結構生物化學/蛋白質/抗體和抗原相互作用
一種抗體（也稱為免疫球蛋白或 Ig）是動物防禦機制之一。一種型別的抗體，免疫球蛋白 G 或 IgG，具有 Y 形結構，由兩條重鏈和兩條輕鏈組成。抗體的結構部分由二硫鍵維持，二硫鍵將重鏈連線到重鏈或重鏈連線到輕鏈。重鏈始終具有相同的氨基酸序列，而輕鏈具有不同的氨基酸序列。這種變異對於確保抗體能夠響應各種抗原至關重要，抗原是進入動物體內的外來物質（例如：外來蛋白質、多糖、核酸等）。抗體由 B 細胞產生，B 細胞是一種白血細胞。B 細胞將使免疫系統記住並對未來暴露更快地做出反應。有各種型別的抗體，它們根據鏈所具有的同位素進行分類。在哺乳動物中發現了大約五種不同的型別，每種型別都具有特殊的功能和反應，基於它們在整個身體中遇到的不同型別的細菌。每種類別都具有相同的輕鏈，與不同的重鏈匹配。這些免疫球蛋白類別中的每一種都具有特定的功能。免疫球蛋白 M (IgM) 是暴露於抗原後出現的第一個抗體類別。IgM 具有十個結合位點，使它能夠與含有多個相同表位的抗原非常好地結合。親和力的一個例子，親和力是包含抗體-抗原複合物之間多個獨立結合相互作用的相互作用強度。免疫球蛋白 A (IgA) 是參與外部分泌的抗體 - 淚液和唾液 - 這意味著它是人體抵禦細菌和病毒的第一道防線。免疫球蛋白 D (IgD) 的作用尚不清楚。免疫球蛋白 E (IgE) 有助於抵禦寄生蟲。然而，它也參與過敏反應。當 IgE-抗原複合物與肥大細胞表面的受體形成交聯時，就會觸發含有藥理活性分子的顆粒的釋放。這些抗體是使用不同的基因片段隨機產生的，這些基因片段賦予抗體特定的結合位點。它們還透過基因中的突變隨機化，使它們更加複雜和多樣化。這與體液免疫系統（見下文）有關，體液免疫系統幫助人類抵禦細菌和病毒的廣泛多樣性。抗體有兩種形式：一種溶解在血液和體液中，另一種附著在 B 細胞上。抗體的結構包括一條重鏈和一條輕鏈。重鏈具有恆定區和可變區，大約有 110 個氨基酸長。抗體首先與病原體結合以阻止它們破壞細胞。其次，它們會嘗試使用巨噬細胞去除病原體。最後，它們會刺激其他免疫反應來進一步破壞病原體。與該過程相關的細胞和蛋白質將在下面討論。
免疫細胞反應 - 參與的細胞和蛋白質
免疫應答系統由兩個對應的系統組成，即體液和細胞免疫系統。體液免疫系統主要發生在體液中，靶向細菌感染和細胞外病毒。體液系統也可以對單個外來蛋白質做出反應。細胞免疫系統攻擊被病毒感染的宿主細胞以及一些寄生蟲和外來組織。這兩個系統都由稱為白細胞的一類白血細胞引發，其中包括巨噬細胞（透過吞噬作用攝取的細胞）和淋巴細胞（釋放抗體的細胞）。在細胞免疫系統中，一類稱為細胞毒性 T 細胞的 T 細胞是參與接收外來細胞或寄生蟲的主要細胞。這些細胞具有T 細胞受體，這些受體位於細胞表面並延伸穿過質膜。當檢測到抗原時，T 細胞受體或抗體將與抗原中的特定分子結構結合。這種結構被稱為抗原決定簇或表位（見蛋白質功能下的表位）。輔助 T 細胞也是細胞免疫系統的一部分，生成細胞因子，一種可溶性訊號蛋白。在克隆選擇中，輔助 T 細胞僅間接參與，促進了能夠與特定抗原結合的細胞毒性 T 細胞和 B 細胞的選擇性繁殖。
在執行此響應時，抗體可以是
- 單克隆
- 一種型別的抗體透過識別一個抗原決定簇來響應一種型別的抗原。
- 多克隆
- 幾種型別的抗體透過協同識別抗原上的各種抗原決定簇來響應一種型別的抗原。
表位
表位是免疫系統識別的抗原上的位點。它也被稱為抗原決定簇。宿主和外來蛋白質都可以產生能夠與 B 和 T 淋巴細胞的副位結合的表位。表位可以是線性表位或構象表位。線性表位被氨基酸長鏈或其一級結構（氨基酸序列）識別。構象表位透過表位的 3-D 結構被抗體識別。
抗體摺疊
最近的研究表明了抗體的摺疊方式。摺疊發生在內質網中，甚至在鏈完成翻譯之前。大多數這些研究都是透過解剖抗體，讓它變性並重新摺疊來進行的。IgG 主要用於這些實驗。IgG 主要透過在 CL 和 CH1 區域之間將輕鏈新增到重鏈二聚體中來形成。IgG 輕鏈的解剖表明，存在三種摺疊途徑，這些途徑是由脯氨酸順反異構導致並限制於順反異構。一般來說，大多數抗體是在 C2-C3 硫鍵形成後透過這三種途徑形成的。
在平衡狀態下，大多數蛋白質都具有可接近的構象，例如天然狀態、展開狀態和非特異性聚集體。但是，在低 pH 值 (pH<3) 下，抗體往往會採用特定的附加構象，稱為“交替摺疊狀態”（儘管大多數其他蛋白質在這種環境中是展開的）。透過光譜學，該結構與自然狀態不同。但是，它表現出摺疊狀態的特徵（例如，抵抗展開的穩定性）。對該過程的關注在生物技術中很重要，因為抗體制造過程通常包括低 pH 值步驟，這很容易執行“交替摺疊狀態”。對於一些抗體，另一個可接近的狀態是纖維狀澱粉樣蛋白結構，這會導致一些蛋白質摺疊疾病。纖維狀澱粉樣蛋白結構是一種交叉 β 結構，其中纖維是由單個亞基的 β 鏈交換形成的。分離的 LC 和截短的 HC 形成纖維，並沉積在腎臟等器官中。當大量沉積物干擾生理功能時，會導致一些致命疾病。例如，大量易於錯誤摺疊並形成澱粉樣蛋白沉積的單克隆 LC 會導致一種致命疾病[輕鏈澱粉樣蛋白沉積症 (AL)]。纖維化機制仍在研究中。但是，可變結構域生產中的機制可能會產生不太穩定的結構域，因此，可以透過 ER 質量控制，但具有在細胞外錯誤摺疊的傾向。B 細胞：合成重鏈和輕鏈並透過跨膜方式表達在細胞表面的一個階段。重鏈/輕鏈：抗體分子的組成多肽鏈。輕鏈由兩個 Ig 結構域組成。重鏈至少由 3 個 Ig 結構域組成。Ig 結構域：100 個氨基酸摺疊單元保留扭曲的桶狀 β 片結構。它透過埋藏的鏈內二硫鍵穩定。
克隆擴增
當抗體識別特定抗原時，B 細胞會克隆自身並變成兩種型別的細胞：漿細胞和記憶細胞。漿細胞是效應細胞，產生大量特定可溶性抗體，攻擊目標抗原。記憶細胞是長壽細胞，當觀察到特定抗原時，可以快速啟用以產生抗體。
在初次免疫應答中，即抗體第一次攻擊抗原時，與二次應答相比，抗體需要很長時間才能產生大量漿細胞和記憶細胞。在二次免疫應答中，時間延遲很短，產生的抗體數量要多得多。這是由於記憶細胞激活了抗體的產生。
Nelson, David L. 和 Michael M. Cox. 生物化學原理. 第 5 版. 紐約：W.H. Freeman and Company，2008。Buchner, Johannes；Feige, Matthias J.；和 Hendershot, Linda M. "抗體如何摺疊". 生物化學趨勢。第 5 卷，（4）。doi:10.1016/j.tibs.2009.11.005.