免疫球蛋白结构与类别转换

每个抗体都基于相同的四链免疫球蛋白结构，但其重链的恒定区决定了它属于五种主要类别或同种型之一，每种类别都适应免疫应答的不同阶段和区室。类别转换使活化的B细胞在保持相同抗原特异性的同时改变其重链类别，从而根据威胁调整效应结果。

Definition

免疫球蛋白是一种由配对的重链和轻链组成的糖蛋白，其重链恒定区定义了其同种型；类别转换重组是DNA重组事件，它用另一个重链恒定区替换一个重链恒定区，从而改变抗体类别而不改变其抗原结合可变区。

Scope

本主题涵盖四链免疫球蛋白结构、Fab和Fc区、五种人类类别（IgM、IgG、IgA、IgE、IgD）和IgG亚类，以及通过表达同种型改变的类别转换重组的分子过程。它以结构和分子免疫学而非临床建议的形式呈现。

Core questions

• 四链结构如何将抗原结合与效应功能分开？
• 五种免疫球蛋白类别在结构和功能上有何区别？
• 活化的B细胞如何在保持特异性的同时转换同种型？
• 哪些信号指导B细胞转换到哪种同种型？

Key concepts

• 重链和轻链
• Fab和Fc片段
• 可变区和恒定区
• 铰链区
• IgM、IgG、IgA、IgE、IgD类别
• IgG亚类
• 活化诱导的胞苷脱氨酶
• 细胞因子导向的转换

Key theories

类别转换重组模型

转换是恒定区基因上游转换区的缺失性DNA重组，由活化诱导的胞苷脱氨酶启动，它替换表达的重链恒定区，同时保留重排的可变区完整。

Mechanisms

免疫球蛋白的基本单位是两条相同的重链和两条相同的轻链，通过二硫键连接，形成一个Y形，其中每个臂（Fab）末端都有一个可变的抗原结合域，而茎（Fc）是恒定区。重链恒定区定义了类别：IgM是第一个产生的抗体，通常是五聚体，擅长凝集和补体固定；IgG是主要的循环单体，有几个亚类，是主要的二次应答抗体；IgA是粘膜分泌物的主要抗体；IgE与肥大细胞和嗜碱性粒细胞受体结合；IgD主要是一个幼稚B细胞表面受体。活化后，类别转换重组在转换区引入双链断裂，由活化诱导的胞苷脱氨酶启动，并将下游恒定区基因连接到现有的可变区，因此新的同种型具有相同的特异性。辅助T细胞产生的细胞因子偏向于产生哪种同种型。

Clinical relevance

同种型模式有助于血清学解释（例如，IgM与IgG在区分近期暴露和既往暴露方面的作用），粘膜和过敏免疫的基础，以及抗体治疗药物的设计，其Fc类别是根据所需的效应活性选择的。这些是机制和解释性要点，而非诊断或治疗说明。

History

Porter和Edelman在20世纪60年代建立了四链模型和Fab/Fc片段，并因此共同获得了诺贝尔奖。类别转换的分子基础在随后的几十年中被阐明，人们认识到细胞因子指导同种型选择，并且活化诱导的胞苷脱氨酶启动转换和体细胞超突变。

Key figures

• Gerald Edelman
• Rodney Porter
• Janet Stavnezer
• William Paul

Seminal works

• stavnezer-2008
• snapper-paul-1987

Frequently asked questions

初次免疫应答中哪种抗体类别最先出现？

IgM通常最先产生，然后才通过类别转换产生IgG和其他同种型；这就是为什么IgM通常被解释为近期暴露的标志物。

类别转换会改变抗体识别的抗原吗？

不会。类别转换重组只改变重链恒定区，因此只改变类别和效应功能；可变区和抗原特异性得以保留。