[科普中国]-球蛋白

球蛋白是一种存在于人体的血清蛋白，具有免疫作用，又称免疫球蛋白。当人体的免疫球系统遇到外来的入侵物时，会根据入侵物的特性产生不同数量的球蛋白，如果入侵物比较难以消灭，它就会刺激淋巴系统产生更多的球蛋白直到入侵物被消灭为止。1

球蛋白的结构球蛋白的基本结构通过X射线晶体衍射结构分析发现，球蛋白的基本结构是由二硫键相连的4条对称的多肽链构成的单体。其中两条分子量较大的链，称为重链。两条分子量较小的链，称为轻链。2

1.重链与轻链

球蛋白的重链（heavy chain,H链）由450~550个氨基酸残基组成，分子量为55~75 kDa。根据Ig重链恒定区抗原性的差异，可将其分为5类，即IgG、IgM、IgA、IgD、lgE，其相应的重链分别称为γ、μ、α、δ及ε链。各类Ig可根据其铰链区氨基酸残基组成和二硫键数目、位置的不同，分为不同亚类。2

球蛋白的轻链（light chain,L链）通常含214个氨基酸残基，分子量约25 kDa。根据轻链抗原性的不同，分为κ、λ两型。各类Ig的轻链均有κ型和λ型（正常人血清Ig的κ：λ约为2:1）。同一型Ig中，可根据其轻链C区N端氨基酸序列差异，分为不同亚型。天然的Ig单体中，两条重链的类别相同，两条轻链的型别相同。2

2.可变区和恒定区

球蛋白的重链和轻链靠近氨基端（N端）的约110个氨基酸的序列变化很大，称为可变区（variable re gion,V区），分别占重链和轻链的1/4（或1/5）和1/2。该区的H链和L链各有3个氨基酸组成和排列顺序。2

变化最为剧烈的部位，称为高变区（hypena riable region,HVR），分别为HVR1~HVR3，由于该区域是Ig与抗原表位互补结合的部位，故称互补决定区（complementarity determing region,CDR）。同一个体内不同的B细胞克隆合成的Ig在该区域有所不同，所以又称抗体的独特型。该区以外的V区，其氨基酸组成及排列顺序相对不易变化，称为骨架区（FR）。2

重链和轻链近羧基端（C端）的氨基酸序列相对恒定，称为恒定区（constant region,C区），分别占重链和轻链的3/4（或4/5）和1/2。不同种属、不同个体的Ig在该区域会有差异，表现在临床上注射异种或异体的Ig亦可引起过敏反应。2

3.铰链区

铰链区位于CH1~CH2之间，对蛋白酶敏感，易被水解。含丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，有利于两臂同时结合两个不同距离的抗原表位。2

球蛋白的其他成分J链（joining chain）是一富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成，主要功能是在H链的羧基端将Ig单体连接成双体或多聚体，稳定多聚体结构及参与体内运转。2

分泌片（secretory piece, SP）为一含糖肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价键形式结合于IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA（SlgA）。SP的主要作用是保护SlgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介导多聚lgA向黏膜上皮外主动输送的作用。2

球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解lgG的部位是在铰链区二硫键所连接的两条重链的近N端，将Ig裂解为两个完全相同的抗原结合片段（fragment of antigen-binding,Fab段）和一个可结晶片段（crystalizable fragment,Fc段）。一个Fab段为单价，可特异性结合抗原但不发生凝集反应和沉淀反应。Fc段无抗原结合活性，是Ig与效应分子或细胞相互作用的部位。2

胃蛋白酶水解IgG是在铰链区二硫键所连接的两条重链的近C端，水解后得到一个与抗原双价结合的F(ab')2段和一些小片段(pFc')。F(ab')2段是由两个Fab段和铰链区组成，为双价，可同时结合两个抗原表位，故能形成凝集反应和沉淀反应。pFc'最终被降解，无生物学活性。2

酶解lg既有利于阐明Ig的结构及生物活性，又有利于生物制品的生产和纯化，如精制破伤风抗毒素的应用，大大降低了超敏反应的发生率。2

球蛋白的生物学功能免疫球蛋白的功能与其结构密切相关，其V区和C区的作用构成了免疫球蛋白的生物学功能。2

IgV区的功能特异性识别和结合抗原是lgV区的主要功能。它是由lgV区的氨基酸组成及空间构型所决定，IgV区结合抗原后，具有发挥中和毒素、阻断病原微生物入侵等作用。2

IgC区的功能1.激活补体2

人的lgM、lgG1-IgG3和相应抗原结合后，暴露其补体结合位点，从而通过经典途径激活补体系统。凝聚的lgA、lgG4和IgE可通过旁路途径激活补体系统。2

2.结合Fc受体2

3.穿过胎盘和粘膜2

人IgG能穿过胎盘。分泌型lgA能经黏膜上皮细胞进入消化道及呼吸道。2

各类球蛋白的特性与功能根据Ig重链恒定区（CH）氨基酸的组成和排列顺序不同，将Ig分为五类。3

1.IgG 是血清中含量最高的Ig，占血清Ig总量的75%，多以单体形式存在。lgG是唯一通过胎盘的抗体，对防止新生儿感染起重要作用。lgG是抗感染的主要抗体，抗菌抗体、抗病毒抗体和抗毒素多为IgG。某些自身抗体如抗甲状腺球蛋白抗体、抗核抗体，以及引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体也多为IgG。3

2.IgM 为五聚体，是分子量最大的一种g，又称巨球蛋白，占血清Ig总量的5%-10%左右。lgM是个体发育过程中合成最早的抗体，胚胎晚期即可产生。临床上常把脐血中IgM水平升高作为诊断宫内感染的依据；血清中特异性lgM水平升高，可用于传染病的早期诊断。3

3.IgA 分为血清型和分泌型两种。血清型含量占血清Ig总量的10%-15%，以单体为主，在血清中并不显示重要的免疫作用；分泌型IgA（SlgA）为双体，主要存在于唾液、初乳、汗液及呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道分泌液中，新生儿可从母体初乳中获得SIgA以防胃肠道感染，对黏膜局部抗感染起重要作用。3

4.IgD 正常血清中IgD含量极低，约为Ig总量的1%。尚未证明lgD有抗感染作用， lgD是B细胞的重要表面标志，成熟的B细胞膜上带有 SmIgD。3

5.IgE 是血清中含量最少的一种lg，仅占血清Ig总量的0.002%。lgE是由呼吸道和消化道黏膜固有层的浆细胞产生的，这些部位也正是变应原入侵和发生过敏反应的场所，因此IgE主要参与I型超敏反应的发生。3

本词条内容贡献者为:

李少斌 - 副教授 - 长江大学生命科学学院