一条重链和一条轻链的可变区结合形成一个抗原结合部位。可变区的不均一性是存在多种多样抗原结合部位而形成庞大抗体库的结构基础。由此被机体用来启动有效的免疫反应。然而序列的不一致性并非随机发生在所有可变区,而是集中分布在一些由5~10个氨基酸组成的高变区,它们形成与抗原结合的部位。大部分氨基酸的变化发生在每条链上的3个短的结构区。也就是说,轻链和重链各有3个高变区。这些高变区组成了抗体和抗原结合的主要接触残基,并且位于与抗原相互作用的短氨基酸环上。因为高变区是与抗原真正结合的部位,故又称为互补决定区(complementarity determining regions,CDRs)。
一个动物能对大量不同的和以前从未接触过的抗原发生反应,就必须存在着极大量的能与不同抗原结合部位结合的抗体库。每一种抗体由单一克隆B细胞或其后代浆细胞所分泌。因此,抗原结合部位的多样性就意味着要产生大量不同的B细胞克隆,每个B细胞克隆分泌一种与特定抗原结合的抗体。随着机体进化,已能产生大量B细胞克隆,合成含不同抗原结合区的抗体。了解高变区多样性形成的机制具有重要的意义。
轻链和重链可变区的多样性可归纳为以下四个主要方面:①存在众多基因编码片段,每个基因片段特异性编码不同的抗原结合部位;②同源基因重组,促进了产生抗体可变区序列的多样性,连接区核苷酸的随机插入更增加了新的多样性;③编码区的突变;④不同重链和轻链的随机组合。估计机体可产生1012不同类型的抗原结合区。对产生如此众多抗原结合区的分子机制的认识,是现代生物学zui令人激动和zui重要的领域。
既然某一特异性抗体仅由一种B细胞克隆产生,那么在B细胞及其后代的分化过程中就只允许它们在特定的有限范围内产生抗体:在接受抗原刺激后,能产生特异性识别抗原表位抗体的B细胞,通过抗原受体被选择出来,抗原受体是细胞膜上的免疫球蛋白(表面抗体)。受刺激的B细胞根据其表面抗体和抗原结合程度强弱发生增殖,并且在增殖过程中进一步发生变化,以产生更精密的抗原结合部位。当再次接触抗原后,能产生高亲合力抗体的B细胞被选择出来,并进一步增殖分化,产生高特异性、高亲和力、应的抗体。这也为研究人员提供了制备对抗原具有高亲和力、价抗体和获得更有用的试剂的可能性。