醫學免疫學/免疫球蛋白分子的超家族

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醫學免疫學

免疫球蛋白分子
- 免疫球蛋白分子的結構與功能
  - 免疫球蛋白分子的基本結構
  - 免疫球蛋白分子的功能
  - 免疫球蛋白分子的抗原性
  - 免疫球蛋白分子的超家族

應用DNA序列分析和X晶體衍射分析等研究表明，許多細胞膜表面和機體某些蛋白質分子，其多肽鏈折疊方式與Ig折疊相似，在DNA水平和氨基酸序列上與IgV區或C區有較高的同源性，它們可能從同一原始祖先基因（primodial ancestral gene）經復制和突變衍生而來。編碼這些多肽鏈的基因稱為免疫球蛋白基因超家族（immunoglobulin gene superfamily）,這一基因超家族所編碼的產物稱為免疫球蛋白超家族（immunogloblin superfamily,IGSF）。

（一）免疫球蛋白超家族的組成

由于細胞表面標記、單克隆抗體以及基因工程研究的進展，近年來發現屬于IGSF的成員已達近百種，主要包括T細胞、B細胞抗原識別受體和信號傳導分子，MHC及相關分子，Ig受體，某些細胞因子受體，神經系統功能相關分子，以及部分白細胞分化抗原（CD）（表2-2）。

表2-2 免疫球蛋白超家族的組成（成員舉例）

主要功能	成員
抗原識別受體和信號傳導分子	IgH鏈：μ、γ、δ、ε和α鏈 IgL鏈：κ和λ鏈 SmIg復合物成分：MG-1(Ig-α,CD79a)、B29（Ig-β,CD79b） TCR:α、β、γ和δ鏈 CD3：γ、δ和ε鏈
MHC及其相關分子	MHCⅠ類抗原：α鏈、β2M MHCⅡ類抗原：α、β鏈 β2M相關分子：CD1、Qa、TL
免疫球蛋白受體	PolyIgR(pIgR) IgG Fc段受體：FcγRⅠ（CD64）、FcγRⅡ、FcγRⅢ（CD16） Ige Fc段受體：FcεRIα鏈 IgE Fc段受體：FcαR
細胞因子受體	IL-1R（CDw121a）,IL-6R(CD126),M-CSFR(CD115),G-CSFR、SCFR(CD117)，PDGFR
白細胞分化抗原	CD2，LFA-3（CD58），ICAM-1（CD54），ICAM-2（CD102）、ICAM-3（CD50），CD4，CD8α、β鏈，CD28，B7/BB1（CD80），CD7，CD22，CD33，CD48，CEA（CD66e）,Thy-1(CDw90),PECAM-1(CD31),VCAM-1(CD106)

（二）免疫球蛋白超家族的特點

1．IGSF的結構特點 IGSF的成員均含有1～7個Ig樣功能區，第個Ig樣功能區約含100（70～110）個氨基酸殘基，功能區的二級結構是由3～5個股反平行β折疊股各自形成兩個平行β片層的平面（anti-paralle β-pleated sheet）,每個反平行β折疊股由5～10個氨基酸基組成，β片層內側的疏水性氨基酸起到穩定Ig折疊的作用，大多數功能區內有一個二硫鍵，垂直連接兩個β片層，形成二硫鍵的兩個半胱氨酸間有55～75個氨基酸殘基，使之成為一個球形結構，肽鏈的這種折疊方式稱為免疫球蛋折疊（Ig fold）。

根據IGSF功能區中Ig折疊方式、兩個半胱氨酸之間氨基酸殘基的數目以及與IgV區或C區同源性的程度，IGSF功能區可分為V組、C1組和C2組。

人Ig輕鏈（λ）多肽折疊示意圖

圖2-11 人Ig輕鏈（λ）多肽折疊示意圖

（1）V組：V組功能區的兩個半胱氨酸之間含65～75個氨基酸殘基，有9個反平行β折疊股，如IgH鏈和L鏈V區，TCRα、β、γ、δ鏈V區，CD4v區，CD8α、β鏈V區，Thy-1,pIgR和分泌成分（SC）N端四個功能區，CEAN端第一個功能區，PDGFR靠近胞膜的功能區等。

（2）C1組：又稱C組。C1組功能區二個半胱氨酸之間約含50～60個氨基酸殘基，有7個β折疊股，如IgH鏈和L鏈C區（γ、δ和α鏈的CH1～CH3或μ和ε鏈的CH1～CH4），TCRα、β、γ、δ鏈C區，MHc Ⅰ類分子重鏈α3功能區，β2M，MHCⅡ類分子α2和β2功能區，CD1、Qa和TL靠近胞膜功能區等。

（3）C2組：又稱H組。C2組功能區的氨基酸排列的順序類似V組，但形成二硫鍵的兩個半胱氨酸之間所含氨基酸殘基數約為50～60，有7個β折疊股，這種結構介于V組和C1組之間，如CD3γ、δ和ε鏈，CD2和LFA-3（CD58），pIgR靠近胞膜功能區，FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ、FcεRⅠα鏈、FcαR，ICAM-1，CEA第2至7個功能區，IL-6R、M-CSFR、G-CSFR、SCFR。PDGFR第1至4功能區，以及N-CAM、CD22、CD48分子等。

2．IGSF功能特點 IGSF的功能是以識別為基礎，因此又稱為識別球蛋白超家族（cognoglobulinsuperfamily）。IGSF很可能起源于原始的具有粘功能的基因，通過復制和突變衍生形成了識別抗原、細胞因子受體、IgFc段受體、細胞間粘附分子以及病毒受體等不同的功能區。IGSF識別的基本方式有以下幾種。

（1）IGSF和IGSF相互識別：①同嗜性相互作用（heterophilicinteraction）如相同神經細胞粘附分子（N-CAM）之間的相互識別，血小板內皮細胞粘附分子-1（PECAM-1，CD31）的相互識別；②異嗜性相互作用（　heterophilic interaction）,如CD2與LFA-3，CD4與MHCⅡ類分子的單態部分（α2和β2），CD8與MHCⅠ類分子的單態部分（α3），poly IgR與多聚Ig,FcγRⅠ(CD64)、FcγRⅡ(CD32)、FcγRⅢ（CD16）與IgG Fc 段，FcγRⅠ與Ige Fc段，FcαR（CD89）與IgA Fc段，CD28與B7/BB1（CD80）等之間的相互識別。

免疫球蛋白超家族V組、C1組和C2組結構模式圖