免疫球蛋白A(IgA)在上世紀50年代Gugler和Heremans發現的抗體亞型。
IgA是人體含量最多的抗體,成人產生IgA的速度是66 mg/kg/d,比其它抗體的總和還要多。
在血漿中的濃度約為2-3 mg/mL,是僅次于IgG第二多的血液抗體類型。
IgA有兩個亞類:IgA1和IgA2,它們在鉸鏈區的氨基酸長度有差異。
IgA2又有三種同種異型,IgA2m(1)、IgA2m(2)和IgA2(n)。
在血清中,IgA1約占90%,而IgA2占10%;初乳中IgA1與IgA2比例為65:35,唾液中為60:40,空腸液中為70:30,結腸中為35:65。
IgA結構和典型的IgG抗體相似。
IgA的結構包含一對25 KDa的輕鏈(κ或λ)約25 KDa和大小約為55 KDa的重鏈。
與IgM類似,IgA重鏈在末尾的C端有18個氨基酸的延伸,稱“尾片”。這對IgA結合J鏈形成IgA聚合物(pIgA)至關重要。
不同IgA亞型在結構上的區別在于Fab的穩定方式。IgA1的CL結構域和Cα1的Cys133形成二硫鍵連接,而IgA2m(2)中,CL與Cα1的Cys220連接;
IgA2m(1)的重鏈和輕鏈不存在二硫鍵,而輕鏈間形成二硫鍵,Fab區由重鏈和輕鏈之間的非共價鍵穩定;因此,變性后IgA2m(1)分裂為輕鏈二聚體和重鏈二聚體。
鉸鏈區對IgA的結構和功能至關重要。和IgG的鉸鏈區比較,IgA的鉸鏈區柔韌性較差,姿勢更彎曲,從而形成“T”形而非“Y”形構象。這使得Fab在交聯抗原時物理跨度更大。
IgA1和IgA2的主要區別是鉸鏈區的長度和糖基化。IgA1鉸鏈區為23個氨基酸,富含蘇氨酸/絲氨酸殘基,這些殘基是O-糖基化的潛在位點;
IgA2的鉸鏈區比IgA1要少13個氨基酸殘基,且不含潛O-糖基化位點。
較長的鉸鏈區為IgA1的Fab提供了更大靈活性,提高了和抗原的結合能力。但壞處是更易受腦膜炎奈瑟菌、流感嗜血桿菌和肺炎鏈球菌等細菌蛋白酶的切割。
相對應的是,由于對蛋白酶的耐性,IgA2在抵抗此類細菌感染方面則發揮了重要作用。
IgA具有形成聚合物的特點。
血清IgA的85%-90%為單聚體,少數為二聚體和多聚體;而幾乎所有粘膜上的IgA都是二聚體形式。
與IgM一樣,J鏈是IgA多聚體形成的核心。J鏈是漿細胞分泌的15 kDa多肽,有8個半胱氨酸殘基,其中6個相互形成內部鍵,其余2個促進IgA單體間的聚合。
在形成多聚體的時候,單體IgA尾部的倒數第二個半胱氨酸與J鏈形成二硫鍵,而J鏈又與另一個IgA分子形成二硫鍵,這樣就形成了二聚體IgA。
而如果形成更大的聚合物如三聚體和五聚體,則需要相鄰IgA的尾片的之間的不停鏈接,不斷加入新的IgA單體。
二聚體和多聚IgA是一個平面結構,五聚體采用類似于IgM的不對稱五邊形,最大間隙為50°。
黏膜IgA的分泌有其特殊形式。
粘膜分泌的IgA主要產生于粘膜相關淋巴組織(MALT),主要位于回腸、固有層和周圍淋巴結的Peyer結。
而且,黏膜IgA以二聚體形式產生。二聚體IgA與上皮細胞基底外側的聚合物Ig受體(pIgR)相互作用,允許IgA通過上皮細胞選擇性轉運,轉胞吞到頂端側并分泌到腸腔中。
pIgR有5個胞外Ig-Dom(D1-D5)、一個23個氨基酸的跨膜區和一個胞內尾部。
與二聚體IgA中的J鏈接觸后,的D1至D5展開,暴露出D1-D3界面,允許D1與Cα2-Cα3在一個進行非共價結合。
pIgR的D1還在其C端與二聚體的JC相互作用。這會導致pIgR胞外域另一端構象進一步發生變化,導致D5內的二硫鍵切斷,并重新和第二個IgA Fc區的Cα2域形成二硫鍵,從而穩定二聚體。
分泌前,pIgR胞外部分(D1–D5)包在IgA的Fc周圍,被蛋白酶從胞膜上切割下來,并作為SC(Secretory Component)仍附著在IgA上。
SC的分子量為50~80 kDa,取決于其糖基化狀態。主要作用是保護SIgA免受微生物蛋白酶的切割。
除與SIgA結合形式外,SC還以游離態存在,并且在這兩種情況下都能夠通過其肽殘基或其N-糖與細菌凝集素相互作用,從而與肺炎鏈球菌和大腸桿菌等細菌結合。
所有IgA都是糖基化的,聚糖在其功能(包括抗原結合和效應功能)中起著重要作用。
糖基化的翻譯后修飾占IgA分子量的10%,J鏈的8%,SC的22%。
IgA1可以被N-糖基化和O-糖基化,而IgA2只可以被N-糖基化。
IgA的N-糖基化。人IgA的重鏈上的N-糖主要是復雜的雙半乳糖基化雙觸角結構,具有較小比例的三觸角分支。
N-糖基化占IgA1質量的6%-7%,占IgA2質量的8%-10%。
J 鏈在Asn48處有一個N-糖基化點,主要以復雜的雙天線糖型形式存在;SC 有 7 個 N-糖基化位點。
IgA1和IgA2重鏈上的 N-糖含有末端 GlcNAc 和甘露糖殘基,這些殘基通常被 SC 隱藏,然而,SC 與 IgA1 或 IgA2 的 Fc 區之間的非共價鍵的破壞導致它們暴露,從而促進凝集素補體途徑的激活。
據報道,少數 IgA Fab 片段是 N-糖基化的,但它們的作用尚不確定。
O-糖基化。與聚糖鏈可以整體轉移的 N-糖基化不同,O-糖鏈的延伸是通過添加單個糖類進行的。
在IgA中,O-糖基化僅限于IgA1的鉸鏈區。鉸鏈區有9個蘇氨酸和絲氨酸殘基,任何給定的α1重鏈上,只有3-6個殘基被O-聚糖占據。
三個核心O-糖基化鉸鏈區殘基是Thr228、Ser230和Ser232;Thr225和Thr236偶爾被糖基化。
(未完待續。。。)
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