医学免疫学/免疫球蛋白分子的超家族

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医学免疫学

免疫球蛋白分子
- 免疫球蛋白分子的结构与功能
  - 免疫球蛋白分子的基本结构
  - 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

应用DNA序列分析和X晶体衍射分析等研究表明，许多细胞膜表面和机体某些蛋白质分子，其多肽链折叠方式与Ig折叠相似，在DNA水平和氨基酸序列上与IgV区或C区有较高的同源性，它们可能从同一原始祖先基因（primodial ancestral gene）经复制和突变衍生而来。编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族（immunoglobulin gene superfamily）,这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族（immunogloblin superfamily,IGSF）。

（一）免疫球蛋白超家族的组成

由于细胞表面标记、单克隆抗体以及基因工程研究的进展，近年来发现属于IGSF的成员已达近百种，主要包括T细胞、B细胞抗原识别受体和信号传导分子，MHC及相关分子，Ig受体，某些细胞因子受体，神经系统功能相关分子，以及部分白细胞分化抗原（CD）（表2-2）。

表2-2 免疫球蛋白超家族的组成（成员举例）

主要功能	成员
抗原识别受体和信号传导分子	IgH链：μ、γ、δ、ε和α链 IgL链：κ和λ链 SmIg复合物成分：MG-1(Ig-α,CD79a)、B29（Ig-β,CD79b） TCR:α、β、γ和δ链 CD3：γ、δ和ε链
MHC及其相关分子	MHCⅠ类抗原：α链、β2M MHCⅡ类抗原：α、β链 β2M相关分子：CD1、Qa、TL
免疫球蛋白受体	PolyIgR(pIgR) IgG Fc段受体：FcγRⅠ（CD64）、FcγRⅡ、FcγRⅢ（CD16） Ige Fc段受体：FcεRIα链 IgE Fc段受体：FcαR
细胞因子受体	IL-1R（CDw121a）,IL-6R(CD126),M-CSFR(CD115),G-CSFR、SCFR(CD117)，PDGFR
白细胞分化抗原	CD2，LFA-3（CD58），ICAM-1（CD54），ICAM-2（CD102）、ICAM-3（CD50），CD4，CD8α、β链，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点

1．IGSF的结构特点 IGSF的成员均含有1～7个Ig样功能区，第个Ig样功能区约含100（70～110）个氨基酸残基，功能区的二级结构是由3～5个股反平行β折叠股各自形成两个平行β片层的平面（anti-paralle β-pleated sheet）,每个反平行β折叠股由5～10个氨基酸基组成，β片层内侧的疏水性氨基酸起到稳定Ig折叠的作用，大多数功能区内有一个二硫键，垂直连接两个β片层，形成二硫键的两个半胱氨酸间有55～75个氨基酸残基，使之成为一个球形结构，肽链的这种折叠方式称为免疫球蛋折叠（Ig fold）。

根据IGSF功能区中Ig折叠方式、两个半胱氨酸之间氨基酸残基的数目以及与IgV区或C区同源性的程度，IGSF功能区可分为V组、C1组和C2组。

人Ig轻链（λ）多肽折叠示意图

图2-11 人Ig轻链（λ）多肽折叠示意图

（1）V组：V组功能区的两个半胱氨酸之间含65～75个氨基酸残基，有9个反平行β折叠股，如IgH链和L链V区，TCRα、β、γ、δ链V区，CD4v区，CD8α、β链V区，Thy-1,pIgR和分泌成分（SC）N端四个功能区，CEAN端第一个功能区，PDGFR靠近胞膜的功能区等。

（2）C1组：又称C组。C1组功能区二个半胱氨酸之间约含50～60个氨基酸残基，有7个β折叠股，如IgH链和L链C区（γ、δ和α链的CH1～CH3或μ和ε链的CH1～CH4），TCRα、β、γ、δ链C区，MHc Ⅰ类分子重链α3功能区，β2M，MHCⅡ类分子α2和β2功能区，CD1、Qa和TL靠近胞膜功能区等。

（3）C2组：又称H组。C2组功能区的氨基酸排列的顺序类似V组，但形成二硫键的两个半胱氨酸之间所含氨基酸残基数约为50～60，有7个β折叠股，这种结构介于V组和C1组之间，如CD3γ、δ和ε链，CD2和LFA-3（CD58），pIgR靠近胞膜功能区，FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ、FcεRⅠα链、FcαR，ICAM-1，CEA第2至7个功能区，IL-6R、M-CSFR、G-CSFR、SCFR。PDGFR第1至4功能区，以及N-CAM、CD22、CD48分子等。

2．IGSF功能特点 IGSF的功能是以识别为基础，因此又称为识别球蛋白超家族（cognoglobulinsuperfamily）。IGSF很可能起源于原始的具有粘功能的基因，通过复制和突变衍生形成了识别抗原、细胞因子受体、IgFc段受体、细胞间粘附分子以及病毒受体等不同的功能区。IGSF识别的基本方式有以下几种。

（1）IGSF和IGSF相互识别：①同嗜性相互作用（heterophilicinteraction）如相同神经细胞粘附分子（N-CAM）之间的相互识别，血小板内皮细胞粘附分子-1（PECAM-1，CD31）的相互识别；②异嗜性相互作用（　heterophilic interaction）,如CD2与LFA-3，CD4与MHCⅡ类分子的单态部分（α2和β2），CD8与MHCⅠ类分子的单态部分（α3），poly IgR与多聚Ig,FcγRⅠ(CD64)、FcγRⅡ(CD32)、FcγRⅢ（CD16）与IgG Fc 段，FcγRⅠ与Ige Fc段，FcαR（CD89）与IgA Fc段，CD28与B7/BB1（CD80）等之间的相互识别。

免疫球蛋白超家族V组、C1组和C2组结构模式图