能介导抗体的很多生物学功能，因此，Ig 同种型的抗原性主要存在于Fc 段。

（2）胃蛋白酶水解片段

胃蛋白酶（pepsin ）在铰链区连接重链的二硫键近C 端水解IgG ，产生一个大片段和多条小分子多肽。大片段称为F（ab'）2 片段，由于抗体分子的两个臂仍由二硫键连接，因此F（ab'）2 片段为双价，与抗原结合可发生凝集反应和沉淀反应。F（ab'）2 片段保留了结合相应抗原的生物学活性，又避免了Fc 段抗原性可能引起的副作用，因而作为生物制品有较大的实际应用价值；若干小分子片段是由Fc 段裂解而来，称为pFc' ，无生物学活性。