Un anticorps est une protéine complexe utilisée par le système immunitaire pour détecter et neutraliser les agents pathogènes de manière spécifique. Les anticorps sont sécrétés par des cellules dérivées des lymphocytes B : les plasmocytes.

Les anticorps constituent l'immunoglobuline principale du sang, parfois on utilise aussi le terme immunoglobuline à la place du mot anticorps, mais cet emploi est abusif.

Dans le cas de maladies auto-immunes, on parle d'auto-anticorps.

Structure générale

Figure 1 : Schéma d'un anticorps.

La structure générale des anticorps a été décrite en 1959 par Porter suite aux travaux d'Edelman -ils ont été associés pour le prix Nobel décerné en 1972. Les anticorps sont des glycoprotéines de la superfamille des immunoglobulines formées de 4 chaînes polypeptidiques (150 000 uma ou dalton) : deux chaînes lourdes (H pour heavy de 50 000 uma chacune, en violet sur la figure 1) et deux chaînes légères (L pour light de 25 000 uma chacune, en vert) qui sont reliées entre elles par un nombre variable de ponts disulfures (en rouge) assurant une flexibilité de la molécule. Ces chaînes forment une structure en Y (chaque chaîne légère constitue pour moitié un bras du Y) et sont constituées de domaines immunoglobulines de 110 acides aminés environ. Chaque chaîne légère est constituée d'un domaine constant et d'un domaine variable ; les chaînes lourdes sont composées d'un fragment variable et de trois ou quatre fragments constants selon l'isotype. Pour un anticorps donné, les deux chaînes lourdes sont identiques, de même pour les deux chaînes légères.

Angel of the West (2008) de Julian Voss-Andreae est une sculpture inspirée de la structure de l’anticorps publiée par E. Padlan. Réalisé pour le campus de Floride du Scripps Research Institute, l’anticorps est placé dans un anneau faisant référence à l’Homme de Vitruve de Léonard de Vinci. Cela permet de mettre en évidence l’analogie entre les proportions de l’anticorps et celles du corps humain.

Domaines constants

Les domaines constants sont caractérisés par une séquence en acides aminés très proche d'un anticorps à l'autre, caractéristiques de l'espèce et de l'isotype. Chaque chaîne légère en possède un exemplaire noté CL. Les chaînes lourdes comportent, selon l'isotype, trois ou quatre domaines constants CH1, CH2, CH3, (CH4). Les domaines constants ne sont pas impliqués dans la reconnaissance de l'antigène, mais interviennent dans l'activation du système du complément, ainsi que dans l'élimination des complexes immuns (anticorps lié à son antigène) par les cellules immunitaires possédant les récepteurs aux fragments constants (RFc).

1. Fragment Fab
2. Fragment Fc
3. Chaîne lourde (en bleu) avec une région variable (V_H) suivie d'une région constante (C_H1), une région charnière, et deux autres régions constantes (C_H2 and C_H3).
4. Chaîne légère (en vert) avec une région variable (V_L) et une constante (C_L)
5. Paratope
6. Régions charnières.

Domaines variables

Un anticorps possède quatre domaines variables situés aux extrémités des deux « bras ». L'association entre un domaine variable porté par une chaîne lourde (VH) et le domaine variable adjacent porté par une chaîne légère (VL) constitue le site de reconnaissance (ou paratope) de l'antigène. Ainsi, une molécule d'immunoglobuline possède deux sites de liaison à l'antigène, un au bout de chaque bras. Ces deux sites sont identiques (mais destiné à différents épitopes), d'où la possibilité de lier deux molécules d'antigène par anticorps.

Fragments

Le clivage enzymatique spécifique permet d'isoler différents fragments :

le fragment Fc (cristallisable). Il est le support des propriétés biologiques de l'immunoglobuline, en particulier sa capacité à être reconnu par des effecteurs de l'immunité ou à activer le complément. Il est constitué des fragments constants des chaînes lourdes (CH2) au-delà de la région charnière (hinge). Il ne reconnaît pas l'antigène ;

le fragment Fv. C'est le plus petit fragment gardant les propriétés de l'anticorps que possède l'immunoglobuline. Il est constitué uniquement des régions variables VL et VH, il fixe donc l'antigène avec la même affinité que l'anticorps complet et est monovalent ;

le fragment Fab. Il a la même affinité pour l'antigène que l'anticorps complet. Le fragment Fab est formé de la chaîne légère en entier (VL+CL) et d'une partie de la chaîne lourde (VH+CH1). Il est monovalent ;

le fragment F(ab')2. Il correspond à l'association de deux fragments Fab reliés par une petite partie des parties constantes des chaînes lourdes, la région charnière (en anglais : hinge). Il a la même affinité que l'anticorps pour l'antigène et est divalent.

Isotypie, allotypie, idiotypie

Isotypie

Les anticorps (historiquement nommés « Ig » car ils ont servi à la définition du terme « immunoglobuline ») sont subdivisés en classes ou « isotypes », selon la structure des domaines constants des chaînes lourdes : les chaînes γ, α, μ, ε et δ correspondent respectivement aux immunoglobulines IgG, IgA, IgM, IgE et IgD (voir Tableau 1). Il existe également des sous-classes d'immunoglobulines, reflétant des différences plus fines entre chaînes lourdes. L'homme possède ainsi quatre sous-classes d'IgG et deux sous-classes d'IgA. Il existe également des isotypes de chaînes légères, celles-ci pouvant être κ (kappa) ou λ (lambda).

IgG IgA IgM IgE IgD Localisation sang muqueuses sécrétions Lymphocyte B sang basophiles mastocytes Lymphocyte B Proportion 70 % à 75 % 15 % à 20 % des anticorps sériques 10 % moins de 1 % moins de 1 % Valence 2 2 à 4 2 à 10 2 2 Rôles neutralisation des toxines, bactéries et virus agglutination, neutralisation des bactéries, virus agglutination, voie classique du complément allergies, neutralisation de parasites activation du lymphocyte B Tableau 1 : Propriétés des différents isotypes d'immunoglobulines.

La valence de l'IgM de 10 n'est que théorique. En effet, bien que cet isotype d'anticorps soit de structure pentamérique, la gêne stérique occasionnée lors de la liaison aux épitopes des antigènes fait que la valence réelle est plus proche de 5, voire 6.

Allotypie

C'est en 1956 que Grubb et Laurell ont découvert le système Gm, système de groupe des immunoglobulines IgG, par une technique d'inhibition d'antiglobuline. Les divers allotypes des chaînes lourdes constituent ce système. Il permet également de différencier les molécules des quatre sous-classes, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4.

C. Ropartz et al. en 1961 ont découvert le système Km (à l'origine appelé Inv), porté par la chaîne légère Kappa, cet allotype est donc présent sur toutes les classes d'immunoglobulines.

Enfin le système ISF situé sur la chaîne lourde γ1 des IgG1, l'expression de cette spécificité augmentant avec l'âge, de 25 % des sujets avant 20 ans à 60 % au-delà de 70 ans, chez les caucasiens.

Les allotypes définis par le système Am sont situés sur les IgA, et plus précisément sur les chaînes α2. Il existe deux isotypes α1 et α2 de chaînes α, caractérisant les sous-classes Am1 et Am2 des IgA.

Idiotypie

L'idiotype est un paratope propre à une molécule issue d'un seul clone. Cet épitope fait partie ou est très proche du site de reconnaissance de l'antigène, et est donc situé sur la partie variable, Fab (fragment antigen binding), de l'immunoglobuline. Autrement dit, le paratope ou sa région voisine d'une immunoglobuline peut être reconnu comme un épitope par certains lymphocytes. D'où la notion de réseau idiotypique.

Rôle des anticorps

Figure 2.1 : toxines bactériennes au voisinage d'une cellule

Figure 2.2 : toxines bactériennes neutralisées par des anticorps

Au cours de la réponse immunitaire, les anticorps ont trois fonctions principales : se lier à l'antigène, activer le système du complément et recruter des cellules immunocompétentes.

Liaison à l'antigène

Les anticorps ont la capacité de reconnaître et de se fixer de manière spécifique sur un antigène. Cette spécificité est conférée par la présence de domaines extrêmement variables aux extrémités des anticorps. La reconnaissance entre antigène et anticorps est par exemple mise à profit dans la lutte contre les toxines bactériennes. Ces toxines agissent en se fixant sur des récepteurs présents à la surface des cellules de l'organisme, ce qui provoque des dérèglements importants de l'activité cellulaire. En se fixant sur ces toxines, les anticorps anti-toxine les neutralisent et préviennent les liaisons avec les récepteurs cellulaires (voir figure 2).

De la même manière, de nombreux virus et bactéries n'exercent leur pathogénicité qu'après fixation aux cellules de l'organisme. Les bactéries utilisent des adhésines qui sont des molécules d'adhésion aux membranes cellulaires et les virus possèdent des protéines de fixation sur leur enveloppe externe. Les anticorps anti-adhésines et anti-protéines de la capside virale bloquent l'action de ces agents pathogènes en se liant sur les molécules de fixation.

Activation du complément

Les anticorps protègent également l'organisme en déclenchant la cascade du complément. Il s'agit d'un ensemble de protéines du plasma dont l'activation (par la voie classique dans le cas d'anticorps) permet de détruire des bactéries par perforation et de faciliter la phagocytose, l'élimination des complexes immuns et la libération de molécules chimiotactiques. Ce qui amène à la lyse de l'élément pathogène. Ces protéines sériques sont des médiateurs de l'inflammation.

Activation de cellules immunocompétentes

Après avoir reconnu un antigène grâce à sa partie variable, un anticorps peut se lier à des cellules du système immunitaire par sa partie constante. Ces interactions revêtent une grande importance dans le déroulement de la réponse immunitaire. Ainsi, les anticorps fixés sur une bactérie peuvent se lier aux macrophages et déclencher une phagocytose. Les lymphocytes NK (Natural Killer) peuvent exercer leur cytotoxicité et lyser des bactéries opsonisées par des anticorps.

Synthèse des anticorps

Généralités

Les anticorps sont codés par des gènes subissant une recombinaison V(D)J dans les plasmocytes (qui sont des lymphocytes B). Cette recombinaison est, en association avec les phénomènes d'hypermutation somatique et de variabilité jonctionnelle, la source de leur diversité.

Commutation isotypique

Lors de la maturation d'un lymphocyte B, et suivant les stimuli qui ont accompagné cette maturation, les clones de cellules B reconnaissant l'épitope subissent une commutation de classe. Les cellules B matures, qui de base n'expriment que des IgM et des IgD, peuvent évoluer pour ne plus produire qu'un seul isotype (IgM, IgE, IgA ou IgG), en opérant une recombinaison du gène codant le fragment constant (Fc) des chaines lourdes, mais en gardant intact le fragment variable. Ce changement de fragment constant est également et plus souvent appelé commutation isotypique.

Ce phénomène est possible par l'arrangement des gènes codant les domaines CH : sur le génome, les segments de gène codant un isotype sont successifs et précédés d'une séquence de commutation. À la réception d'un signal extracellulaire de commutation, le lymphocyte B synthétise une recombinase qui forme une boucle non fonctionnelle entre les séquences de commutation : cette boucle rapproche un segment codant un domaine constant et l'association VDJ déjà formée.

Exemple : La production d'interleukine 4+++ aussi IL13 par le lymphocyte Th2 entraîne une commutation isotypique d'une IgM vers une IgE.

Anticorps monoclonaux et polyclonaux

Figure 3 : Anticorps monoclonaux, liaison à un épitope spécifique.

Figure 4 : Anticorps polyclonaux, liaison à des épitopes différents.

Un agent pathogène (bactérie, virus, etc.) est reconnu par le système immunitaire par l'intermédiaire d'antigènes. Un antigène possède généralement plusieurs épitopes différents qui sont autant de sites de liaison aux anticorps. On peut classer une population d'anticorps selon sa capacité à reconnaître un seul ou plusieurs épitopes. On parle alors respectivement d'anticorps monoclonaux et polyclonaux.

Anticorps monoclonaux

Les anticorps monoclonaux sont des anticorps ne reconnaissant qu'un seul type d'épitope sur un antigène donné (voir figure 3). Ils sont par définition tous identiques et produits par un seul clone de plasmocyte.

Les anticorps monoclonaux sont très largement utilisés en biologie et en médecine, à la fois comme outils de diagnostic et dans des buts thérapeutiques. Les anticorps monoclonaux utilisés comme médicaments ont tous une DCI se terminant par « mab », acronyme de « monoclonal antibody » par exemple le rituximab. Ils sont par exemple utilisés dans les tests de grossesse du commerce, ainsi que dans de nombreux domaines de la recherche en biologie et par de nombreuses techniques (cytométrie en flux, western blots...). Ils sont aussi de plus en plus utilisés dans les tests en laboratoire d'immuno-hématologie pour rehausser les réactions positives.

Produire des anticorps monoclonaux in vitro a longtemps été difficile, en raison de la faible durée de vie des cellules sécrétrices d'anticorps, les plasmocytes. Les anticorps étaient alors obtenus in vivo en injectant chez l'animal un antigène donné et en recueillant les anticorps dans son sang. Cette méthode coûteuse ne donnait qu'une faible quantité d'anticorps, pollués par de nombreuses impuretés. À la fin des années 1970, César Milstein et Georges Köhler ont développé la technique des hybridomes ; L'antigène est injecté chez l'animal, et des cellules de rate en sont prélevées après quelques semaines. Dans ces cellules se trouvent des plasmocytes sécrétant des anticorps dirigés spécifiquement contre l'antigène choisi. Ces plasmocytes sont alors fusionnés in vitro avec des myélomes, qui sont des cellules tumorales ayant la propriété de se multiplier indéfiniment. Les cellules hybrides obtenues (dites « hybridomes ») sont sélectionnées puis multipliées dans un milieu de culture approprié. Elles y produisent des anticorps monoclonaux, très purs et en quantités importantes.

Le génie génétique permet aujourd'hui de produire des anticorps monoclonaux utilisables en pratique clinique humaine. Mais la plupart des anticorps étant produits dans des cellules de rongeurs (souris, rat, hamster, lapin plus rarement poulet, Mulet), ils déclenchent une réaction immunitaire lors de leur injection à un patient. Cette immunité inactive progressivement l'action bénéfique de l'anticorps. Pour éviter cela, on cherche à produire des anticorps chimériques « humanisés », modifiés par génie génétique pour remplacer au maximum les fragments constants Fc de l'espèce d'origine par des fragments humains.

En cas de pandémie (de grippe aviaire) par exemple, l’immunothérapie passive des malades par des anticorps monoclonaux est une des solutions envisagées par les chercheurs qui en 2007 testaient déjà son efficacité sur l'animal, avec des résultats laissant penser que des anticorps monoclonaux d'origine humaine pourraient être produits à partir du sang de patients ayant guéri d'une grippe à H5N1 (ou de convalescents le cas échéants) et contribuer à enrayer une épidémie et à limiter le nombre de morts (en prophylaxie unique, ou comme traitement complémentaire).

Anticorps polyclonaux

Les anticorps polyclonaux sont un mélange d'anticorps reconnaissant différents épitopes sur un antigène donné, chaque idiotype étant sécrété par un clone de plasmocytes différent. Au cours de la réponse immunitaire, un organisme synthétise des anticorps dirigés contre plusieurs épitopes d'un antigène : la réponse est dite polyclonale. In vivo, la réponse est toujours polyclonale, sauf cas exceptionnels (vaccination par exemple). Cet exemple est en fait un exemple d'anticorps polyclonal monospécifique qui est en fait un anticorps qui reconnaît différents épitopes du même antigène. Un autre exemple concerne les anticorps anti-RH1. Une personne immunisée produit une multitude d'anticorps, donc polyclonaux, qui reconnaissent différents épitopes de la protéine RHD. Les anticorps monoclonaux utilisés au laboratoire ne reconnaissent chacun qu'un seul épitope de cette molécule. D'où le fait que certains variants de cette molécule peuvent être reconnus par un réactif -et donc étiquetés comme Rhésus Positif dans un laboratoire- et ne pas être reconnus par un second réactif -et donc étiquetés comme Rhésus Négatif dans un autre laboratoire.

每个抗体结合特定抗原

抗体，又称免疫球蛋白（immunoglobulin，简称Ig），是一种主要由浆细胞分泌，被免疫系统用来鉴别与中和外来物质如细菌、病毒等病原体的大型Y形蛋白质，仅被发现存在于脊椎动物的血液等体液中，及其B细胞的细胞膜表面。抗体能通过其可变区唯一识别特定外来物的一个独特特征，该外来目标被称为抗原。蛋白上Y形的其中两个分叉顶端都有一被称为互补位（抗原结合位）的锁状结构，该结构仅针对一种特定的抗原表位。这就像一把钥匙只能开一把锁一般，使得一种抗体仅能和其中一种抗原相结合。 抗体和抗原的结合完全依靠非共价键的相互作用，这些非共价键的相互作用包括氢键、范德华力、电荷作用和疏水作用。这些相互作用可以发生在侧链或者多肽主干之间。正因这种特异性的结合机制，抗体可以“标记”外来微生物以及受感染的细胞，以诱导其他免疫机制对其进行攻击，又或直接中和其目标，例如通过与入侵和生存至关重要的部分相结合而阻断微生物的感染能力等。针对不同的抗原，抗体的结合可能阻断致病的生化过程，或者召唤巨噬细胞消灭外来物质。而抗体能够与免疫系统的其它部分交互的能力，是通过其Fc区底部所保留的一个糖基化座实现的 。体液免疫系统的主要功能便是制造抗体。抗体也可以与血清中的补体一起直接破坏外来目标。

抗体主要由一种B细胞所分化出来的叫做浆细胞的淋巴细胞所制造。抗体有两种物理形态，一种是从细胞分泌到血浆中的可溶解物形态，另一种是依附于B细胞表面的膜结合形态。抗体与细胞膜结合后所形成的复合体又被称为B细胞感受器（B Cell Receptor，BCR），这种复合体只存在于B细胞的细胞膜表面，是激活B细胞以及后续分化的重要结构。B细胞分化后成为生产抗体的工厂的浆细胞，或者长期存活于体内以便未来能迅速抵抗相同入侵物的记忆B细胞。在大多数情况下，与B细胞进行互动的辅助型T细胞对于B细胞的完全活化是至关重要的，因为辅助型T细胞负责识别抗原，并促使B细胞能分化出能与该抗原相结合的抗体的浆细胞和记忆型B细胞。而可溶性抗体则被释放到血液等体液当中（包括各种分泌物），持续抵抗正在入侵的外来微生物。

抗体是免疫球蛋白超家族中的一种糖蛋白 。它们是血浆中丙种球蛋白的主要构成成分。抗体通常由一些基础单元组成，每一个抗体包括：两个长（大）的重链，以及两个短（小）的轻链。而轻链和重链之间以双硫键连接。轻链和重链又分为可变区和恒定区，而不同类型的重链恒定区，将会导致抗体种型的不同。在哺乳类动物身上已知的不同种型的抗体有五种，它们分别扮演不同的角色，并引导免疫系统对所遇到的不同类型外来入侵物产生正确的免疫反应。

尽管所有的抗体大体上都很相似，然而在蛋白质Y形分叉的两个顶端有一小部分可以发生非常丰富的变化。这一高变区上的细微变化可达百万种以上，该位置就是抗原结合位。每一种特定的变化，可以使该抗体和某一个特定的抗原结合。这种极丰富的变化能力，使得免疫系统可以应对同样非常多变的各种抗原。之所以能产生如此丰富多样的抗体，是因为编码抗体基因中，编码抗原结合位（即互补位）的部分可以随机组合及突变。此外，在免疫种型转换的过程中，可以修改重链的类型，从而制造出对相同抗原专一性的不同种型的抗体，使得同种抗体可以用于不同的免疫系统过程中。

形态

表面免疫球蛋白通过跨膜部分附着在B细胞的细胞膜上，而分泌到血液等体液中的抗体则没有该跨膜部分。这两种抗体除了是否存在跨膜部分之外，结构是完全相同的。根据这一区别，抗体被分为两种形态：可溶形态（分泌形态）及膜结合形态。 膜结合形态抗体可称为“表面免疫球蛋白”（sIg）或者“膜免疫球蛋白”（mIg），是“B细胞感受器”（BCR）的其中一部分。当体内存在某种抗原的时候，会与该蛋白结合，并激活B细胞。B细胞感受器由表面免疫球蛋白（IgD或IgM），以及与之相连接的由Ig-α和Ig-β构成的异源二聚体所组成，其中后者负责传递抗原刺激信号。人类B细胞表面所拥有抗体的典型数量为5万至10万左右。这些抗体通常会聚集在每个直径大约1微米的脂筏上，这些脂筏用于隔离细胞上的其它信号感受器，这种聚集方式可能可以提升细胞媒介性免疫的效率。在人类B细胞的表面，这些B细胞感受器聚集的脂筏周围几百纳米的范围内没有其它感受器，以避免互相竞争的影响。

分类表格

哺乳类动物抗体的种型 名称 类型数 形状 描述 抗体复合物 IgA 2 Y型、双Y型 存在于粘膜组织，例如消化道、呼吸道以及泌尿生殖系统，以避免遭到病原的入侵，也存在于唾液、泪液以及乳汁当中，尤其是初乳，其IgA的含量相当高。 其中一些抗体复合体可以与多个抗原分子结合。 IgD 1 Y型 主要出现在尚未遇到过抗原的B细胞上的抗原感受器，用于刺激嗜碱性粒细胞及肥大细胞生产抗菌因子 IgE 1 Y型 与致敏原相结合，刺激肥大细胞和嗜碱性粒细胞释放组织胺。该种型与过敏反应有关，同时也保护机体免受寄生虫的威胁。 IgG 4 Y型 抵抗病原入侵的抗体相关免疫力，主要由该种型下的四种类型所提供，也是唯一一种可以穿过胎盘为胎儿提供被动免疫力的种型。 IgM 1 五边型 与B细胞表面结合的是单体形式，在分泌形态中则是由五个Y型单体排列而成的五聚体形式，具有极高的亲和力。又因其分子量极大，因此在抗原凝集反应中非常有效。在B细胞介导（体液）免疫的早期阶段IgG尚不充足，此时则主要由IgM来发挥清除病原的作用。同时为初次遭遇外来抗原后，最早回应出现的循环性抗体，但IgM在血液中的浓度会因清除作用迅速下降。因此，IgM通常可当做感染的指标。。

种型

抗体可以根据其重链恒定区的不同而分为不同的种型，不同的种型在免疫系统中有不同的作用。对于胎生哺乳类动物，存在5种种型，分别是IgA、IgD、IgE、IgG以及IgM，其中前面的"Ig"代表免疫球蛋白（Immunoglobulin，对抗体的另一种称法）。这几种种型在生物中的属性、发挥功能的位置以及所能处理的抗原类型均有所不同，具体请参见右方的表格。 B细胞的抗体种型会随着B细胞的发育和活化而有所变化。从未接触过任何抗原的未成熟B细胞（也称为初始B细胞或处女B细胞）仅在细胞表面表达IgM种型的膜结合形态。当其成熟后，将会同时表达IgM和IgD两种形式，这表明该B细胞已能够对抗原产生响应，亦即“成熟”了。 透过株系选择抗原与某一株B细胞上抗体的结合，将会导致该株系的B细胞活化，并随之分裂并分化成生产抗体的浆细胞（又称效应B细胞、P细胞）及少量的记忆B细胞（Bm）。浆细胞这种活化形态的B细胞将会产生大量分泌形态的抗体，而不是膜结合形态的抗体。其中部分子代会发生免疫种型转换，该机制将会导致生产的抗体从IgM或IgD种型，变成IgE、IgA或者IgG种型。

结构

抗体是一种高分子球状血液蛋白质，重量约为150kDa。由于在部分氨基酸残基中含有糖链，抗体也是一种糖蛋白。能发挥功能的基本单位是一个免疫球蛋白单体。在分泌形态的抗体中包括：二聚体IgA、真骨附类鱼的四聚体IgM以及哺乳动物的五聚体IgM。 多种免疫球蛋白结构域构成了抗体的两条重链（红色和蓝色部分），以及两条轻链（绿色和黄色）。这些结构域包含7次（恒定区）及9次（变化区）的β折叠。 可发生变化的部分称为V区（或变化区、可变区），而不变的部分称为C区（或恒定区）。 免疫球蛋白结构域 抗体的单体是一个Y形的分子，有4条多肽链组成。其中包括两条相同的重链，以及两条相同的轻链，之间由双硫键连接在一起。每一条链均由称为免疫球蛋白结构域的多个结构域所组成。每一个结构域大约包含70至110个氨基酸，并根据大小和功能分门别类。例如可变域IgV以及恒定域IgC）。它们的折叠方式很特别：通过两次β折叠将另一条链卷入其中形成三明治状，互相之间通过半胱氨酸和其它带电荷氨基酸紧密结合。 重链 哺乳动物的免疫球蛋白重链有5种，分别用希腊字母记为：α、δ、ε、γ以及μ。根据重链类型的不同，抗体被分为不同的种型，它们被发现依序分别存在于抗体IgA、IgD、IgE、IgG以及IgM中。不同的重链其大小和组成各不相同：α和γ大约有450个氨基酸组成，而μ和ε大约有550个氨基酸组成。 1. 抗原结合区（Fab） 2. 抗原结晶区（Fc） 3. 蓝色的重链有一个可变区（VH），紧随其后的一个恒定区（CH1），一个枢纽区，以及另两个恒定区（CH2 and CH3）组成 4. 绿色的轻链包含一个可变区（VL）以及一个恒定区（CL） 5. 抗原结合点 6. 枢纽区. 在鸟类的血液和蛋清中，还发现了被称为IgY的血清抗体种型。这种抗体种型和哺乳动物的IgG有很大的区别。然而在一些旧资料，甚至是生命科学商业产品的网站上，仍然称之为IgG。这是错误的，并且容易引起混淆。 每一条重链有两个区域：恒定区与可变区。同种型的抗体，其恒定区都是一样的，但不同种型之间该区域是不相同的。例如：γ、α以及δ型重链由三个免疫球蛋白结构域串联而成，并且还有一个用于增加弹性的铰链区；而μ及ε型重链则包括四个免疫球蛋白结构域。不同B细胞所生产抗体的重链可变区是不同的，但是同一个B细胞及其克隆体所生产的不同种型抗体的可变区则是完全相同的。重链的可变区由一个结构域组成，包含大110个氨基酸。 轻链 免疫球蛋白轻链由大约211至217个氨基酸组成，分为两个结构域，分别是恒定区和可变区。哺乳动物的轻链有两种，分别命名为λ（lambda）和κ（kappa）。每一个抗体的两个轻链的恒定区永远是完全相同的，例如对于哺乳动物而言，同一个抗体要幺是λ型，要幺是κ，不会同时存在。在如软骨鱼纲（鲨鱼）及真骨下纲的低级脊椎动物中，还可发现其它类型的轻链，如ι（iota）型。 CDRs、Fv、Fab以及Fc结构域 抗体的某些部分具有独特的功能。比如说Y形的臂区，包含了两个可以结合抗原的位点，是识别外来物的关键所在。该区域被称为Fab区，即抗原结合区段（fragment, antigen binding）。无论是重链还是轻链，抗原结合区段均包括一个可变区与一个恒定区，其中可变区的互补位成型于抗体单体氨基酸链的末端。可变区又被称为FV区，是与抗体结合的最关键区域，无论是轻链还是重链都包含该区域。实际上可变区的变化并非随机或者均匀散布的。更具体的说，这些变化分布在三个可变的β折叠-转角上，该区域被称为互补决定区（Complementarity Determining Region，CDR），也叫做高变区。乔西亚（Chothia）等人，以及后来的诺斯等人 对互补决定区的结构进行了归类。在免疫网络理论中，每个抗体的互补决定区又被称为独特型或者基因型。适应性免疫系统的适应过程，就是依靠有各个独特型之间的互动来进行调整的。 Y形结构的基座的作用是调节免疫细胞的活动，该区域被称为Fc区(Fragment crystallizable region，可结晶区域片段)，由两条重链组成。根据抗体类型不同，该区域的每一条重链由2个或者3个恒定结构域组成。因此，Fc区可通过与特定类型的Fc感受器，或者其它免疫分子如补体蛋白质相结合，来确保每个抗体可对一特定抗原产生一个正确的免疫应答。通过这一过程，可引发不同的生理学效果，包括识别调理颗粒、细胞溶解，以及肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞的脱颗粒过程。

功能

活化的B细胞可分化成两种不同用途的细胞：生产可溶性抗体的浆细胞，以及用于记忆已接触过的抗原的记忆B细胞。后者可在体内存活多年，并使得下次再接触到同样抗原时，能够更迅速的做出响应。 胎儿和新生儿体内的抗体是由母亲所提供的，是一种被动免疫。在出生后一年内，新生儿就可自行产生许多不同的抗体。由于抗体可以溶解在血液当中，因此它们是体液免疫系统的一部分。体液循环中的抗体，是由应答某一特定抗原如病毒衣壳片段的B细胞克隆子代所产生的。抗体从下列三个方面为免疫力做出贡献：通过与病原体结合来避免入侵和破坏自身的细胞；通过刺激巨噬细胞等免疫细胞来包裹并清除病原体；以及通过刺激其它免疫应答过程如补体路径，来消灭病原体。 哺乳动物分泌形态的IgM抗体有五个免疫球蛋白单元，每一个单元（标为1的部分）有两个抗原表位结合点Fab区。也就是说，一个IgM抗体可以与10个抗原表位相结合 补体的活化 当补体与细菌结合形成补体级联时，也是一种能和抗体结合的抗原。当抗体的Fv区与之结合时，会激活典型的补体系统。这将会通过两种途径消灭该细菌：第一种途径是通过抗体与补体的结合在微生物上作标记，使得噬菌细胞受到补体级联所产生的特定的补体的吸引，并通过一个叫做噬菌作用的过程吞噬细菌；第二种途径是通过形成一种叫做补体膜攻击复合物的补体抗体复合物来直接杀死细菌。 效应细胞的活化（调理作用） 为了阻止病原体在细胞外进行复制，抗体通过与之结合而将其聚集在一起，即凝集。由于抗体至少拥有两个互不结合位，因此理论上它可以与不只一个相同类型的抗原相结合。通过对病原体的覆盖，抗体可以激活能识别该抗体Fc区的细胞的效应作用。拥有可以识别覆盖病原体的抗体Fc区的细胞，可以和IgA、IgG以及IgE型抗体的Fc区发生互动。某一特定细胞上的Fc区感受器遇到特定的抗体后，会引发该细胞的效应作用，例如：吞噬细胞会进行吞噬，肥大细胞和中性粒细胞会脱颗粒，而自然杀伤细胞会释放细胞因子和细胞毒素等化学物质。这些作用最终会导致入侵微生物的解体。Fc区感受器是种型敏感的，因此可使得免疫系统具备更高的灵活性，当不同的病原体入侵时可以仅仅触发正确的免疫机制。 凝集与沉淀反应 抗体上的抗原结合位可与抗原结合而将其聚集在一起，即凝集反应。由于抗体至少拥有两个抗原结合位，因此理论上它可以与不只一个相同类型的抗原相结合，使其抗原－抗体复合体更容易被吞噬细胞吞噬。若为可溶性抗原，则抗体能以形成抗原－抗体复合体的方式大大增加其分子量，使其溶解度降低而沉降于血管壁上，最后被吞噬细胞清除。 中和抗体 人类及高级灵长类动物还可以在病毒入侵之前，在血液中释放中和抗体。中和抗体是指那些在任何感染、接种疫苗、接触任何外来抗原或者接受被动免疫之前，即已被制造和释放出来的抗体。这类抗体可以在适应性免疫响应被启动之前，激活经典的补体路径，来消解有包膜的病毒颗粒。许多中和抗体的目标抗体是双半乳糖α(1,3)-半乳糖（α-Gal），后者通常出现在糖基化的细胞膜蛋白的糖基终端上，也是人类消化道中细菌的代谢产物。通常认为异种器官移植所引起的排斥，部分是由接受移植者血清中流动的中和抗体和移植器官上的α-Gal抗原结合造成的。

多样性

几乎所有的微生物都可以触发抗体的免疫应答。若想要成功识别并清除各种微生物，需要丰富多样的抗体，而这种多样性来自于抗体氨基酸的重组变化。据估算，人类可以产生大约100亿种不同的抗体，每一种都可以与特定抗原的表位相结合。尽管每个人可以产生的抗体是如此之多，但是产生这些蛋白质的相关基因却十分有限。脊椎动物发展出了一些复杂的基因机制，使得其B细胞可以利用有限的基因产生非常多样的抗体。 结构域的可变性 图中红色部分是重链中的互补决定区(PDB1IGT) 染色体当中用于编码抗体的基因座范围很广，其中包含了编码各个结构域的基因。其中编码人类重链的基因座（IGH@）位于第14号染色体，而编码λ和κ型轻链的基因座（IGL@和IGK@）则位于第22号染色体和第2号染色体。重链和轻链中均存在的可变区，在不同的B细胞所产生的抗体中是不一样的。控制这些差异的三个转角被称为超变区（HV-1、HV-2及HV-3），又称为互补决定区（CDR1、CDR2及CDR3）。编码重链部分的基因座包含了65种不同的可变区基因，通过将这些基因与其它结构域的基因相组合，就可以产生高度差异的大量不同抗体，这一组合过程被称为V(D)J重组过程。 V(D)J重组 免疫球蛋白重链的V(D)J重组的简要说明 体细胞的免疫球蛋白重组又被称为V(D)J重组，该过程可导致可变区发生独特的变化。免疫球蛋白中每一条重链和轻链的可变区是由若干个基因片段（亚基因）所编码的，这些片断分别被称为可变段（V）、多样段（D）以及连接段（J）。这三种片段均存在于编码重链的基因片段中，而编码轻链的基因片段中只存在V和J段。在哺乳类动物的基因中，V、D和J段的重复基因串行串联在一起。骨髓中正在发育的B细胞，通过随机选择和组合V、D及J段各一段（轻链没有D段），来产生免疫蛋白的可变区。由于每段都有多个不同的拷贝，各段之间还存在不同的组合方式，因此抗体的可变区可以产生数量巨大的变化。正因有如此数量巨大的不同抗原结合位，所以可以产生对大量不同抗原具有特异性的抗体。有趣的是，λ型轻链免疫球蛋白的某些亚基因（例如V2家族）的重排，和miR-650微RNA的活耦联，而后者则对B细胞的生化特性进一步发挥影响。 在B细胞通过V(D)J重组过程产生了一个具备功能的免疫球蛋白之后，它就不可以在产生任何其它形状的可变区了，这一过程称为等位基因排斥。因此，每一个B细胞仅能产生某一种相同可变区的抗体。 体细胞超突变与亲和力成熟过程 详细请参见：体细胞超突变与亲和力成熟过程 B细胞被抗原激活之后，将会迅速的增殖。在快速增殖的过程中，编码重链及轻链可变区的基因，会通过一种称为体细胞超突变过程，发生非常高概率的点突变。体细胞超突变会使得每一次细胞分裂，在基因的可变区中会产生大约一个核苷酸的变化。这一过程将导致每一个子代B细胞会与亲代的DNA，在抗体氨基酸链的可变区部分产生细微的差异。 这种突变方式可以增加抗体池的多样性，并且对抗体与抗原的亲和力产生影响。例如，突变的子代中，某些所产生的抗体与抗原结合的能力，比亲代所产生的抗体相比反而变弱了（亲和力下降），但另一些则可能变强了（亲和力增强）。那些表达亲和力更强的抗体的B细胞，会在与免疫系统其它部分的交互过程中，获得比较弱者更强的生存信号，后者会逐渐因为凋亡作用而消失。这种使得生产的抗体逐渐增加结合亲和力的过程，就是亲和力成熟过程。亲和力成熟过程发生在已发生过V(D)J重组后的成熟B细胞上，并需要辅助T细胞的帮助。 种型转换的重组机制，使得活化的B细胞可以进行种型转换。 种型转换 免疫种型转换是在活化后的B细胞中发生的一个生物学过程，该过程使得细胞可以产生不同种型的抗体，如IgA、IgE及IgG等。不同种型的抗体及其效应作用，是由免疫球蛋白重链中的恒定区决定的。最开始的时候，初始B细胞进表达抗原结合区域相同的膜结合形态IgM和IgD抗体。而在活化之后，由于不同种型的抗体仅应对特定的功能，B细胞会根据清除抗原所需要的功能，选择生产具备IgG、IgA或者IgE效应作用的抗体。通过种型转换，从同一个活化B细胞分裂出来的子代细胞就可以生产不同种型的抗体。在种型转换的过程中，只有重链的恒定区发生了改变，而可变区则没有发生任何改变，因此所针对抗原的特异性也不会发生改变。因此，同一个B细胞的子代都能生产针对同一抗原的抗体，但却可以对各种抗原状况提供恰当的效应作用。生产哪一种型的抗体，是由B细胞所处环境中存在的细胞因子类型所决定的。 生产抗体种型的转换，是通过一种称为种型转换重组（CSR）的机制对编码重链的基因座进行重组来完成的。该机制依赖被称为“交换区”的保守核苷酸模体，该模体存在于除δ链以外其它重链恒定区基因的上游DNA串行中。通过一系列酶的作用后DNA链的两个特定交换区被剪断，然后通过非同源性末端接合的过程，将可变区外显子与需要的恒定区如γ、α、ε链重新接合在一起。通过该过程，一段编码抗体的基因即可产生不同种型的抗体。 根据亲和力划分 如果一组抗体对相同的抗原表位，或者相同的抗原上不同的抗原表位分子，或者相同株型微生物上不同的抗体 具有亲和力，则称为特效（或者单效）。反之，如果这组抗体大量抗原 或微生物 具有亲和力，则成为非特效（或者多效）的。如无特殊标注，静脉注射丙种球蛋白的有效成分即为非特效丙种免疫球蛋白（IgG）。而单克隆抗体则必然是对单个抗原表位特异亲和的单效抗体。