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分泌型免疫球蛋白A的结构特征

2022.6.24

  IgA在分泌物中主要以二聚体形式存在,SIgA是由十肽组成的免疫球蛋白,来自2个不同的细胞系,沉降系数为11S,它包含2个单体的IgA、1条J链和1个分泌片,它们通过共价结合就形成所谓的SIgA。

  单体IgA主要存在于血清中,含量较低,其沉降系数为7S,相对分子质量约为165×103,是重链为α的免疫球蛋白。IgA分子由2条κ链或2条λ链和2条α链构成,α链稍大于γ链。IgA经木瓜蛋白酶水解可以得到3个大小相当的片段,其中有2个相同的片段因具有抗原特异性结合能力,而被称为抗原结合片段(fragment antigen binding,Fab)。另一个片段是含有Cα2和Cα3的重链片段,它能从溶液中结晶出来,呈明显的均一性,故被称为结晶片段(fragment crystallizablc,Fc),Fc不能结合抗原,但具有各类Ig的抗原决定簇及生物活性,Ig的许多效应功能由Fc部分介导。Fab和Fc之间有一个铰链区(hingeregion),它的存在可以保证抗体分子的柔性,从而使抗体分子的许多结合位点在空间上能与抗原相互作用。人类的IgA包括IgA1和IgA2共2个亚型,它们由不同的基因表达。IgA1和IgA2的最大不同之处在于IgA1的铰链区比IgA2多13个氨基酸残基。IgA2有3种亚型,即IgA2m(1)、IgA2m(2)和IgA2n。

  人类J链是相对分子质量约15×103的多肽,与其他物种的J链高度同源。人J链基因有4个外显子,外显子1编码前导肽,外显子2~4编码含有137个氨基酸残基的成熟肽,J链基因不是Ig基因簇的一部分,它定位于15号染色体。人类J链有8个半胱氨酸残基,Cys15和Cys69通过二硫键与IgA的α链相连,其他6个半胱氨酸残基形成链内二硫键(Cys13∶Cys101,Cys72∶Cys92,Cys109∶Cys134)。Johansen等发现,J链C端对于IgA聚合体的形成并非必要,但对于保持与SC的亲和力有着重要的作用;同时他们也发现,2个链内二硫键(Cys13∶Cys101和Cys109∶Cys134)对于SC的结合是不可缺少的,但对于IgA聚合体形成则可有可无,仅Cys15或Cys69的存在就足够保持多聚体IgA的稳定性。J链产生于合成IgA和IgM的浆细胞中,而且也产生于合成IgG的未成熟浆细胞,但它并不与IgG分子结合。用J链-/-鼠实验发现pIgA不能与SC结合,也不能被表达SC的上皮细胞有效转运,这说明J链参与了SC介导的转运。J链不仅是SC结合IgA的重要媒介,而且还在通过调节IgA结构而影响IgA在细胞内装配中起重要作用。 

  SC是上皮细胞上的pIgR的一部分,pIgR为免疫球蛋白超家族成员。pIgR由上皮细胞产生,与pIgA特别是dIgA相结合,成为IgA聚合体的转运受体,是SIgA的重要组成部分。人Fc介导子pIgA和pIgR的相互作用,pIgR细胞外部分包含5个与免疫球蛋白相似的功能域(D1~D5)。其中D1在与dIgA的Cα3功能域非共价结合过程中起了重要的作用,D5与IgA的Cα2共价结合使复合物分子更加稳定。正是SC的存在,使SIgA对蛋白酶的敏感性下降,黏液更黏稠,增强了黏附作用及防御能力。在SIgA的运输过程中,pIgR的细胞外部分与分泌性抗体结合成为固定SC,即我们经常所指的SC,可抵抗蛋白酶的降解,从而起到稳定SIgA的作用。有些未与SIgA结合的pIgR分子也被转运到黏膜外侧,并通过水解与细胞脱离,形成游离SC,与固定SC相似,亦为相对分子质量为80×103的蛋白。SC是黏膜免疫系统的重要组分,参与SIgA形成和分泌,在SC-/-转基因小鼠中,由于SC基因的缺失,不能进行pIgA的选择性上皮运输,导致该小鼠完全没有黏膜免疫功能。

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