抗体结构和分类介绍

用双齿叉打比方只是一个简化的模型。实际上，抗体分子是很有弹性和柔性的，形状也不是明显的“Y”形。在电子显微镜下它看起来更像三个球堆成的“品”字。

抗体是比较大的分子，分子量约在150KD左右，是水分子的8千多倍。它宽约4纳米，长约11纳米。如果把一个血小板细胞想象成一个西瓜那么大的话，那一个抗体分子只有西瓜籽那么大。   

 基本结构简述

所有抗体的基本结构都是四条肽链的对称结构，每条肽链细分为各种球形结构域，由数量不定的二硫键连接，并且分为氨基端（N端）和羧基端（C端）。

轻链（L链）和重链（H链）

两条相同的相对分子质量较大的肽链（称为重链，heavychain，H链，相对分子质量约为55000~70000）和两条相同的相对分子质量较小的肽链（称为轻链，light chain，L链，相对分子质量约为24000）组成。

轻链由214个氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，有两个结构域（1个VL和1个CL）。轻链可分为kappa（κ）与lambda（λ）两个亚型，在不同的免疫球蛋白分子中，轻链的类型不同是常见的，但在同一免疫球蛋白分子中，两条轻链都是相同类型的。κ和λ亚型的比例因物种而异，如在老鼠中大约有95%的κ型轻链和5%的λ型轻链，而在人类中这一比例分别为60%和40%。

重链由450~550个氨基酸残基组成，含糖数量不同，有4-5个结构域（1个VH和3~4个CH）。根据重链恒定区的结构差异，可分为μ、γ、α、δ、ε链，它们分别与轻链（κ或λ）组成完整的免疫球蛋白分子，对应5类抗体：IgM、IgG、IgA、IgD、IgE。

抗体的类型

抗体重链类型直接决定了抗体的类型，哺乳动物抗体重链可分为五类，分别以希腊字母γ、α、μ、δ、和ε表示，据此将抗体相应地分为IgG、 IgA、 IgM、IgD和IgE。α和γ大约含有450个氨基酸，μ和ε约含550个氨基酸；同时μ链和ε链含有5个肽环，γ链、α链、δ链含有4个肽环。

图源：https://microbeonline.com/immunoglobulin-structure/

--IgM是成熟胎儿合成的第一类Ig，也是在感染或免疫后最早产生的Ig，5类Ig中IgM最强，故其细胞毒活性和细胞溶解活性也最强。天然的血型抗体是IgM，有些自身抗体如抗磷脂抗体、RF等也属于IgM。胎儿脐血中IgM抗体升高，是胎儿遭受感染的标志。

--IgE为单体结构，是正常人血清中含量最少的Ig。IgE在血清和组织液中含量极微，其主要生物学功能是与组织肥大细胞、嗜碱粒细胞表面的特异受体结合。IgE不能激活补体。IgE含量在正常人群波动较大，在特异性过敏反应和寄生虫早期感染患者血清中可升高。当变态反应原与结合在受体上的IgE反应时，可引起肥大细胞、嗜碱粒细胞脱颗粒，释放出组织胺、5—羟色胺等生物活性物质。

抗体小叉与小叉之间在结构上的主要差异是位于齿端的可变区——这些可变区决定着抗体的抗原特异性。H链可变区约含118个氨基酸残基和L链可变区约含108~111个氨基酸残基。可变区是抗体结合抗原的位置，其氨基酸的组成和排列决定抗体的抗原结合特异性。

抗体小叉的柄部由一系列氨基酸序列基本不变的区域组成——我们称之为恒定区。恒定区可以与细胞表面受体或补体系统蛋白相互作用，从而触发宿主效应功能（effector function)，比如裂解入侵细胞或吞噬外来病原。

抗体恒定区域位于H链靠近C端的3/4或4/5(约从119位氨基酸至C末端) 和L链靠近C端的1/2(约含105个氨基酸残基)区域。抗体重链恒定区分为CH1，CH2和CH3，其中CH3区域涉及到细胞膜表面受体结合，CH2涉及补体激活途径，是补体结合位点。简单来说，叉齿负责识别抗原，而叉柄则帮助宿主决定如何处置抗原。

结构域和铰链区

链内二硫键折叠成数个球形结构域，每个结构域由约110个氨基酸组成，氨基酸序列具有高度同源性，抗体的L链和H链中V区或C区每个结构域的二级结构是反向平行的β片层结构。

铰链区不是一个独立的结构域，位于CH1和CH2之间，包括H链简单二硫键，该区富含脯氨酸，不形成α螺旋。当抗体和抗原结合时，铰链区发生扭曲，使抗体的2个抗原结合位点能更好的与2个抗原决定簇互补。铰链区含有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶水解位点，可以将抗体水解为Fab、F(ab’)2和Fc片段。

IgG经木瓜蛋白酶酶切后裂解为2个完全相同的Fab段和1个Fc段,每个Fab段都为单价,可与抗原结合但不会再发生凝集反应；

经胃蛋白酶酶切后裂解为1个完整F(ab)2片段和碎片化的Fc片段,F(ab’)2片段为双价,可同时结合两个抗原表位。

Fab段为抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab），相当于抗体分子的两个臂，由一个完整的轻链和重链的VH和CH1结构域组成。Fc段为可结晶段（fragmentcrystallizable，Fc）相当于Ig的CH2和CH3结构域，是Ig与效应分子或者细胞相互作用的部位。Fab段包含完整的可变区，以及恒定区的CH1区域。Fc段仅指Ig恒定区CH2和CH3的区域，相当于Y字结构下面那一部分。

抗体选型请参考：

《抗体怎么选？一抗，二抗，单克隆多克隆都有区别？》

《抗体如何选？WB、IHC、ChIP各种实验的抗体有什么区别？》