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抗体不同结构域的作用机制 (Fab和Fc)

发布日期:2025-06-06 浏览量:42

本文来源于微信公众:TSS转化医学谱

免疫球蛋白 (Ig) 或抗体的分子量约为 150 kDa,由血浆细胞或 B 细胞产生。从结构上讲,它们包含两个功能部分:Fc 区或可结晶区(与效应机制相关)和用于识别靶抗原的片段化抗原结合 (Fab) 区。抗体的两个功能区由两条多肽链组成:两条轻链和两条重链,由赋予稳定性和刚性的二硫键连接。重链具有一个可变结构域 (VH) 和三个恒定结构域(CH1、CH2 和 CH3)。轻链具有一个可变结构域 (VL) 和一个恒定结构域 (CL)。Fab 区由 VH 和 CH1 以及 VL 和 CL 组成,而 Fc 区由两个片段 CH2 和 CH3 组成。抗体也具有翻译后修饰,例如 Fc 结构域的糖基化,可以稳定和调节与 Fc 受体的结合。
mAb 的生物学功能主要是由其结构决定。抗体由抗原结合域(Fab)和结晶区域(Fc)组成,Fab 主要特异性识别肿瘤相关抗原,进而调控下游的信号通路。Fc可以识别并结合表达Fc受体的免疫细胞以及血液中的补体进而介导抗体依赖的细胞毒作用(ADCC), 抗体依赖的细胞吞噬作用(ADCP)以及补体依赖的细胞毒作用(CDC)等效应功能,Fc还可以结合新生IgG转运受体(FcRn)从而在体内不被轻易清除而延长了其在机体内的半衰期。

Fab 作用机制

1)识别游离的靶点
游离于血液循环中的细胞因子、促血管生成因子、生物毒素等都可以作为单抗的作用的靶点。蛋白因子通过与受体的结合,传导信号进入细胞,调控细胞的功能。过量表达的蛋白因子传导过量的信号,打破细胞的正常功能。毒素和病毒等也必须通过与细胞表面的受体结合进入细胞内部从而发挥作用。中和抗体的作用机制就是通过结合抗原进行中和,使抗原丧失结合受体的能力,进而丧失生物学功能。常见的针对游离靶点的抗体有血管内皮生长因子(VEGF)抗体,肿瘤坏死因子(TNF)抗体,炭疽毒素中和抗体等。

2)识别细胞表面受体

靶点抗原表达在细胞表面,具有特定的功能,例如细胞激活、生长或迁移等。根据Fab活性,可以分为结合、拮抗和激活三种类型。结合型抗体只是结合在靶蛋白表面但并不影响其功能。因此,靶蛋白受体的配体仍然可以与其结合,从而传递信号。结合性抗体可以用于标记靶细胞,从而让其Fc产生效应功能或通过搭载毒素来杀灭靶细胞。拮抗性抗体封阻受体上的与配体相互作用所需的表位,阻止配体结合产生的信号传导。激活型抗体能够模拟配体的功能,识别结合靶受体并传导信号至细胞内部。基于被激活的细胞内信号强弱,激活型抗体可能在治疗时使得靶细胞被激活并释放细胞因子,进而产生副作用。

Fc相关的作用机制

Fc 结构域在帮助抗体激发针对病原体的有效免疫反应方面至关重要。Fc 结构域通过与其他免疫细胞上的 Fc 受体结合,在抗体与免疫系统的其他部分(包括先天免疫反应)之间建立联系。

从肥大细胞到 B 细胞,许多类型的免疫细胞都表达 Fc 受体,这些受体可与抗原结合抗体的 Fc 结构域结合,并诱导(或者,就 Fc 受体 FcγRIIB1 和 FcγRIIB 而言,则抑制)特异性免疫反应。这些受体针对不同的同型甚至亚型,这也是不同同型会引发不同类型免疫反应的原因之一。受体以它们相互作用的同型命名,因此 IgG 同型与 Fcγ受体结合;IgE 同型与 Fcε受体结合。受体种类繁多,但它们的下游效应可分为三种主要的效应功能。

Schematic showing different Fc effector functions. A) Antibody-mediated complement activation. Binding of C1q to antibody-bound virus-infected cells leads to activation of the classical complement pathway. C3 convertase (C4bC2a) is formed and cleaves C3 into C3a and C3b. Active C4b can be cleaved into the enzymatically inactive form C4d, which serves as a marker for complement activation. Further downstream in the classical complement pathway, C5 is cleaved into C5a and C5b. C3a and C5a are anaphylatoxins that stimulate a pro-inflammatory environment, although they act in different ways: C3a induces C3aR signaling, whereas C5a inhibits C3aR expression. C3b binds to pathogens and infected cells, leading to phagocytosis through complement receptors found on immune cells. The terminal complement components will assemble into the membrane attack complex (MAC), resulting in direct lysis of the infected cell. C3aR, C3a Receptor; MAC, membrane attack complex; RSV, respiratory syncytial virus. B) Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC). Fc gamma receptors present on for example natural killer (NK) cells engage antibody-bound infected cells and induce target cell death through the release of cytotoxic granules. FcγRIIIA, Fc gamma receptor IIIA; NK cell, natural killer cell; RSV, respiratory syncytial virus. C) Antibody-dependent cellular phagocytosis (ADCP). Phagocytes can clear virus-infected cells and immune complexes that are engaged by Fc gamma receptors through phagocytosis. Uptake of viral particles or proteins leads to antigen presentation, which induces the adaptive immune system. FcγR, Fc gamma receptor; MHC, major histocompatibility complex; RSV, respiratory syncytial virus.Fc 效应子在病毒感染免疫反应中的作用:a) 抗体依赖性补体沉积 (ADCD) b) 抗体依赖性细胞毒作用 (ADCC) c) 抗体依赖性细胞吞噬作用 (ADCP)。 

抗体依赖性补体沉积(ADCD)

抗体可以结合病原体并从物理上阻止其进入细胞,这是一种非 Fc 依赖性的效应功能,称为中和作用。但它们也可以结合病原体并将其标记为其他免疫细胞的靶标,这一过程称为调理作用(opsonization)。在抗体依赖性补体沉积 (ADCD) 中,病原体上的 IgG 和 IgM 抗体的调理作用会激活免疫系统的经典补体途径,引发一系列级联事件,导致病原体细胞膜上的孔洞打开。由于细胞膜上出现孔洞后无法存活,因此带孔的病原体会迅速裂解并死亡。

抗体依赖性细胞毒作用(ADCC)

抗体依赖性细胞毒作用 (ADCC) 是一种比调理作用更直接的方法。在 ADCC 中,IgG 抗体与病原体结合,表达 Fcγ 受体的自然杀伤 (NK) 细胞与 IgG 结合并释放细胞毒素杀死靶细胞。如果病原体是大型寄生虫,则可以通过 IgE 抗体与嗜酸性粒细胞之间非常相似的相互作用来诱导 ADCC,其中嗜酸性粒细胞通过脱颗粒释放细胞毒素。

抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP)

前面说的抗体功能属于引发机体的“刺伤”和“中毒”,但免疫系统最著名的清除方式是吞噬。在抗体依赖性细胞吞噬作用 (ADCP) 中,巨噬细胞上的 Fcγ 受体与 IgG 抗体结合。然后,巨噬细胞吞噬并消化与抗体结合的病原体,这一过程称为吞噬作用。


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