GLOBULIN MIỄN DỊCH
CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG

TS.BS. Phan Ngọc Tiến

2014


MỤC TIÊU

Trình bày được về các thuộc tính chung của tất cả các globulin miễn dịch
Mô tả được cấu trúc cơ bản của globulin miễn dịch
Trình bày được mối liên quan đến cấu trúc globulin miễn dịch có chức năng
Xác định được vùng siêu biến của globulin miễn dịch và vùng khuôn
Xác định được các lớp, loại globulin miễn dịch
Mô tả được các cấu trúc và tính chất của các lớp globulin miễn dịch


TỪ KHÓA
Globulin miễn dịch (Immunoglobulin)
Hóa trị (Valence)
Chuỗi nặng (Heavy chain)
Chuỗi nhẹ (Light chain)
Vùng biến đổi (Variable region)
Vùng hằng định (Constant region)
Vùng bản lề (Hinge region)
Domen (Domain)
Vùng siêu biến (Hypervariable region)
Vùng khuôn (Framework region)
Nhóm và dưới nhóm (Groups & subgroups)
Fab & Fc, F(ab')2

Type và dưới type (Type & subtype)
Lớp và dưới lớp (Class & subclass)
Opsonin
Chuỗi J (J chain)
Mảnh tiết (Secretory component)


I. ĐỊNH NGHĨA
Globulin miễn dịch (Ig):
Là phân tử glycoprotein do tương bào sản xuất để chống lại kháng
nguyên (chức năng kháng thể).
Điện di protein huyết thanh

Hình 1


II. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA KHÁNG THỂ:
Về cơ bản các kháng thể có cấu trúc giống nhau
A. Chuỗi nặng, chuỗi nhẹ:
Tất cả các Ig có cấu trúc chuỗi gồm 4 đơn vị: gồm 2 chuỗi nặng (5070kD) và 2 chuỗi nhẹ (23kD)
B. Cầu nối Disulfide:
1. Cầu nối Disulfide ở giữa: 2 chuỗi nhẹ và 2 chuỗi nặng được gắn với
nhau bằng cầu nối Disulfide và liên kết cộng hoá trị . Số lượng cầu nối
disulfide thay đổi trong các phân tử globulin miễn dịch khác nhau.
2. Cầu nối Disulfide bên trong chuỗi: Trong mỗi chuỗi polypeptide
cũng có liên kết disulfide.


C. Vùng biến đổi và vùng hằng định:
Cả hai chuỗi nặng và nhẹ đều có thể được chia thành hai khu vực trên

cơ sở biến đổi trong các chuỗi axit amino.
1. Chuỗi nhẹ - VL (110 axit amin) và CL (110 axit amin)
2. Chuỗi nặng - VH (110 axit amin) và CH (330-440 axit amin)
D. Vùng bản lề
Đây là vùng mà nhánh của phân tử kháng thể có dạng một Y, được gọi
là vùng bản lề bởi vì có tính linh hoạt trong phân tử tại điểm này.


E. Vùng (Domains)
Hình ảnh ba chiều của Ig cho thấy Ig không được thẳng, cấu trúc được
xếp vào khu vực hình cầu, trong đó có một mối liên kết disulfua trong chuỗi.
Những vùng này được gọi là domain
1. Tên domain Chuỗi nhẹ - VL và CL
2. Tên domain Chuỗi nặng - VH, CH1 - CH3 (CH4)
F. Oligosaccharides
Carbohydrates được gắn vào domain CH2 trong hầu hết các globulin miễn
dịch. Tuy nhiên, trong một số trường hợp carbohydrates có thể được gắn tại
các vị trí khác.


Hình 2: Cấu trúc cơ bản của immunoglobulin


III. CẤU TRÚC VÙNG THAY ĐỔI
A. Vùng siêu biến (HVR) hay vùng quyết định bổ khuyết (CDR)
- So sánh các trình tự acid amin trong các vùng thay đổi của các Ig cho
thấy hầu hết các thay đổi nằm trong ba khu vực được gọi là các các vùng
siêu biến hay vùng gắn quyết định tính bổ khuyết như minh họa trong hình
3.
- Kháng thể có đặc hiệu khác nhau (khác nhau tại vị trí kết hợp) thì có các

CDR khác nhau, còn các kháng thể có tính cùng tính đặc hiệu thì có CDR
giống nhau.
- CDR có ở chuỗi nặng lẫn chuỗi nhẹ.
B. Vùng khung:
Là vùng nằm giữa các vùng quyết định tính bổ khuyết.


Hình 3: Cấu trúc vùng biến đổi: Vùng siêu thay đổi, Vùng khung


IV. CÁC MẢNH: mối quan hệ cấu trúc/chức năng
Các mảnh của kháng thể có được từ việc phân giải KT bởi men
A. Fab: phân huỷ với papain làm phá vỡ các phân tử globulin miễn dịch trong
vùng bản lề trước cầu nối H-H disulfide liên chuỗi. Điều này dẫn đến sự
hình thành của hai mảnh giống hệt nhau có chứa các chuỗi nhẹ và VH và
CH1 của chuỗi nặng.
B. Fc: phân huỷ với papain cũng tạo mảnh có chứa phần còn lại của hai chuỗi
nặng, mỗi chuỗi có chứa CH2 và CH3. Đoạn này được gọi là Fc vì có thể
kết tinh.
C. F(ab')2: KT nếu được xử lý bằng pepsin sẽ phân cắt chuỗi nặng sau cầu
nối disulfide thành 2 mảnh. Một mảnh có chứa 2 vị trí gắn kết kháng
nguyên gọi là F(ab')2 (hóa trị hai). Mảnh Fc còn lại của phân tử được
pepsin phân giải thành các peptide.


Hoạt hóa bổ thể

Qua nhau thai

Hình 4 Immunoglobulin: Cấu trúc và chức năng



Hình 5: Kháng thể bị cắt bởi men pepsin


Hình 5: Kháng thể bị cắt bởi men papain


V. CHỨC NĂNG CỦA GLOBULIN MIỄN DỊCH
A. Kết hợp với kháng nguyên
- Ig kết hợp với 1 hay nhiều loại kháng nguyên. Mỗi Ig chỉ kết hợp với 1
quyết định kháng nguyên đặc hiệu.
- Kết hợp với kháng nguyên để bảo vệ cơ thể là chức năng chính cùa
kháng thể.
- Hóa trị của kháng thể chính là số lượng quyất định kháng nguyên mà
kháng thể đó có thể kết hợp được. Hoá trị của kháng thể ít nhất là 2.


B. Chức năng tác động:
Có hiệu quả sinh học không tạo ra từ sự gắn kết giữa kháng nguyên và
kháng thể mà được tạo ra từ tác động thứ phát của kháng thể. Không phải
tất cả các Ig đều điều hoà chức năng này. Chức năng tác động này bao
gồm:
1. Hoạt hóa bổ thể: làm cho tế bào bị ly giải và phóng thích cá phân tử có
hoạt tính sinh học
2. Kết hợp với các loại tế bào: thực bào, bạch cầu, tế bào mast, bạch cầu
ưa baz (có các thụ thể đối với Ig trên bề mặt)
- Việc kết hợp này có thể hoạt hóa tế bào thực hiện chức năng của
chúng.
- Một số Ig có khả năng gắn kết đối với các thụ thể trên lá nuôi của

màng nhau, và dẫn đến một vài Ig có khả năng xuyên qua màng nhau. Kết
quả là kháng thể đáp ứng miễn dịch đã được truyền sang thai nhi.


VI. CÁC LỚP, DƯỚI LỚP, TYPE GLOBULIN MIỄN DỊCH Ở NGƯỜI
A. Phân lớp Ig:
Ig được chia làm 5 lớp dựa trên sự khác biệt trình tự axit amin trong vùng
hằng định của chuỗi nặng.
Tất cả các globulin miễn dịch trong một lớp nhất định sẽ có những vùng
hằng định tương tự nhau trong chuỗi nặng. Những khác biệt này có thể
được phát hiện với các nghiên cứu huyết thanh học:
1. IgG – chuỗi nặng Gamma
2. IgM - chuỗi nặng Mu
3. IgA - chuỗi nặng Alpha
4. IgD - chuỗi nặng Delta
5. IgE - chuỗi nặng Epsilon


B. Các dưới lớp Ig:
Các lớp của Ig được chia thành các dưới lớp dựa trên sự khác biệt nhỏ
trong trình tự axit amin trong vùng hằng định trong chuỗi nặng. Tất cả các
Ig trong một dưới lớp này sẽ có nhiều sự giống nhau trong trình tự chuỗi
acid amin. Những khác biệt này cũng được phát hiện bằng huyết thanh
học.
1. Các dưới lớp của IgG
a) IgG1 - chuỗi nặng Gamma 1
b) IgG2 - chuỗi nặng Gamma 2
c) IgG3 - chuỗi nặng Gamma 3
d) IgG4 - chuỗi nặng Gamma 4
2. Các dưới lớp của IgA

a) IgA1 - Alpha 1 chuỗi nặng
b) IgA2 - Alpha 2 chuỗi nặng


C. Các loại chuỗi nhẹ
Globulin miễn dịch cũng có thể được phân loại theo các loại chuỗi nhẹ.
Loại chuỗi nhẹ được dựa trên sự khác biệt trong trình tự axit amin trong
vùng hằng định. Những khác biệt này được phát hiện bằng huyết thanh
học. Có hai loại chuỗi nhẹ
1. Chuỗi nhẹ Kappa
2. Chuỗi nhẹ Lambda
E. Danh pháp:
Các globulin miễn dịch được đặt tên dựa trên lớp hoặc phân lớp của
chuỗi nặng và loại hoặc dưới loại của chuỗi nhẹ.
F. Tính đa dạng
Globulin miễn dịch là một phân tử đa dạng vì chúng bao gồm các lớp
và các phân lớp khác nhau, và loại chuỗi nhẹ khác nhau.
Ngoài ra, các phân tử globulin miễn dịch khác nhau có thể có tính chất
gắn kết kháng nguyên khác nhau được quy định bởi các vùng VH và VL
khác nhau.


VII. CẤU TRÚC VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA LỚP IG – CÁC PHÂN LỚP
A. IgG
1. Cấu trúc:
Tất cả IgG đều có cấu trúc đơn phân (Ig 7S). Các phân lớp khác nhau
về số lượng các liên kết disulfide và chiều dài của vùng bản lề.
2. Tính chất
Là Ig đa năng nhất bởi vì nó có khả năng thực hiện tất cả các chức
năng của các phân tử globulin miễn dịch.

a) IgG là Ig chính trong huyết thanh – chiếm 75%
b) IgG là Ig chủ yếu ngoài mạch máu
c) Có thể truyền qua nhau thai - IgG là lớp duy nhất của Ig đi qua nhau
thai: nhờ thụ thể trên tế bào nhau thai dành cho vùng Fc của IgG. (IgG2
không qua được).


Hình 6: IgG


d) Hoạt hóa bổ thể - Không phải tất cả các phân lớp đều hoạt hóa bổ thể như
nhau; IgG4 không hoạt hóa bổ thể.
e) Kết hợp với các tế bào - Các đại thực bào, bạch cầu đơn nhân, PMN và một
số tế bào lympho có các thụ thể Fc. (IgG2 và IgG4 không liên kết với thụ thể Fc).
Kết quả của việc liên kết với các thụ thể Fc trên PMN, bạch cầu đơn nhân và đại
thực bào là các tế bào có thể tiếp nhận các kháng nguyên tốt hơn. Các kháng
thể giúp tế bào thực bào thực bào kháng nguyên tốt hơn. Thuật ngữ Opsonin
được sử dụng để mô tả tính tăng cường thực bào. IgG là một opsonin tốt. Sự
kết hợp của IgG với thụ thể Fc trên các loại tế bào khác giúp kích hoạt các chức
năng khác nhau.

Hình 7: Opsonisation


B. IgM
1.Cấu trúc
- IgM trong huyết thanh có cấu trúc pentamer (19S), nhưng trên bề mặt tế
bào B, IgM ở dạng monomer. Trong dạng pentamer tất cả các chuỗi nặng
giống nhau và tất cả các chuỗi nhẹ giống nhau. Như vậy, hóa trị lý thuyết
là 10.

- IgM có thêm một miền trên chuỗi Mu (CH4) và nó có một cầu hóa trị S-S
được gọi là chuỗi J.
2. Tính chất
a) IgM là Ig có số lượng nhiều thứ ba trong huyết thanh
b) IgM là Ig đầu tiên được tạo thành ở bào thai và Ig đầu tiên được sản
xuất khi được kích thích bởi kháng nguyên.
c) IgM hoạt hoá bổ thể mạnh. Vì vậy, các kháng thể IgM là rất hiệu quả
trong việc ly giải của vi sinh vật


Hình 8: IgM


d) IgM cũng là một chất kết dính tốt. Vì vậy, các kháng thể IgM rất tốt trong việc
kết tụ vi sinh vật để cơ thể loại bỏ.
e) IgM liên kết với một số tế bào thông qua thụ thể Fc.
f) Ig trên bề mặt tế bào B
IgM trên bề mặt là một monomer không có chuỗi J nhưng nó có thêm 20 acid
amin tại đoạn cuối C để gắn nó vào màng tế bào (Hình 9).
IgM bề mặt tế bào có chức năng như một thụ thể cho kháng nguyên trên tế
bào B. IgM bề mặt được kết hợp không hóa trị với hai loại protein trong màng
của tế bào B được gọi là Ig-alpha và Ig-beta. Những protein bổ sung hoạt động
như phân tử truyền tín hiệu khi tế bào chất của các phân tử Ig quá ngắn để
truyền một tín hiệu. Trước khi một tín hiệu có thể được truyền đi bởi Ig-alpha và
Ig-beta đòi hỏi các Ig bề mặt phải liên kết với kháng nguyên.
Trong trường hợp kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức, chỉ cần sự gắn
kết giữa kháng nguyên và Ig bề mặt là đủ để kích hoạt các tế bào B sản xuất
kháng thể. Tuy nhiên, đối với các kháng nguyên phụ thuộc tuyến ức, cần có sự
trợ giúp của các tế bào T hỗ trợ trước khi các tế bào B được kích hoạt.