抗体基础知识

• 基本的抗体结构
• 抗体类型和亚型
• 抗体形式

基本的抗体结构

免疫球蛋白（Ig）由B淋巴细胞产生并分泌到血浆中。单体形式的Ig分子是一个分子量约为150 kDa的糖蛋白，且其结构差不多类似字母Y。Ig单体的基本结构（图1）包括由两个二硫键连接的两个相同的半体。每个半体都具有一个约50 kDa的重链和一个约25 kDa的轻链，两者在轻链羧基末端附近通过二硫键连接在一起。重链可分为Fc部分和Fab部分，前者位于羧基末端（Y的基座），后者则位于氨基末端（Y的臂）。糖链附着在分子的Fc部分。Ig分子的Fc部分仅由重链组成。IgG和IgM的Fc区域可以结合免疫调节细胞（如巨噬细胞）表面的受体，并刺激控制免疫应答的细胞因子的释放。Fc区域包含所有Ig均有的蛋白序列以及各类型独有的决定簇。这些区域被称为恒定区域，因为它们在同一类型的不同的Ig分子中没有显著的变化。Ig分子的Fab部分含有重链和轻链，两者通过单个二硫键结合在一起。一个重链和一个轻链的配对结合形成了抗体的抗原结合位点。每个Ig单体可以结合两个抗原分子。  

图 1. 基本的免疫球蛋白结构。

抗体类型和亚型

免疫球蛋白的主要类型（图2）为IgA、IgD、IgE、IgG和IgM。鸟类也会在蛋黄中产生IgY。

图 2. 主要免疫球蛋白类型。

重链的Fc区域的类特异性序列决定了Ig的不同类型，重链由不同的希腊字母来标记，以对应不同种类的Ig：α-IgA、δ-IgD、 ε-IgE、 γ-IgG、 μ-IgM。轻链在免疫球蛋白中普遍存在并分为两种——kappa和lambda， 通常用希腊字母k和 λ标记。表A和表B分别列出了人和小鼠免疫球蛋白的性质。

表A

人免疫球蛋白性质
性质	IgG				IgA		IgM	IgD	IgE
H链型（重链）	γ				α		µ	δ	ε
H链亚型	γ1	γ2	γ3	γ4	α1	α2	无	无	无
H链分子量	50 kDa	50 kDa	60 kDa	50 kDa	55 kDa	55 kDa	70 kDa	62 kDa	70 kDa
L链分子量*（轻链k和λ）	23 kDa	23 kDa	23 kDa	23 kDa	23 kDa	23 kDa	23 kDa	23 kDa	23 kDa
总分子量	150 kDa	150 kDa	170 kDa	150 kDa	160 kDa（血清型）600 kDa（分泌型）	160 kDa（血清型）600 kDa（分泌型）	970 kDa	180 kDa	190 kDa
消光系数 0.1% @280 nm	1.4	1.4	1.4	1.4	1.32	1.32	1.18	1.7	1.53
补体结合	弱	弱	强	无	无	无	强	无	无
Fc受体结合	强	弱	强	弱	是	是	是	无	是
肥大细胞 / 嗜碱性细胞脱粒	无	无	无	无	无	无	无	无	是
胎盘转运	强	弱	强	强	无	无	无	无	无

* 轻链在所有的免疫球蛋白类中都存在。人体中k链的比率是67%，λ 链是33%。其他物种中的比率请参阅免疫球蛋白轻链比率表。

表B

小鼠免疫球蛋白性质
性质	IgG				IgA	IgM	IgD	IgE
H链型	γ				α	µ	δ	ε
H链亚型	γ1	γ2a	γ2b	γ3	无	无	无	无
总LPG的%	46	24	27	2
轻链	约 95% kappa (K LC) - 5% lambda (λ LC)
分子量 (kDa)	160				160 (单体) 350-400	900	180	190
正常血清浓度 (mg/ml)	0.3-5.0	0.1-4.0	0.1-5	0.1-0.2	0.01-0.03	0.1-1.6	0.003-0.01	0.0001-0.001
血清半衰期（天）	8-11	3-12	2.6-3.5	4-8	0.5-1	0.5-1	<1	<1
电泳迁移速率	快	慢	慢	慢
糖类 (%)	2-3				7-11	9-12	12-15	12
补体结合	-	+++	+++	+/-	-	+++	n.k	n.k
消光系数 0.1% @280 nm	1.4				1.35	1.18
沉降系数。	6.6				6.7	19	6.8	8

未知 Ig中κ和λ的比率随物种不同而变化。参见表 C。

表C

免疫球蛋白轻链比率
物种	% k / λ
人	67/33
小鼠	99/1
大鼠	99/1
兔	90/10
山羊	1/99
绵羊	1/99
猪	50/50
牛	1/99
马	1/99
鸡	不适用

抗体形式

我们提供各种形式的抗体，包括整个（完整）分子和抗体的F(ab)₂片段。表D列出了一些抗体的常见形式。

表D

抗体形式	描述	用途
全抗血清	全抗血清含有特异抗体以及所有其他的宿主血清蛋白。
部分抗血清（Ig部分）	将全抗血清进行分离，得到主要包含免疫球蛋白部分的抗血清。该部分可能包括少量的其他的宿主血清蛋白。	抗血清IgG部分和部分抗血清可以被用于需要非常高的亲和力的情况下，最常见的是在目标抗原非常稀少或者低丰度时。IgG组分可能受益于其含有的很高亲和力的抗体。亲和分离可以去除一些亲和力非常高的抗体，因为它们与亲和基质结合的非常紧密以至于无法洗脱。
抗血清的IgG部分	将全抗血清进行分离并通过离子交换色谱进一步纯化，得到抗血清的IgG部分。该部分基本不含其他宿主血清蛋白。	抗血清IgG部分和部分抗血清可以被用于需要非常高的亲和力的情况下，最常见的是在目标抗原非常稀少或者低丰度时。IgG组分可能受益于其含有的很高亲和力的抗体。亲和分离可以去除一些亲和力非常高的抗体，因为它们与亲和基质结合的非常紧密以至于无法洗脱。
亲和分离的抗体（AIA）	这些产品纯度最高，因此含有最少量的非特异性结合。通过使用抗原结合的琼脂糖对抗血清进行免疫特异性纯化，可以得到亲和分离的抗原特异性抗体，该抗体基本去除了所有的宿主血清蛋白，包括未与抗原特异结合的免疫球蛋白。	通用
腹水	腹水是从小鼠中提取的腹腔液体，该小鼠的腹腔被注入表达特异性单克隆抗体的杂交瘤细胞，其腹腔被当做该细胞的生长室。杂交瘤细胞生长至高浓度以分泌高滴度抗体。通过离心澄清腹水，去除脂质层和细胞沉淀。腹水中含有特异性抗体以及其他的宿主血清蛋白，例如免疫球蛋白。特异性抗体浓度范围为1-10 mg/ml。总蛋白浓度约为20 mg/ml。	通用
组织培养上清液	上清液是通过离心组织培养物中分泌特异性单克隆抗体的杂交瘤而得到的液体。 因此，上清液中通常含有培养基和5-10%胎牛血清。特异性抗体浓度范围50 5g/ml。	通用
纯化的免疫球蛋白	纯化的免疫球蛋白通常是指通过蛋白A或蛋白G亲和色谱纯化得到的单克隆抗体。	通用
F(ab)2片段	F(ab)2片段是使用胃蛋白酶消化IgG得到的二价分子（含有两个抗体结合位点），但缺乏Fc部分。	当Fc区域的存在可能会造成问题时，在测定系统中会使用F(ab) 2抗体片段。淋巴结、脾和外周血制剂样品中含有具有Fc受体的细胞（巨噬细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞），这些细胞可能会结合完整抗体的Fc区域，引起高背景染色。使用F(ab)2片段可以确保发现的任何抗体结合的存在都不会是Fc受体引起的。1该片段也是血浆存在时染色细胞制剂所需要的，因为其不会结合会溶解细胞的补体。F(ab)2片段由于其尺寸较小，相对于完整的IgG，能够更精准地定位抗原，特别是用于对组织染色以进行电子显微镜观察时。F(ab)2片段是二价的，从而可以交联抗原，可用于沉淀测定法和花环试验法中2，或者通过表面抗原聚集细胞。3

参考文献

1. K S, T A, T T. 1998. Decreased Fcgamma receptor III (CD16) expression on peripheral blood mononuclear cells in patients with Sjögren's syndrome. 25 4 689-96. J Rheumatol.

2. DESAINTMARTIN J, SCHWARTZ J, MANNESSIER L, EYQUEM A. 1983. Idiotypic and anti-idiotypic determinants on lymphocytes during anti-Rh immunization. Revue Francaise de Transfusion et Immuno-hématologie. 26(6):573-583. https://doi.org/10.1016/s0338-4535(83)80072-5

3. De Reys S, Hoylaerts M, De Ley M, Vermylen J, Deckmyn H. 1994. Fc-independent cross-linking of a novel platelet membrane protein by a monoclonal antibody causes platelet activation. 84(2):547-555. https://doi.org/10.1182/blood.v84.2.547.547