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第三章免疫球蛋白超家族--第一节免疫球蛋白超家族的组成和特点

来源:细胞和分子免疫学 作者: 2006-1-13
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摘要: 第三章免疫球蛋白超家族 免疫球蛋白基因的研究近年来获得重大突破。日本学者利根川进(Tonegawa)因在免疫球蛋白基因结构研究有突出贡献而获得1987年诺贝尔医学和生理学奖。应用X结晶衍射分析、DNA序列分析和园双色等技术研究表明,许多细胞膜表面分子和机体某些蛋白分子多肽折叠方式与Lg相似,在氨基酸组成上与免疫球蛋白......


第三章 免疫球蛋白超家族

  免疫球蛋白基因的研究近年来获得重大突破。日本学者利根川进(Tonegawa)因在免疫球蛋白基因结构研究有突出贡献而获得1987年诺贝尔医学和生理学奖。应用X结晶衍射分析、DNA序列分析和园双色等技术研究表明,许多细胞膜表面分子和机体某些蛋白分子多肽折叠方式与Lg相似,在氨基酸组成上与免疫球蛋白可变区(V区)或/和恒定区(C区)有较高的同源性,它们可能从同一祖先基因(primordial ancestral gene)进化而来。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(immunoglobulin superfamily,IGSF)。

  Ig超家族中某些成员如Fascilin Neuroglian和Amalgam等分子存在于昆虫中,这表明Ig超家族结构域的多样化(diversification)在后生动物(Metazoon)进化早期即开始发生,通过基因的复制(duplication)和随后发生的偏离(divergence)产生了具有不同功能的多功能域结构。

第一节 免疫球蛋白超家族的组成和特点

  一、Ig超家族的组成

  由于细胞表面标志、单克隆抗体以及基因工程技术的应用,发现越来越多的膜表面分子和蛋白分子属于Ig超家族,主要包括T细胞、B细胞识别抗原受体及其信号转导分子,免疫球蛋白重链和轻链,MHC抗原及相关分子,免疫球蛋白Fc段受体,某些细胞因子受体,与神经系统功能和粘附有关的分子,某些粘附分子和分化抗原等(表3-1)。

表3-1 免疫球蛋白超家族的组成(举例)

成 员 分子量

(kDa)

Ig结构域类型 人染色体

 定 位

主要功能
C1 C2 V
识别抗原和信号转导      
Igμ重链   4 - 1 14q32.33 识别抗原
Igγ重链 52~58 3 - 1 14q32.33 识别抗原
Igδ重链   3 - 1 14q32.33 识别抗原
Igε重连   4 - 1 14q32.33 识别抗原
Igα重连 52~56 3 - 1 14q32.33 识别抗原
Igκ重连 24 1 - 1 2p12 识别抗原
Igλ重连 24 1 - 1 22q11.12 识别抗原
Ig-α(CD79a) 47 (一个Ig结构域)   mIg复合体成分,信号转导
Ig-β(CD79b) 37 (一个Ig结构域)   mIg复合体成分,信号转导
TCRα链 45~60 1 - 1 14q11.12 识别MHC/多肽复合物
TCRβ链 40~50 1 - 1 7q32 识别MHC/多肽复合物
TCRγ链 45~60 1 - 1 7p15 识别MHC/多肽复合物
TCRδ链 40~60 1 - 1 14q11.2 识别MHC/多肽复合物
TCRγ链 25~28 - 1 - 11q23 TCR信号传导
TCRδ链 20 - 1 - 11q23 TCR信号传导
TCRε链 20 - 1 - 11q23 TCR信号传导

续表1

成 员 分子量

(kDa)

Ig结构域类型 人染色体

定 位

主要功能
C1 C2 V
MHC抗原及相关分子        
MHCⅠ类抗原α链 44 1 - - 6p21.3 α1、α2结合肽片段,
α3结合CD8
MHCβ2m 12 1 - - 15q21-q22 稳定MHCⅠ类分子α链
MHCⅡ类抗原 α链 32~34 1 - - 6p21.3 α1结合肽片段,α2结合CD4
MHCⅡ类抗原 β链 29~32 1 - - 6p21.3 β1结合肽片段,β2结合CD4
MHCⅡ类抗原 γ链 30 (属IGSF)   参与Ⅱ类抗原功能
CD1 43~49 1 - - 1q22-q23 TCRγ/δ限制成分?
Qa/TL重链 48 1 - - (小鼠) TCRγ/δ限制成分?
免疫球蛋白Fc段受体        
polyIgR 100 - 1 4 1q31-q42 多聚Ig受体(肝细胞上
polyIgR是HBV受体)
  FcγRⅠ(CD64) 70 - 3 - 1q23-q24 IgG Fc高亲和力受体
 FcγRⅡ(CD32) 40 - 2 - 1q23-q24 IgG Fc低亲和力受体
FcγRⅢ(CD16) 50~70 - 2 - 1q23-q24 IgG Fc低亲和力受体
FcεRⅠα链 25 - 2 - 1q23-q24 IgE Fc高亲和力受体
FcαR(CD89) 60 - 2 - (尚未鉴定出) IgA Fc受体
细胞因子受体        
M-CSFR(C-fms) 165 -4 1 5q33.2-q33.3 细胞因子受体
(CSF-1R)(CD115)        
SCFR(C-kit)(CD117) 145 -4 1 4q31-3 细胞因子受体
IL-1RtI(CDw121a) 82 - 3 - 2q12 细胞因子受体
IL-1RtⅡ(CDw121b) 68 - 3 - 2q12 细胞因子受体
IL-6R(CD126) 80 - 1 -   细胞因子受体
G-CSFR 150 - 1 -   细胞因子受体
PDGFR 180 - 4 1 5q31-q32 细胞因子受体
FGFR 130 (3个Ig结构域)   细胞因子受体
gp130(CDw130) 130  (属IGSF)   细胞因子受体
VEGFR   (7个Ig属结构域)   细胞因子受体
粘附分子和分化抗原        
CD2 50 - 2 - 1p13 LFA-3(CD58)配体
CD4 55 - 1 2 12pter-q12 结合MHCⅡ类抗原
CD7 40 - - 1 17q25 T细胞活化
CD8α链 34 - - 1 2p12 结合MHCⅠ类抗原
CD8β链 30 - - 1 2p12 结合MHCⅠ类抗原
CD19 95 (2个Ig样结构域)   B细胞活化

续表2

成 员

分子量

(kDa)

Ig结构域类型 人染色体

定 位

主要功能
C1 C2 V
CD22(MAG类似物) 130/140 - 5 - B细胞粘附
CD28(同源二聚体) 90 - - 1 2q33-q34 T细胞活化,结合CD80
CTLA-4(CD28类同物)   - - 1 2q33-q34 活化CTL
PECAM-1(CD31) 140 - 6 -   粘附
CD33 67 (2个Ig结构域) 19q13 髓样细胞粘附?
CD48(blast-1) 41~45 - 1 1 1q21-q23 B细胞粘附,结合CD2
ICAM-3 (CD50) 124 - 5 -   LFA-1配体
ICAM-1(CD54) 80~114 - 5 - 1q LFA-1配体(鼻病毒受体)
LFA-3(CD58) 40~65 - 2 - 1p13? CD2配体
CEA(癌胚抗原)(CD66e) 175~200 - 2~6 1 19q13.1-q13.2 粘附作用?
B7/BB1(CD80) 60 (2个Ig结构域)   B细胞活化抗原,结合CD28
B7-2(CD86) 80 (2个Ig结构域)   活化T细胞,结合CD28
Thy-1(CDw90) 17.5~18.7 - - 1 11q23 T细胞活化和粘附
CD96(TACTILE) 160 (3个Ig结构域)   T细胞激活
ICAM-2(CD102) 60 - 2 -   LFA-1配体
VCAM-1(CD106) (血管细胞粘附分子-1) 110 - 7 -   VLA-4配体
MRC OX-2 41~47 - 1 1 3  
妊娠特异性蛋白 54~72 - 3 1 19q13.2-13.3 粘附作用?
α1BgP(血清α1胆汁糖蛋白) 63 - 5 -   (与CEA结构相似)
BMLP(基底膜连接蛋白) 44.5~48.5 - - 1   粘附
脊髓灰质炎病毒受体(PVR)与神经组织细胞粘附及其它功能有关 67 - 2 1 19q V区与PV结合
NCAM(CD56)(神经细胞粘附分子) 97~220 - 5 - 11q23 神经细胞粘附
NCAM-L1(神经细胞粘附分子-L1) 200 - 6 - (小鼠) 轴索成束和延长,神经元的移行
MAG 67/72 - 5 - (大鼠) 髓鞘形成中轴索和神经胶质的相互作用
(大鼠髓鞘磷脂相关糖蛋白) 外周髓磷脂糖蛋白(po myelin protein) 28~30 - - 1 (大鼠) 使髓鞘质紧密

  从表3-1中可以看出,不同组Ig结构域的类型和数目有以下特点:

  (1)识别抗原和信号转导组中,Igμ、γ、δ、ε和α重链各含1个V区,3~4个C1区;Igκ、λ轻链各含1个V区和1个C1区;TCRα、β、γ和δ链各含1个V区和1个C1区;CD3γ、δ和ε链只含1个C2区(CD3ξ和η链结构与IGSF无同源性)。

  (2)MHC抗原及相关分子只含1个C1区,Qa/TL或CD1与β2m组成异源二聚体与MHCⅠ类抗原结构相似,MHCⅠ类分子α1、α2结构域,MHCⅡ类分子α1、β1结构域具有多态性,但其结构不属于IGSF。

  (3)免疫球蛋白Fc受体基因均定位于1号染色体,除polyIgR外,其余IgFc受体的Ig结构域为2~3个C2区。

  (4)IL-6Rα链、gp130和G-CSFR的胞膜外结构除N端各含有1个C2样区外,靠近胞膜侧各有一个红细胞生成素受体超家族结构域,此外,还有2~4个纤粘连素结构域。

  (5)与神经组织细胞粘附有关的粘附分子中绝大多数含有5个或6个C2区。


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