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抗体的基本结构

2022.9.09

经x线晶体衍射结构分析发现,Ig由四条多肽链组成,各肽链之间由数量不等的链间二硫键连接。Ig可形成“Y”字型结构,称为Ig单体,是构成抗体的基本单位。 

(一)重链和轻链

天然Ig分子含有四条异源性多肽链,其中,分子量较大的两条链称为重链(heavy chain,H),而分子量较小的两条链称为轻链(Light chain,L)。同一Ig分子中的两条H链和两条L链的氨基酸组成完全相同。

1.重链分子量为50 000~75 000,由450~550个氨基酸残基组成。重链恒定区的氨基酸组成和排列顺序不同,其抗原性也不同。据此,可将抗体分为5类(class),即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE,其相应的重链分别为μ链、δ链、γ链、α链和ε链。不同类的Ig具有不同的特征,如链内和链间二硫键的数量和位置、结构域的数量及铰链区的长度等均不完全相同。即使是同一类的Ig,其铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数量、位置也不同,据此又可将同类Ig分为不同的亚类(subclass)。例如,人lgG可分为四个亚类,包括IgGl、IgG2、IgG3和IgG4;人IgA可分为IgAl和lgA2两个亚类。

2.轻链分子量约为25 000,由214个氨基酸残基构成。轻链可分为两种,分别为kappa(κ)链和lambda(λ)链。据此,可将lg分为两型(type),即κ型和λ型。一个Ig分子上两条轻链的型别总是相同的。不同类Ig既存在κ型,也存在λ型。同一个体内可同时存在κ型和λ型的Ig分子,不同种属生物体内两型轻链的比例不同。正常人血清Ig的κ:λ约为2:1,而在小鼠则为20:1。lg的κ与λ的比例异常可以反映免疫系统的异常。根据λ链恒定区个别氨基酸的差异,又可将λ链分为λl、λ2、λ3和λ4四个亚型(subtype)。

(二)可变区和恒定区

通过分析不同Ig重链和轻链的氨基酸序列发现,重链和轻链靠近N端的约1 10个氨基酸序列变化很大,其他部分氨基酸序列相对恒定。因此,将Ig轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域称为可变区(variable region,V),分别占重链和轻链的1/4和1/2;将靠近C端的氨基酸序列相对稳定的区域,称为恒定区(constant region,C),分别占重链和轻链的3/4和1/2。

1.可变区 重链和轻链的V区分别称为VH和VL。VH和VL中各含有3个氨基酸组成和排列顺序高度可变的区域,称为高变区(hypervariable region,HVR)或互补决定区(complementarity determining region,CDR), 包括HVRl(CDRl)、HVR2(CDR2) 和HVR3(CDR3),其中,HVR3(CDR3)变化程度更高。VH的3个高变区分别位于29~31、49~58和95~102位氨基酸,而VL的3个高变区分别位于28~35、49~56和91~98位氨基酸。VH和VL的3个CDR共同组成Ig的抗原结合部位(antigen-binding site),决定抗体的特异性,是抗体识别及结合抗原的部位。在V区中,CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对保守,称为骨架区(framework region,FR)。VH或VL各有四个骨架区,分别用 FR1、FR2、FR3和FR4表示。

2.恒定区 重链和轻链的C区分别称为CH和CL。不同型(κ或λ)Ig的CL长度基本一致,但是不同类Ig的CH长度不同,例如IgG、IgA和IgD包括CH1、CH2和CH3,而IgM和IgE则包括CHl、CH2、CH3和CH4。

(三)铰链区

铰链区(hinge region)位于CH1与CH2之间,富含脯氨酸,易伸展弯曲,从而改变抗原结合部位之间的距离,有利于抗体结合位于不同位置的抗原表位。铰链区易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解,产生不同的水解片段。不同类Ig的铰链区不尽相同,例如人IgGl、IgG2、IgG4和IgA的铰链区较短,IgG3和IgD的铰链区较长,而IgM和IgE无铰链区。


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