结构生物化学/蛋白质/抗体和抗原相互作用
一种抗体（也称为免疫球蛋白或 Ig）是动物防御机制之一。一种类型的抗体，免疫球蛋白 G 或 IgG，具有 Y 形结构，由两条重链和两条轻链组成。抗体的结构部分由二硫键维持，二硫键将重链连接到重链或重链连接到轻链。重链始终具有相同的氨基酸序列，而轻链具有不同的氨基酸序列。这种变异对于确保抗体能够响应各种抗原至关重要，抗原是进入动物体内的外来物质（例如：外来蛋白质、多糖、核酸等）。抗体由 B 细胞产生，B 细胞是一种白血细胞。B 细胞将使免疫系统记住并对未来暴露更快地做出反应。有各种类型的抗体，它们根据链所具有的同位素进行分类。在哺乳动物中发现了大约五种不同的类型，每种类型都具有特殊的功能和反应，基于它们在整个身体中遇到的不同类型的细菌。每种类别都具有相同的轻链，与不同的重链匹配。这些免疫球蛋白类别中的每一种都具有特定的功能。免疫球蛋白 M (IgM) 是暴露于抗原后出现的第一个抗体类别。IgM 具有十个结合位点，使它能够与含有多个相同表位的抗原非常好地结合。亲和力的一个例子，亲和力是包含抗体-抗原复合物之间多个独立结合相互作用的相互作用强度。免疫球蛋白 A (IgA) 是参与外部分泌的抗体 - 泪液和唾液 - 这意味着它是人体抵御细菌和病毒的第一道防线。免疫球蛋白 D (IgD) 的作用尚不清楚。免疫球蛋白 E (IgE) 有助于抵御寄生虫。然而，它也参与过敏反应。当 IgE-抗原复合物与肥大细胞表面的受体形成交联时，就会触发含有药理活性分子的颗粒的释放。这些抗体是使用不同的基因片段随机产生的，这些基因片段赋予抗体特定的结合位点。它们还通过基因中的突变随机化，使它们更加复杂和多样化。这与体液免疫系统（见下文）有关，体液免疫系统帮助人类抵御细菌和病毒的广泛多样性。抗体有两种形式：一种溶解在血液和体液中，另一种附着在 B 细胞上。抗体的结构包括一条重链和一条轻链。重链具有恒定区和可变区，大约有 110 个氨基酸长。抗体首先与病原体结合以阻止它们破坏细胞。其次，它们会尝试使用巨噬细胞去除病原体。最后，它们会刺激其他免疫反应来进一步破坏病原体。与该过程相关的细胞和蛋白质将在下面讨论。
免疫细胞反应 - 参与的细胞和蛋白质
免疫应答系统由两个对应的系统组成，即体液和细胞免疫系统。体液免疫系统主要发生在体液中，靶向细菌感染和细胞外病毒。体液系统也可以对单个外来蛋白质做出反应。细胞免疫系统攻击被病毒感染的宿主细胞以及一些寄生虫和外来组织。这两个系统都由称为白细胞的一类白血细胞引发，其中包括巨噬细胞（通过吞噬作用摄取的细胞）和淋巴细胞（释放抗体的细胞）。在细胞免疫系统中，一类称为细胞毒性 T 细胞的 T 细胞是参与接收外来细胞或寄生虫的主要细胞。这些细胞具有T 细胞受体，这些受体位于细胞表面并延伸穿过质膜。当检测到抗原时，T 细胞受体或抗体将与抗原中的特定分子结构结合。这种结构被称为抗原决定簇或表位（见蛋白质功能下的表位）。辅助 T 细胞也是细胞免疫系统的一部分，生成细胞因子，一种可溶性信号蛋白。在克隆选择中，辅助 T 细胞仅间接参与，促进了能够与特定抗原结合的细胞毒性 T 细胞和 B 细胞的选择性繁殖。
在执行此响应时，抗体可以是
- 单克隆
- 一种类型的抗体通过识别一个抗原决定簇来响应一种类型的抗原。
- 多克隆
- 几种类型的抗体通过协同识别抗原上的各种抗原决定簇来响应一种类型的抗原。
表位
表位是免疫系统识别的抗原上的位点。它也被称为抗原决定簇。宿主和外来蛋白质都可以产生能够与 B 和 T 淋巴细胞的副位结合的表位。表位可以是线性表位或构象表位。线性表位被氨基酸长链或其一级结构（氨基酸序列）识别。构象表位通过表位的 3-D 结构被抗体识别。
抗体折叠
最近的研究表明了抗体的折叠方式。折叠发生在内质网中，甚至在链完成翻译之前。大多数这些研究都是通过解剖抗体，让它变性并重新折叠来进行的。IgG 主要用于这些实验。IgG 主要通过在 CL 和 CH1 区域之间将轻链添加到重链二聚体中来形成。IgG 轻链的解剖表明，存在三种折叠途径，这些途径是由脯氨酸顺反异构导致并限制于顺反异构。一般来说，大多数抗体是在 C2-C3 硫键形成后通过这三种途径形成的。
在平衡状态下，大多数蛋白质都具有可接近的构象，例如天然状态、展开状态和非特异性聚集体。但是，在低 pH 值 (pH<3) 下，抗体往往会采用特定的附加构象，称为“交替折叠状态”（尽管大多数其他蛋白质在这种环境中是展开的）。通过光谱学，该结构与自然状态不同。但是，它表现出折叠状态的特征（例如，抵抗展开的稳定性）。对该过程的关注在生物技术中很重要，因为抗体制造过程通常包括低 pH 值步骤，这很容易执行“交替折叠状态”。对于一些抗体，另一个可接近的状态是纤维状淀粉样蛋白结构，这会导致一些蛋白质折叠疾病。纤维状淀粉样蛋白结构是一种交叉 β 结构，其中纤维是由单个亚基的 β 链交换形成的。分离的 LC 和截短的 HC 形成纤维，并沉积在肾脏等器官中。当大量沉积物干扰生理功能时，会导致一些致命疾病。例如，大量易于错误折叠并形成淀粉样蛋白沉积的单克隆 LC 会导致一种致命疾病[轻链淀粉样蛋白沉积症 (AL)]。纤维化机制仍在研究中。但是，可变结构域生产中的机制可能会产生不太稳定的结构域，因此，可以通过 ER 质量控制，但具有在细胞外错误折叠的倾向。B 细胞：合成重链和轻链并通过跨膜方式表达在细胞表面的一个阶段。重链/轻链：抗体分子的组成多肽链。轻链由两个 Ig 结构域组成。重链至少由 3 个 Ig 结构域组成。Ig 结构域：100 个氨基酸折叠单元保留扭曲的桶状 β 片结构。它通过埋藏的链内二硫键稳定。
克隆扩增
当抗体识别特定抗原时，B 细胞会克隆自身并变成两种类型的细胞：浆细胞和记忆细胞。浆细胞是效应细胞，产生大量特定可溶性抗体，攻击目标抗原。记忆细胞是长寿细胞，当观察到特定抗原时，可以快速激活以产生抗体。
在初次免疫应答中，即抗体第一次攻击抗原时，与二次应答相比，抗体需要很长时间才能产生大量浆细胞和记忆细胞。在二次免疫应答中，时间延迟很短，产生的抗体数量要多得多。这是由于记忆细胞激活了抗体的产生。
Nelson, David L. 和 Michael M. Cox. 生物化学原理. 第 5 版. 纽约：W.H. Freeman and Company，2008。Buchner, Johannes；Feige, Matthias J.；和 Hendershot, Linda M. "抗体如何折叠". 生物化学趋势。第 5 卷，（4）。doi:10.1016/j.tibs.2009.11.005.