[科普中國]-球蛋白

球蛋白是一種存在于人體的血清蛋白，具有免疫作用，又稱免疫球蛋白。當人體的免疫球系統(tǒng)遇到外來的入侵物時，會根據(jù)入侵物的特性產(chǎn)生不同數(shù)量的球蛋白，如果入侵物比較難以消滅，它就會刺激淋巴系統(tǒng)產(chǎn)生更多的球蛋白直到入侵物被消滅為止。1

球蛋白的結構球蛋白的基本結構通過X射線晶體衍射結構分析發(fā)現(xiàn)，球蛋白的基本結構是由二硫鍵相連的4條對稱的多肽鏈構成的單體。其中兩條分子量較大的鏈，稱為重鏈。兩條分子量較小的鏈，稱為輕鏈。2

1.重鏈與輕鏈

球蛋白的重鏈（heavy chain,H鏈）由450~550個氨基酸殘基組成，分子量為55~75 kDa。根據(jù)Ig重鏈恒定區(qū)抗原性的差異，可將其分為5類，即IgG、IgM、IgA、IgD、lgE，其相應的重鏈分別稱為γ、μ、α、δ及ε鏈。各類Ig可根據(jù)其鉸鏈區(qū)氨基酸殘基組成和二硫鍵數(shù)目、位置的不同，分為不同亞類。2

球蛋白的輕鏈（light chain,L鏈）通常含214個氨基酸殘基，分子量約25 kDa。根據(jù)輕鏈抗原性的不同，分為κ、λ兩型。各類Ig的輕鏈均有κ型和λ型（正常人血清Ig的κ：λ約為2:1）。同一型Ig中，可根據(jù)其輕鏈C區(qū)N端氨基酸序列差異，分為不同亞型。天然的Ig單體中，兩條重鏈的類別相同，兩條輕鏈的型別相同。2

2.可變區(qū)和恒定區(qū)

球蛋白的重鏈和輕鏈靠近氨基端（N端）的約110個氨基酸的序列變化很大，稱為可變區(qū)（variable re gion,V區(qū)），分別占重鏈和輕鏈的1/4（或1/5）和1/2。該區(qū)的H鏈和L鏈各有3個氨基酸組成和排列順序。2

變化最為劇烈的部位，稱為高變區(qū)（hypena riable region,HVR），分別為HVR1~HVR3，由于該區(qū)域是Ig與抗原表位互補結合的部位，故稱互補決定區(qū)（complementarity determing region,CDR）。同一個體內(nèi)不同的B細胞克隆合成的Ig在該區(qū)域有所不同，所以又稱抗體的獨特型。該區(qū)以外的V區(qū)，其氨基酸組成及排列順序相對不易變化，稱為骨架區(qū)（FR）。2

重鏈和輕鏈近羧基端（C端）的氨基酸序列相對恒定，稱為恒定區(qū)（constant region,C區(qū)），分別占重鏈和輕鏈的3/4（或4/5）和1/2。不同種屬、不同個體的Ig在該區(qū)域會有差異，表現(xiàn)在臨床上注射異種或異體的Ig亦可引起過敏反應。2

3.鉸鏈區(qū)

鉸鏈區(qū)位于CH1~CH2之間，對蛋白酶敏感，易被水解。含豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，有利于兩臂同時結合兩個不同距離的抗原表位。2

球蛋白的其他成分J鏈（joining chain）是一富含半胱氨酸的多肽鏈，由漿細胞合成，主要功能是在H鏈的羧基端將Ig單體連接成雙體或多聚體，穩(wěn)定多聚體結構及參與體內(nèi)運轉。2

分泌片（secretory piece, SP）為一含糖肽鏈，由黏膜上皮細胞合成和分泌，以非共價鍵形式結合于IgA二聚體上，使其成為分泌型IgA（SlgA）。SP的主要作用是保護SlgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介導多聚lgA向黏膜上皮外主動輸送的作用。2

球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解lgG的部位是在鉸鏈區(qū)二硫鍵所連接的兩條重鏈的近N端，將Ig裂解為兩個完全相同的抗原結合片段（fragment of antigen-binding,Fab段）和一個可結晶片段（crystalizable fragment,Fc段）。一個Fab段為單價，可特異性結合抗原但不發(fā)生凝集反應和沉淀反應。Fc段無抗原結合活性，是Ig與效應分子或細胞相互作用的部位。2

胃蛋白酶水解IgG是在鉸鏈區(qū)二硫鍵所連接的兩條重鏈的近C端，水解后得到一個與抗原雙價結合的F(ab')2段和一些小片段(pFc')。F(ab')2段是由兩個Fab段和鉸鏈區(qū)組成，為雙價，可同時結合兩個抗原表位，故能形成凝集反應和沉淀反應。pFc'最終被降解，無生物學活性。2

酶解lg既有利于闡明Ig的結構及生物活性，又有利于生物制品的生產(chǎn)和純化，如精制破傷風抗毒素的應用，大大降低了超敏反應的發(fā)生率。2

球蛋白的生物學功能免疫球蛋白的功能與其結構密切相關，其V區(qū)和C區(qū)的作用構成了免疫球蛋白的生物學功能。2

IgV區(qū)的功能特異性識別和結合抗原是lgV區(qū)的主要功能。它是由lgV區(qū)的氨基酸組成及空間構型所決定，IgV區(qū)結合抗原后，具有發(fā)揮中和毒素、阻斷病原微生物入侵等作用。2

IgC區(qū)的功能1.激活補體2

人的lgM、lgG1-IgG3和相應抗原結合后，暴露其補體結合位點，從而通過經(jīng)典途徑激活補體系統(tǒng)。凝聚的lgA、lgG4和IgE可通過旁路途徑激活補體系統(tǒng)。2

2.結合Fc受體2

3.穿過胎盤和粘膜2

人IgG能穿過胎盤。分泌型lgA能經(jīng)黏膜上皮細胞進入消化道及呼吸道。2

各類球蛋白的特性與功能根據(jù)Ig重鏈恒定區(qū)（CH）氨基酸的組成和排列順序不同，將Ig分為五類。3

1.IgG 是血清中含量最高的Ig，占血清Ig總量的75%，多以單體形式存在。lgG是唯一通過胎盤的抗體，對防止新生兒感染起重要作用。lgG是抗感染的主要抗體，抗菌抗體、抗病毒抗體和抗毒素多為IgG。某些自身抗體如抗甲狀腺球蛋白抗體、抗核抗體，以及引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反應的抗體也多為IgG。3

2.IgM 為五聚體，是分子量最大的一種g，又稱巨球蛋白，占血清Ig總量的5%-10%左右。lgM是個體發(fā)育過程中合成最早的抗體，胚胎晚期即可產(chǎn)生。臨床上常把臍血中IgM水平升高作為診斷宮內(nèi)感染的依據(jù)；血清中特異性lgM水平升高，可用于傳染病的早期診斷。3

3.IgA 分為血清型和分泌型兩種。血清型含量占血清Ig總量的10%-15%，以單體為主，在血清中并不顯示重要的免疫作用；分泌型IgA（SlgA）為雙體，主要存在于唾液、初乳、汗液及呼吸道、胃腸道、泌尿生殖道分泌液中，新生兒可從母體初乳中獲得SIgA以防胃腸道感染，對黏膜局部抗感染起重要作用。3

4.IgD 正常血清中IgD含量極低，約為Ig總量的1%。尚未證明lgD有抗感染作用， lgD是B細胞的重要表面標志，成熟的B細胞膜上帶有 SmIgD。3

5.IgE 是血清中含量最少的一種lg，僅占血清Ig總量的0.002%。lgE是由呼吸道和消化道黏膜固有層的漿細胞產(chǎn)生的，這些部位也正是變應原入侵和發(fā)生過敏反應的場所，因此IgE主要參與I型超敏反應的發(fā)生。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李少斌 - 副教授 - 長江大學生命科學學院