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抗體的類(lèi)型與功能:從結構到應用

發(fā)布時(shí)間:2024-04-28     發(fā)布作者:上海通蔚生物

  什么是抗體?抗體是在體液免疫過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì),當病原細菌或病毒侵入人體時(shí),它們會(huì )作為異物進(jìn)行攻擊或消除。它們的生產(chǎn)和釋放來(lái)自B細胞,它們是參與免疫系統的淋巴細胞,也稱(chēng)為免疫球蛋白。當提到抗體會(huì )想到“抗原”術(shù)語(yǔ),那么,究竟什么是抗原?什么是抗體?本身深入淺出為您介紹抗體結構、功能、類(lèi)型和抗體在生物醫學(xué)領(lǐng)域的應用。


  1、抗體結構


  2、抗體功能


  3、抗體的類(lèi)型


  4、抗體在生物醫學(xué)領(lǐng)域的應用


  1、抗體結構


  抗體由四種多肽組成蛋白質(zhì),具有兩條相同的輕鏈和兩條相同的重鏈。這四條鏈共同形成一個(gè)Y型結構,這種結構使抗體分子能夠發(fā)揮其雙重功能:抗原結合和生物活性介導。如圖1所示:


  圖1為抗體結構(圖片來(lái)源維基百科)


  每種功能由抗體的不同部分執行:抗原結合片段(Fab片段)和片段可結晶區(Fc區)。


  Fab片段是抗體上與抗原結合的區域。它由重鏈和輕鏈各一個(gè)恒定結構域和一個(gè)可變結構域組成。這些結構域在單體的氨基末端形成互補位(抗原結合位點(diǎn))。


  Fc區是抗體的尾部區域,可與稱(chēng)為Fc受體的細胞表面受體和補體系統的一些蛋白質(zhì)相互作用。這種特性允許抗體激活免疫系統。免疫球蛋白GFc區具有高度保守的N-糖基化位點(diǎn)。


  2、抗體功能


  術(shù)語(yǔ)“抗原”源自抗體生成,指能夠引發(fā)免疫反應(例如,產(chǎn)生特定抗體分子)的任何物質(zhì)。根據定義,抗原(Ag)能夠與其存在時(shí)形成的特異性抗體結合??乖ǔ>哂懈叻肿恿?,并且通常是蛋白質(zhì)或多糖。多肽、脂質(zhì)、核酸和許多其他材料也可以充當抗原。


  抗原結合:抗體通過(guò)其可變區與抗原上的特定區域(抗原決定簇)結合,形成抗原-抗體復合物。這種特異性結合就像一把鑰匙對應一把鎖,確??贵w能夠精確地識別并結合特定的抗原。


  抗體結合抗原后,會(huì )觸發(fā)一系列的效應功能,旨在消除或中和抗原。這些效應功能包括:


  激活補體系統:補體系統是一組在血液中循環(huán)的蛋白質(zhì),它們可以被抗原-抗體復合物激活,從而導致一系列的免疫反應,包括炎癥反應、吞噬作用和細胞裂解等。


  促進(jìn)吞噬作用:抗體可以作為吞噬細胞(如巨噬細胞和中性粒細胞)的“標簽”,幫助它們識別和吞噬抗原。


  抗體依賴(lài)性細胞介導的細胞毒性(ADCC):抗體可以與自然殺傷細胞(NK細胞)結合,引導它們殺死被抗體標記的靶細胞。


  中和毒素和病毒:抗體可以結合毒素和病毒,阻止它們與細胞結合或進(jìn)入細胞,從而中和它們的毒性。


  抗體對抗原的高度特異性結合是許多有用的實(shí)驗技術(shù)的基礎,例如免疫印跡(WB)、免疫組織化學(xué)(IHC)、流式細胞術(shù)(FC)、酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)、免疫沉淀(IP)等。這些技術(shù)在科學(xué)研究、疾病診斷和其他行業(yè)中被廣泛應用。


  3、抗體的類(lèi)型


  血清中有五類(lèi)免疫球蛋白抗體分子:IgG、IgM、IgA、IgEIgD。它們通過(guò)所含重鏈的類(lèi)型來(lái)區分。


圖2 免疫球蛋白的五種類(lèi)型


  免疫球蛋白G(IgG)抗體是由4條肽鏈組成的分子量約為150kDa的大球蛋白。它含有兩條約50kDa的相同γ(gamma)重鏈和兩條約25kDa的相同輕鏈,因此是四聚體四級結構。


IgG抗體的結構和功能


  IgG可提供長(cháng)期保護,因為在觸發(fā)其產(chǎn)生的抗原出現后,它仍能持續數月甚至數年。IgG可防御細菌、病毒,中和細菌毒素,觸發(fā)補體蛋白系統并結合抗原以增強吞噬作用的有效性。


  IgM抗體的結構和功能


  免疫球蛋白M(IgM)抗體由56個(gè)單元構成(即大部分為五聚體,但也有六聚體),每個(gè)單元由兩條重鏈(μ鏈)和兩條輕鏈組成,通過(guò)二硫鍵和硫鍵結合在一起。-稱(chēng)為J鏈。


  IgM參與紅細胞表面的ABO血型抗原。IgM通過(guò)吞噬作用增強細胞的攝取。


  IgA抗體的結構和功能


  免疫球蛋白A(IgA)抗體由重鏈(H)和輕鏈(L)組成。每條H鏈均由恒定區(Cα1、Cα2、Cα3)、鉸鏈區和可變(V)區組成。輕鏈由CLVκ或Vλ元件組成。


  IgA的主要功能是在微生物侵入組織之前與微生物上的抗原結合。它聚集抗原并將其保留在分泌物中,因此當分泌物被排出時(shí),抗原也被排出。IgA也是腸、鼻和肺等粘膜表面的第一道防御。


  IgE抗體的結構和功能


  免疫球蛋白E(IgE)抗體僅在哺乳動(dòng)物中發(fā)現。IgE由漿細胞合成。IgE單體由兩條重鏈(ε鏈)和兩條輕鏈組成,ε鏈包含4個(gè)Ig樣恒定結構域(Cε1-Cε4)。


  IgE與參與免疫反應的肥大細胞和嗜堿性粒細胞結合。一些科學(xué)家認為IgE的作用是阻止寄生蟲(chóng)。


IgD抗體的結構和功能


  免疫球蛋白D(IgD)抗體在未成熟B淋巴細胞的質(zhì)膜中表達。IgD也以分泌形式產(chǎn)生,在血清中存在少量。IgD在誘導抗體產(chǎn)生中發(fā)揮作用。


  抗體在生物醫學(xué)領(lǐng)域的應用


  抗體具有高特異性和敏感性的試劑,使其成為許多研究應用中非常有用的工具??贵w在不同領(lǐng)域的廣泛應用中是不可或缺的,包括:


  抗體在醫學(xué)中的應用——抗體用于醫學(xué)診斷、免疫缺陷和某些類(lèi)型癌癥的治療以及產(chǎn)前治療,特別是為了最大限度地降低新生兒溶血病的風(fēng)險。


  抗體在生物醫學(xué)研究中的應用——抗體卓越的敏感性和特異性使其在生物醫學(xué)研究應用中非常有價(jià)值??贵w是蛋白質(zhì)印跡、酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)、免疫沉淀測定、免疫組織化學(xué)和免疫細胞化學(xué)的關(guān)鍵組成部分。


  抗體的體內應用——在免疫學(xué)研究中,抗體在體內用于中和細胞表面受體,以促進(jìn)與可溶性因子的結合。它們還可在體內用于減少特定細胞以進(jìn)行功能分析。


  抗體在流式細胞術(shù)中的應用——在流式細胞術(shù)中,抗體廣泛用于細胞內分析。