免疫球蛋白[Ig]超家族的结构和功能特点

（一）Ig超家族的结构特点

　　Ig超家族成员均含有1～7个Ig样结构域，每个Ig样结构域约含70～110个氨基酸残基。其二级结构是两个各含3～5个反平行β折叠股所形成的β片层（anti-parallel β-pleated sheet)平面，每个反平行β折叠股由5～10个氨基酸残基组成，β片层内侧的疏水性氨基酸起到稳定Ig折叠的作用。大多类结构域内有一个垂直连接两个β片层的二硫键，组成二硫键的两个半胱氨酸之间约含55～75个氨基酸。少数Ig结构域如CD2、LFA-3第1个结构域，PDGFR第4个结构域，CD4第3个结构域等缺乏二硫键。肽链这种球形结构的折叠方式称为免疫球蛋白折叠（Ig fold)。

图3-1　人Igλ轻链多肽的折叠（示意图）

　　不同IGSF分子穿膜区结构差异较大，Thy-1缺乏胞浆部分，通过一个GPI锚连接在细胞膜上，而PDGFR胞浆区含有543个氨基酸残基，并具有酪氨酸激酶的结构。除CD4第一个结构域和N-CAM分子外，Ig超家族中的一个结构域通常由一个外显子所编码。有些Ig超家族成员的基因连锁在一起，如Thy-1，N-CAM，CD3γ、δ、ε链的基因在11q23。Ig Fc段受体FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ和FcεRⅠα链基因在1q23-q24。

　　根据IGSF结构域中Ig折叠方式、两个半胱氨酸之间氨基酸残基的数目以及IgV区或C区同源性的程度，IGSF结构域可分为V组、C1组和C2组。

图3-2　免疫球蛋白超家族V组、C1组和C2组（举例）

　　1.V组　V组结构域的两个半胱氨酸之间含有氨基酸数量较多，约65～75个氨基酸残基，2个β片层区共有9个反平行β折叠股，比C1、C2组多一对β折叠股。许多IGSF分子具有V组结构，如IgH链和L链V区，TCRα、β、γ、δ链V区，CD4V区，CD8α、β链V区，CD28、CTLA-4、CD7、Thy-1、pIgR和分泌型IgA中分泌成分N端四个结构域，CEa N端第一个结构域，M-CSFR、SCFR和PDGFR靠近胞膜的结构域等。

　　2.C1组　又称C组。C1组结构域中二个半胱氨酸之间约含50～60个氨基酸残基，有7个β折叠股，如IgH链和L链C区（γ、δ和α链的C_H 1～C_H 3或μ和ε链的C_H 1～C_H 4），TCRα、β、γ、δ链C区，MHCⅠ类分子重链α3结构域，β2m、MHCⅡ类分子α2和β2结构域，CD1、Qa 和TL分子靠近胞膜结构域等。

　　3.C2组　又称H组。C2组结构域的氨基酸排列类似V组，但形成二硫键的两个半胱氨酸之间所含氨基酸残基数约为50～60，有7个β折叠股，这种结构介于V组和C1组之间，如CD3γ、δ和ε链，CD2和LFA-3（CD58），pIgR靠近胞膜结构域，FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ、FcεRⅠα链、FcαR、ICAM-1，CEA第2至7个结构域，IL-6R、M-CSFR、G-CSFR、M-MAG、SCFR、PDGFR第1至4个结构域，与神经系统相关的分子N-CAM、N-CAM-L1、MAG、Po、F3、NILE、TAG1等以及CD22、CD48、α1-BgP分子等。某此IgH链中C_H 2和C_H 3可有8个β折叠，在这种情况下，其中一个β折叠股只有3个氨基酸残基。

　　在V、C1和C2三组中，有些Ig超家族成员之间的同源性要大于该组中平均的类似程度，如在V组中IgV、TCR-V、和CD8V结构域；C1组中IgC、TCR-C、MHC-C结构域；C2组中CD2和LFA-3，NCAM、NCAM-L1和MAG，PDGFR、M-CSFR和SCFR，这些同源性较高的成员它们的功能往往也很相似。

　　（二）Ig超家族的功能特点

　　Ig超家族的功能是以识别为基础，因此又称为识别球蛋白超家族（cognoglobulin superfamily)。Ig折叠形成一个紧密的球状结构，提供了与不同球状结构多肽或化学基团粘附的部位，使之获得不同的生物学功能。IGSF很可能最早起源于原始的具有粘附功能的基因，通过复制和突变衍生形成了识别抗原、细胞因子受体、IgFc段受体、细胞间粘附分子以及病毒受体等不同的结构域。IGSF识别的基本方式有以下几种。

　　1.IGSF和IGSF相互识别　IGSF分子相互识别中有嗜同种的相互作用和异嗜性相互作用两种形式。（1）嗜同种的相互作用（homophilic interaction)：如相同神经细胞粘附分子（NCAM）之间的相互识别，血小板内皮细胞粘附分子-1（PECAM-1，CD31）的相互识别。（2）异嗜性相互作用（heterophilic interaction)，如CD2与LFA-3，CD4与MHC Ⅱ类分子的单态部分（α2和β2），CD8与MHCⅠ类分子的单态部分（α3），Poly IgR与多聚Ig，FcγRⅠ（CD64）、FcγRⅡ(CD32)、FcγRⅢ（CD16）与Ig Fc段，FcεRⅠ与IgE Fc段，FcαR（CD89）与IgA Fc段，CD28与B7/BB1（CD80）等之间的相互识别。

　　2.IGSF和integrin相互识别　如ICAM-1（CD54）、ICAM-2（CD102）、ICAM-3（CD50）与LFA-1（CD11a/CD18），VCAM-1（CD106）与VLA-4（CD49d/CD29)之间的相互作用。

　　3.IGSF和其它分子的相互识别　包括TCR识别MHCⅠ类或Ⅱ类分子与抗原复全物，细胞因子受体识别细胞因子等。

(责任编辑：大汉昆仑王)