免疫球蛋白的结构
免疫球蛋白单体分子的结构是由Edelman和Porter首先破译的:它由2条相同的重链(heavy chain,H链)和2条相同的轻链(light chain,L链)通过链间二硫键连接而成的四肽链结构,呈“Y”字形(图3-1)。
(一)基本结构
1.重链和轻链
(1)重链:免疫球蛋白重链的分子量为50~75 kDa,由450~550个氨基酸残基组成。根据重链恒定区氨基酸的组成和排列顺序不同,可将其分为5类(class):μ链、γ链、α链、δ链、ε链,不同的重链与轻链组成完整的抗体分子,分别被称为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。同一类抗体,由于其重链氨基酸组成和二硫键的数目、位置的不同,又可分为不同亚类(subclass),IgG可分为IgG1~4四个亚类;IgA可分为IgA1、IgA2两个亚类;IgM、IgD和IgE尚未发现亚类。
(2)轻链:免疫球蛋白轻链分子量约25 kDa,由214个氨基酸残基组成。根据轻链结构和抗原性的不同,可将其分为κ和λ两型(type)。其中λ型因个别氨基酸的差异,又可分为λ1~λ4四个亚型(subtype)。一个天然Ig分子上两条轻链及其型别是相同的。
2.可变区与恒定区 免疫球蛋白轻链氨基端(N端)的1/2与重链氨基端的1/4或1/5(对应第一个结构域)的区域,由于氨基酸排列顺序随抗体特异性的不同而发生变化,称为可变区(variable region,V区)。轻链羧基端(C端)的1/2及重链羧基端的3/4或4/5的区域,由于氨基酸排列顺序相对恒定,称为恒定区(constant region,C区)。
3.结构域 免疫球蛋白肽链每100~110个氨基酸序列通过链内二硫键连接并折叠成若干球形的功能区域,称为结构域(domain)。重链和轻链可变区的结构域分别以V H和VL表示,是抗原结合部位。在V H和VL结构域中,各含有3个氨基酸的组成和排列变化频率极高的区域,称为高变区(hypervariable region,HVR),这些区域正是免疫球蛋白与抗原表位形成空间匹配的关键部位,故亦称为互补决定区(complementary determining region,CDR),分别用CDR1(HVR1)、CDR2(HVR2)、CDR3(HVR3)表示。HVR之外的其他部位称为骨架区(framework region,FR),结构相对稳定,轻链和重链可变区各有4个骨架区,以FR1、FR2、FR3、FR4表示。
轻链恒定区内只有一个结构域,以CL表示。不同重链恒定区(CH)可形成3~4个结构域:①γ、α和δ重链恒定区形成三个结构域,分别以CH1、CH2和CH3表示。②μ和ε重链恒定区形成四个结构域,分别以CH1、CH2、CH3和CH4表示。IgG的CH2具有补体C1q结合位点(Ig M为CH3),并可介导IgG通过胎盘;CH2~CH3也是与细胞表面相应Fc受体结合的区域。(https://www.daowen.com)
4.铰链区 铰链区(hinge region)位于重链二硫键的连接处,CH1与CH2之间。该区富含脯氨酸,易伸展弯曲,可改变Ig构型,使其适合与抗原分子表面不同距离的抗原表位结合,也有利于Ig分子补体结合位点的暴露。铰链区对木瓜蛋白酶(papain)及胃蛋白酶(pepsin)敏感,经酶水解处理后,可使Ig从该区断裂为几个不同的片段。五类Ig中IgG、Ig A和IgD有 铰 链 区,IgM和IgE重链无铰链区。

图3-2 免疫球蛋白多聚体结构示意图
(二)多聚体与其他辅助结构
除单体外,某些类别的免疫球蛋白以二聚体和五聚体形式存在(图3-2)。免疫球蛋白多聚体的形成常需要一些辅助成分,如J链和分泌片。
1.连接链(joining chain,J链) 是由浆细胞产生的富含半胱氨酸的多肽链,主要功能是将单体Ig分子连接为二聚体或多聚体。血液中Ig M是由5个Ig M单体分子通过二硫键和J链连接成的五聚体;分泌型IgA(secretory IgA,SIgA)是两个IgA单体由J链连接成二聚体,并与分泌片非共价结合组成。IgG、IgD、IgE为单体,无J链。
2.分泌片(secretory piece,SP) 又称分泌成分(secretory component,SC),是由黏膜上皮细胞产生的一种含糖多肽链,以非共价形式与IgA二聚体结合,介导IgA二聚体从黏膜下转运至黏膜表面,并保护分泌型IgA铰链区不被蛋白水解酶降解。