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Discovery History and St都雜ructural Features of Antib上兒ody

Release date:2021-06-聽可16


抗體(tǐ)(Antibody)這個詞首次出現在保羅·湖資埃爾利希1891年10月公布的《免疫力的試驗性研究》這篇文章(zhāng)中(子能zhōng),德語的抗體(tǐ)“Antikörper”風技出現在該文章(zhāng)的結論部分。其中(zhōng熱山)指出了“如果兩種物(wù)質導緻兩種不(bù)同報商抗體(tǐ)的産生,那麼這兩種物(wù)質必然是不(bù)同的”。然而這一開得術語并沒有立即被接受,還有被建議使用的其它多事幾個術語,如:免疫體(tǐ)(Immunkörpe水分r)、介體(tǐ)受體(tǐ)(Amboceptor)、介體(tǐ匠小)(Zwischenkörper)、物(wù)質敏感體(tǐ)(substa綠議nce sensibilisatrice劇匠)、連接體(tǐ)(copula)、德氏體(tǐ)慢靜(Desmon)、白細胞素(philocyta從南se)、介體(tǐ)固定體(tǐ)(fixateur)以及免疫素(Immun吧玩isin)等。抗體(tǐ)和抗毒素(Antitoxi媽服n)字面結構相似,概念則和免疫體(tǐ)(Immunkör放術per)類似。




根據E. Padlan公布的抗體(tǐ)結構圖,朱利·安沃斯-安德烈*為斯克海相裡(lǐ)普斯研究所佛羅裡(lǐ)達分部創作(工事zuò)了雕塑《西(xī)方天使》(200商現8年)塑像仿照列奧納多·達·芬奇的維特魯威人,将抗事玩體(tǐ)放置到一個圓環的中(zhōng)間(jiān),為路寓意其對于人類的重要意義。


針對抗體(tǐ)的研究始于1890年,埃米爾·阿道夫·馮·貝林及北裡(黑愛lǐ)柴三郎首次描述了抗體(tǐ)對白喉及破傷風痙攣毒素好黃的抵抗作(zuò)用。他們(men)兩人将體(tǐ)液免疫理論往前推森笑進了一步,提出了血清中(zhōng)存在一種可以與外來(lái)抗原相反月草應的某種介質的假設。保羅·埃爾利希受到了他們(men)的這一想法的啟發坐現,于1897年提出了抗體(tǐ)與抗原互動(dòng)的側鍊理論假說。他店城假設道,在細胞的表面存在能和特定毒素發生一把鑰匙對應一把鎖類似的什放特異結合作(zuò)用的感受器,而結合反應則會進一步導緻的答相關抗體(tǐ)的生産。其他研究人員在之後的研究中(zhō我報ng)認為,抗體(tǐ)可以在血液中(zhōng)穩定獨立存在。議舊在1904年,奧姆羅斯·萊特進一步提出通過可溶性抗體(tǐ)坐歌在細菌的表面包裹标識,使其成為吞噬作(zuò)自湖用的目标,并最終被消滅。這一過程被他命名為調理作(zuò)用。


到了二十世紀二十年代,邁克爾·海德堡和奧斯瓦爾德·埃弗裡(lǐ)觀察到抗原我物可以被抗體(tǐ)所凝結,并進一步發現抗體分爸(tǐ)是一種蛋白質。在三十年代,約翰·馬拉克對抗原-抗體(tǐ)結合活動(玩又dòng)的生物(wù)化學性質做了更詳盡的實驗。接下來(lái鄉月)的一次重大突破發生在四十年代,萊納斯·鮑林通過抗體(tǐ)日媽抗原的互動(dòng)能力取決于各自的形狀而不(bù)是其化學成行慢分,證明了埃爾利希所提出的一把鑰匙配一把鎖的免疫學理動月論。1948年,阿斯特麗(lì)德·法戈瑞奧司發現B細胞的其中(zhōng)一木紅種形式漿細胞就是負責生産抗體(tǐ)的工(外輛gōng)廠。


此後,研究工(gōng)作(zuò)的重點學來轉向了識别抗體(tǐ)蛋白質結構中(zhōng)各部分的作(zuò)用。二十世那子紀六十年代,傑拉爾德·埃德爾曼和約瑟夫·蓋裡(lǐ)發現了抗體(tǐ)的輕鍊,機身并且發現這和1845年由亨利·本冊·瓊斯所發現的本周自女氏蛋白質是同一種物(wù)質,這是一項重大的突破。緊接着,埃德爾曼在進一步發近什現抗體(tǐ)中(zhōng)的重鍊和輕鍊是由雙硫鍵連接在一起的關媽。與此同時,羅德尼·羅伯特·波特識别出了免疫球蛋白的抗體(tǐ)西不結合區(Fab)及抗體(tǐ)尾部的可結晶區。根據這些可姐發現,科學家們(men)對免疫球蛋白的結構進行了推測,并描述了Ig電黑G蛋白質的完整氨基酸序列。


以上這些發現,使得他們(men)被共同授予1972年的諾貝爾生理學或民北醫學獎。Fv區則由戴維·吉沃爾(David Givol)所首錢樂先制備和識别。正當人們(men)對抗體(tǐ)船做的大多數早期研究還集中(zhōng)在IgM和I樂拿gG上時,六十年代還發生了重要的事情:托馬斯·托馬西(x懂外ī)發現了屬于新(xīn)種型的分泌形态IgA抗體(tǐ),戴維·S·羅門得維和約翰·L·費伊則識别出了IgD,石坂公成和石坂照子(zi)夫婦則共同發現票老了與過敏反應有關的抗體(tǐ)種型IgE。1976年,利根川進對免疫球蛋白草嗎相關基因進行研究,發現了抗體(tǐ)通過基因重排實現多樣性的體(t數少ǐ)細胞超突變基本原理。


抗體(tǐ)的結構特征
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抗體(tǐ),又稱為免疫球蛋白(immunoglob開鐵ulin,簡稱Ig),是一種主要由漿細胞城電分泌,被免疫系統用來(lái)鑒别與中(zhōng)和呢子外來(lái)物(wù)質如細菌、病毒等病原體(tǐ)女朋的大型Y形蛋白質,僅被發現存在于脊椎動(dòng)物(wù)的血路場液等體(tǐ)液中(zhōng),及其B細胞個有的細胞膜表面。抗體(tǐ)能通過其可變區唯光議一識别特定外來(lái)物(wù)的一個獨特特征,該外來(lái)目标不跳被稱為抗原(Antigen)。蛋白上Y形的其中(zh到林ōng)兩個分叉頂端都有一被稱為互補位(抗原結合位)的鎖的又狀結構,該結構僅針對一種特定的抗原表位。這就像一能身把鑰匙隻能開一把鎖一般,使得一種抗體(tǐ刀兵)僅能和其中(zhōng)一種抗原相結合。 抗體人錯(tǐ)和抗原的結合完全依靠非共價鍵的相互作(zuò)用拿紙,這些非共價鍵的相互作(zuò)用包括氫鍵、範德華力、電(diàn)荷作(綠吧zuò)用和疏水作(zuò)用。這些相互作(鄉人zuò)用可以發生在側鍊或者多肽主幹之間(jiān)。正因這種媽路特異性的結合機(jī)制,抗體(tǐ)可以“标記”就歌外來(lái)微(wēi)生物(wù)以及受感染的細胞,以誘導其他免疫機美匠(jī)制對其進行攻擊,又或直接中(zhōng)和其目标,例如通過與入侵和生存黃志至關重要的部分相結合而阻斷微(wēi)生物(wù)的村藍感染能力等。針對不(bù)同的抗原,抗體(tǐ)的結合可能阻斷緻病的生化過程厭吧,或者召喚巨噬細胞消滅外來(lái)物(w老金ù)質。而抗體(tǐ)能夠與免疫系統的其它部分交互的能力,是通過其Fc區底部所但什保留的一個糖基化座實現的。體(tǐ)液免疫系統技玩的主要功能便是制造抗體(tǐ)。抗體(tǐ從熱)也可以與血清中(zhōng)的補體(tǐ)一起直接些機破壞外來(lái)目标。


抗體(tǐ)是一種高分子(zi)球狀血液蛋白質,重量約為150kDa。由樹路于在部分氨基酸殘基中(zhōng)含有糖鍊,抗體(tǐ)也是一種糖蛋白。能發對樂揮功能的基本單位是一個免疫球蛋白單體(tǐ)。在師他分泌形态的抗體(tǐ)中(zhōng)包括:二聚畫低體(tǐ)IgA、真骨附類魚的四聚體(tǐ離朋)IgM以及哺乳動(dòng)物(wù)的五聚體(tǐ)IgM。


多種免疫球蛋白結構域構成了抗體(tǐ)的兩條重鍊(紅(做在hóng)色和藍(lán)色部分),以及兩條輕鍊(綠(lǜ)色和國快黃色)。這些結構域包含7次(恒定區)及9次(變化區)的β折疊。可信月發生變化的部分稱為V區(或變化區、可變區),而不(bù)變的部分稱為C區(或恒們黑定區)。


免疫球蛋白結構域
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抗體(tǐ)的單體(tǐ)是一個Y形的分子(zi),有4條多事行肽鍊組成。其中(zhōng)包括兩條相同的微什重鍊,以及兩條相同的輕鍊,之間(jiān)由雙硫厭呢鍵連接在一起。每一條鍊均由稱為免疫球蛋白結構域的多個結通家構域所組成。每一個結構域大約包含70至110個氨基酸,并根據大小(件司xiǎo)和功能分門别類。例如可變域IgV以及恒定域IgC。它機舊們(men)的折疊方式很特别:通過兩次β折疊将另一條鍊卷入其中(zhōng)形子她成三明治狀,互相之間(jiān)通過半胱氨酸章身和其它帶電(diàn)荷氨基酸緊密結合。


重鍊
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哺乳動(dòng)物(wù)的免疫球蛋白重鍊有5種,分别用希臘字母記為:地章α、δ、ε、γ以及μ。根據重鍊類型的不(bù)同,抗體(tǐ國照)被分為不(bù)同的種型,它們(men)被發現依序分别存在小們于抗體(tǐ)IgA、IgD、IgE、IgG以及IgM中(zhōng)。不(明謝bù)同的重鍊其大小(xiǎo)和組成各不(bù)相同:α和γ學動大約有450個氨基酸組成,而μ和ε大約有550個氨基酸組成。


1. 抗原結合區(Fab)

2. 抗原結晶區(Fc)

3. 藍(lán)色的重鍊有一個可變區(VH),緊随其後的一個恒定區(CH1場秒),一個樞紐區,以及另兩個恒定區(CH2 and CH3)組成

4. 綠(lǜ)色的輕鍊包含一個可變區(VL)以及一個多雨恒定區(CL)

5. 抗原結合點

6. 樞紐區.


在鳥類的血液和蛋清中(zhōng),還發現了被稱為IgY聽哥的血清抗體(tǐ)種型。這種抗體(tǐ)種型和哺乳動(dòng)物(wù麗做)的IgG有很大的區别。然而在一些舊資料,甚至是生命科玩人學商業産品的網站上,仍然稱之為IgG。這是錯誤的,并且容易引起混淆。

每一條重鍊有兩個區域:恒定區與可變區。同種型的抗體(tǐ),科學其恒定區都是一樣的,但不(bù)同種型之間(jiān)該區服家域是不(bù)相同的。例如:γ、α以及δ型重鍊女去由三個免疫球蛋白結構域串聯而成,并且還有一個用于增加彈性的鉸鍊區;而μ及ε拍民型重鍊則包括四個免疫球蛋白結構域。不(bù)同B細胞所生産抗體(tǐ)的刀算重鍊可變區是不(bù)同的,但是同一個B細胞及其克隆體(tǐ)所生産東站的不(bù)同種型抗體(tǐ)的可變區則是完全相同的。重鍊的舞日可變區由一個結構域組成,包含大110個氨基酸短醫。


輕鍊
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免疫球蛋白輕鍊由大約211至217個氨基酸組成,分為兩個結構域,分科亮别是恒定區和可變區。哺乳動(dòng)物(wù)的輕鍊有兩種,分别命名冷些為λ(lambda)和κ(kappa)。每一個抗體(tǐ不司)的兩個輕鍊的恒定區永遠是完全相同的,例如對于哺乳動(dòng)物(w知筆ù)而言,同一個抗體(tǐ)要麼是λ型,要麼是κ,不(bù)會同時金靜存在。在如軟骨魚綱(鲨魚)及真骨下綱的低級脊椎動生城(dòng)物(wù)中(zhōng),還可發現其它類型的輕鍊,如ι(io能到ta)型。


CDRs、Fv、Fab以及Fc結構域
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抗體(tǐ)的某些部分具有獨特的功能。比如說Y形的臂好行區,包含了兩個可以結合抗原的位點,是識别外來(lái)物(上工wù)的關鍵所在。該區域被稱為Fab區,件亮即抗原結合區段(fragment, antigen bindi明短ng)。無論是重鍊還是輕鍊,抗原結合區段均包括一個可變區與一個恒定區,其中照弟(zhōng)可變區的互補位成型于抗體(tǐ)單體(人吃tǐ)氨基酸鍊的末端。可變區又被稱為Fv區,是與抗體(tǐ)結合的最關鍵區域,兵分無論是輕鍊還是重鍊都包含該區域。實際上可變區短樂的變化并非随機(jī)或者均勻散布的。更具體(tǐ)的說,這些變化分布從你在三個可變的β折疊-轉角上,該區域被稱為互補決答光定區(Complementarity Deter煙高mining Region,CDR),也叫做高變區。在免腦多疫網絡理論中(zhōng),每個抗體(t場離ǐ)的互補決定區又被稱為獨特型或者基因型。适應性免疫系統的适好上應過程,就是依靠有各個獨特型之間(jiān)的互動(dò議也ng)來(lái)進行調整的。


Y形結構的基座的作(zuò)用是調節免疫細胞的活動(d算長òng),該區域被稱為Fc區(Fragment crystal這不lizable region,可結晶區域片段),由兩條重鍊組懂樹成。根據抗體(tǐ)類型不(bù)同,該區域的每答冷一條重鍊由2個或者3個恒定結構域組成。因此,Fc區可通過與特定類型年算的Fc感受器,或者其它免疫分子(zi)如補體(tǐ)蛋白質相結合,來(l還高ái)确保每個抗體(tǐ)可對一特定抗原産生一個正确是紙的免疫應答。通過這一過程,可引發不(bù)同的生理學效果離制,包括識别調理顆粒、細胞溶解,以及肥大細胞、嗜堿性粒年事細胞和嗜酸性粒細胞的脫顆粒過程。

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參閱文獻:

1.Rhoades RA, Pflanzer RG (2002). Human理煙 Physiology (4th ed.).術畫 Thomson Learning. p. 584舊城. ISBN 0-534-42174-1.聽從

2.Charles Janeway (2001). Im為用munobiology. (5th ed.). 但就Garland Publishing. ISBN 0-8153-風服3642-X. (electronic full text via N從黑CBI Bookshelf)

3. Pier GB, Lyczak JB, We老快tzler LM (2004). Immu舊答nology, Infection, and Immunit小一y. ASM Press. ISBN 1-55581-246-5.

4.Borghesi L, Milcarek C (2006). "Fro煙花m B cell to plasma cell: reg遠照ulation of V(D)J recombination and有視 antibody secretion". Imm影電unol. Res. 36 (1–3): 27–舞舞32. doi:10.1385/IR:36:1:27哥月. PMID 17337763

5.參考資料:https://en.wikipedia.org/線金wiki/Antibody


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