background image

Immunoglobulins


background image

Learning objectives

1.Define immunoglobulin.
2. Classify immunoglobulins,
3. Learn the important properties of each class of immunoglobulins
4. Study the antibody function of each class of immunoglobulins.
5. Study the structure of immunoglobulins
6. Monoclonal and polyclonal antibodies.


background image

• The B lymphocytes are mainly derived from bone marrow cells. They

are responsible for the synthesis of circulating humoral antibodies

known as immunoglobulinsThey are synthesized mainly in 

plasma

cells,

 which are specialized cells of B cell and secrete

immunoglobulins into the plasma in response to exposure to a

variety of antigens.

•  Entry of foreign molecule into body triggers the synthesis of specific

globulin, which selectively combines with foreign molecule and lead

to its inactivation. The foreign molecule is called as antigen where as

globulin produced against it is called as antibody. Even without

infection the normal plasma contains hundreds of different antibody

molecules.


background image

• Definition
• Immunoglobulins are glycoproteins made up of light and heavy

polypeptide chains. They have the same basic structure (Y shape)
consist of four polypeptide chains.


background image

• Classification
• Immunoglobulins (Igs) are divided into five main classes according to their

molecular weight, electrophoretic mobility, ultracentrifugal sedimentation

and other properties.

• Classes :

1. IgG
2. IgA
3. IgM
4. IgD
5. IgE


background image

Immunoglobulins structure

The basic structure of all Igs is similar.

•  They are a glycoproteins composed of 

two identical light chains

(molecular weight of each around 25 kDa) and 

two identical heavy

chains

, each of 50 to 70 kDa in the form of Y shaped. The four chains

are linked by disulfide bonds an individual antibody molecule always
consist of identical H and identical L chains. L chains may be either
Kappa or Lambda but not both . The heavy chains may be one of five
types and are designated by Greek letter : alpha , gamma , delta, mu
and epsilon corresponding to IgA , IgG, IgD ,IgM and IgE respectively.


background image

background image

• The light and heavy chains are subdivided onto  variable and

constant regions.

• The light chains contain one constant region (CL) and one variable

region (VL). The VL region determines the immunological specificity.
Light chains are attached to the heavy chains by a disulfide bond and
the two heavy chains are held together by disulfide bonds near a
hinge region. The hinge region gives the molecule flexibility needed
in antibody–antigen interactions. The two identical antigen-binding
sites needed in these interactions are formed by the N-terminal part
of one heavy chain and the variable region of one light chain.


background image

• The heavy chain consist of variable region and constant region .

Constant region divided into three region CH1,CH2 and CH3. CH2
region bind to complement while CH3 binding to the cell surface
receptors.


background image

      IgG:

• IgG found in highest concentration in blood  , so  it’s major role in

antibody mediated defense mechanisms.

• MW= 18 0 KDa. They have four subclass IgG1 to IgG4
•  It is a monomer.
• Because of its size it can escape from blood vessels more easily. So it

participates in the defense of tissue spaces and body surfaces.

• IgG can opsonize, agglutinate and precipitate antigen.
• Produced mainly in secondary immune response against bacteria and

viruses.

• Is the only antibody that crosses the placenta


background image

 IgG has a half-life of approximately 21 days

Function:

• Principal antibody of secondary response

• Crosses placenta and confer fetal immunity
• Opsonizes bacteria, making them easier to phagocytose
• Neutralizes bacterial toxins viruses
• Fixes complement which increases bacterial killing


background image

IgA

• IgA is a dimer of 360 KDa, with α-epitopes on its heavy chains.
• There are two form 

secretory IgA and serum IgA

•  secretory  IgA is transported through intestinal epithelial cells or

through hepatocytes, it is bound to a glycoprotein of 71KDa known

as secretory component.

•  IgA can’t opsonize antigen, it does not activate complement cascade,

but it can 

agglutinate antigen and neutralize viruses

.

•   Major role of IgA is to 

prevent adherence of antigens to body

surfaces.

•  is found in the second highest concentration after IgG


background image

Function:

• Secretory IgA prevents attachment of bacteria and viruses to mucous

membrane

• Does not fix complement.


background image

IgD

IgD has a MW of 180 KDa; it has only 2 domains in its

heavy chains because it lacks a CH2. It is a monomer and

resemble IgG structurally Has no known function.

IgD along with IgM is the predominant immunoglobulin

on the surface of human B Lymphocytes and it has been

suggested that IgD may be 

involved in the differentiation

of these cells

.


background image

Function:

• main function and role yet to be determined

•  IgD with antibody activity found towards certain antigens  milk
proteins, penicillin, insulin, etc.


background image

IgM

•  IgM is formed by five 180 KDa subunits (900 KDa)
•  It is a pentamer.
•  π epitopes on its heavy chains. - There is additional domain CH4 but

there is no hinge region.

• IgM is the major immunoglobulin 

produced in primary immune

response,

 but it is also produced in secondary immune responses.  It

can 

opsonize, neutralize and agglutinate antigens.  It can also activate

complement cascade.


background image

Function:

• Produced in the primary response to an antigen
•  Does not cross the placenta hence does not give fetal immunity

• Fixes complement , promotes phagocytosis.
• Antigen receptor on the surface of B cells


background image

IgE

•  IgE is found in very low concentrations in the serum of

non-parasitized individuals. - IgE has a MW of 200 KDa,

because of the additional domain in the heavy chain near

the hinge region.

 IgE mediates (type I) 

hypersensitivity reactions. 

- IgE

largely responsible for immunity to invading parasitic

worms. - IgE has the shortest half-life of all

immunoglobulins (2-3 days) and is readily denatured by

mild heat treatment


background image

• Function:
• allergic and antiparasitic
• Mediates immediate hypersensitivity by causing release of mediators

from mast cells and basophils upon exposure to antigen (allergen or
antibodies).

• Defends against worm infections by causing release of enzymes from

eosinophis.


background image

Degradation of Igs by Proteolytic Enzymes

Igs are rather insensitive to proteolytic digestion but are

most easily cleaved about midway in the H-chains in an

area between the first and second constant region

domains (CH1 and CH2).

(a) Papain: The enzyme Papain splits the molecule on the

N-terminal side of the inter-H chain disulphide bonds into

three fragments of similar size.

• Two “Fab” fragments, which include an entire ‘L’ chain

and the VH and CH-1 domains of a heavy chain, and
• One ‘Fc’ fragment, composed of C-terminal halves of the H-

chains.


background image

• Hinge’ region: The region of the H-chain susceptible to proteolytic

attack is more flexible and exposed to the environment than the
more compact globular domains.


background image

• Antigen Binding Site: Antigen binding activity is associated with the

Fab fragments, or, more specifically with the VH and VL domains.
On the other hand, most of the secondary biologic activities of Igs, e.
g. complement fixation are associated with the ‘Fc’ fragment.
Because there are two Fab regions, IgG molecules bind two
molecules of antigen and are termed divalent. The site on the
antigen to which an antibody binds is termed an antigenic
determinant 
or epitope.


background image

• Polyclonal and monoclonal antibody.
• Polyclonal antibody: 
In response to an antigenic challenge the body

produces different types of antibodies against various antigenic
determinants (epitopes) of the antigen. The antibodies thus
produced are called polyclonal antibodies.

•  Monoclonal antibody: When one “clone” of antibody producing

cells secrete a particular type of antibody against a particular
antigenic determinant (epitope), it is called monoclonal antibody.


background image

Disorders due to changes in Immunoglobulins :

• Abnormal amounts of certain immunoglobulins may be found in the

plasma in several diseases of human.

1-Multiple myeloma (Bence jones proteins).
The light chains are produced in excess than heavy chains. Because

they are of relatively low molecular weight they pass through

glomerular membrane and appear in the urine .
2- Cryoglobulinemia.
Is serum IgM proteins that precipitates at temperature lower than

body temperature, develop peripheral thrombosis in cold weather.




رفعت المحاضرة من قبل: Bahaa
المشاهدات: لقد قام عضو واحد فقط و 84 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل