一旦抗体粘附住外来细胞，如癌细胞，这细胞是注定要死的。我们现在已知道抗体是如何启动这个毁灭性过程的。

我们生活在一个充满着细菌和病毒的世界里，它们到处寻找一个温暖、潮湿、营养丰富的栖息地，例如人体就是这样一个理想的场所。我们依靠自身免疫系统的力量，能够数十年地抵抗这些所谓的入侵者，这个系统的关键就是抗体。可是抗体主要是一种结合蛋白，它们本身并不杀死细胞，而是通过聚集在异体细胞表面来激活复杂的效应器系统以杀死细胞。这些启动过程的分子性质现在已搞清楚了。

抗体是组装接套的分子，将所要消灭的对象和潜在的杀手连接起来。抗体启动后的攻击首先认出外来物质（通称为抗原），并与之结合。然后抗体再与同时在体液中周游的效应器分子结合。用分子的语言，抗体首先与称作为抗原决定簇的异物表面结构结合。这些抗原决定簇例如细菌细胞表面的蛋白质，以多种拷贝方式出现。效应器分子认出与抗原相结合的抗体，连接上去并启动杀灭过程。仅有聚集成块的抗体才能启动导致杀灭的过程。游离抗体，在血浆中高浓度存在，但并不激活这个过程。

这种双重连接给抗体带来一个潜在的问题。抗原多种多样——人类能产生对抗100万种以上不同分子结构的抗体——但是除掉这些抗原的方法却几乎没有。换官之，要自然界根据每个不同的抗体分子设计出不同分子的杀灭方法是行不通的，这种多样性和共同性两者难以兼顾的问题被“典型的”抗体结构完美地解决了。

此结构是由R · 帕特（Rodney Porter）和G · 艾德尔曼（Gerald Edelman）推导出来的，这项成就使他们荣获1972年诺贝尔奖金。此结构由3个单元组成。其中两个单元是同样的，包含在抗原的连接内；它们称做Fab，即Fab（Fragment antigen binding）分段（抗原结合分段）的简称，是分子的胳臂。这些单元的部位包含着各种氨基酸系列，它们随抗体不同而不同；这些变化的部位给予每个抗体以结合特定的一种抗原的能力。两个Fab胳臂的存在，使得在主细胞遇到抗原决定簇多种拷贝时抗体能强有力地把抗原结合在适当的位置上。第三单元——Fc（或Fragment Crystalline，可结晶的分段）——连接抗体和效应器分子。抗体分子由四个链组成，包括两个相同的“重”链：它包括Fab和Fc单位，以及两个相同的“轻”链，仅与Fab单元有关联。

五类抗体或免疫球蛋白称为免疫球蛋白G（IgG）、IgM、IgA、IgD和IgE，不同之处在重键上，分别用希腊字母γ，μ，α，δ，ε标示它们，其差异大部分出在Fc部位上，这使得不同类的抗体一旦粘附住抗原时就能发动不同的效应功能。例如，如果IgG认出一个抗原，它可以激活蛋白灭活酶链（通称补体）的活动，另一方面，可能是同一个抗原，如果被IgG认出，则可能引起危险的，可能致命的过敏性反应；从肥大细胞释放出组织胺并引起过敏性休克，这时血管通透性增强和平滑肌收缩。

抗体结构不同也引起一类抗体与另一类抗体相互作用方式的不同、IgG和IgE通常以分离的分子或单体形式存在，而IgM以五聚物形式出现。IgA在血浆中它要以单体出现，而在内脏分泌物中以二聚物存在。血浆中的主要抗体是IgG、Fab胳臂与Fc是由一个可弯曲的部位通称为关节相连的。这样，胳臂之间可以相对移动，给予抗体以一个可变的伸手可及的范围。这使IgG能攻击两个抗原，不管它们是靠在一起的，还是远离的，此关节也允许Fc对于Fab作相对移动，这对于启动效应器分子也许是重要的。然而，这种模型至今还是一种预见。蛋白质检晶器已经分析出Fc和Fab部位的碎片的水晶体，对于无关节的突变体IgGs，已产生出高分辨力的影像。但至今还无人能解出一个完整的有功能的IgG的完全结构，所以在我们的图像中，关节只是从计算机图形演示中产生出来。这类关节连接人类Fab和Fc的已知结构，它们是由R · 哈伯等人（Robert Huber）在慕尼黑的同事确定出来的，像其他抗体一样，IgG是按一定区域归类的，大部分成对出现，以普通的折叠模式通称为免疫球蛋白折叠为基础的。

许多辉煌的大分子

抗体IgE，它既是引起过敏症状的原因，又具有保护作用，有些不同于IgG，它没有关节，而代之以一对外加的部分。这个结构较之IgG的模型更加是推测性的，因为至今还没有它的一部分被弄清楚，以致X射线不能够揭示它们是如何构造的。这个结构由马里兰州的国家保健机构的D · 达维（David Davie）和E · 帕丁（Eduardo Padian）从IgG的分子结构外推出来。

在具备了一些关于抗体结构的知识以后，研究者们已经着手研究抗体如何启动效应器系统这个复杂的问题。补体，即蛋白灭活酶的屏障，是血液中防卫系统的一个主要部分，在“典型的”方法上，它是被聚集在一个外来分子或有机体上的抗体启动的。在某些条件下，它也被没有抗体的细胞表面启动，这种现象被称为替换的方法。补体由血液中九种蛋白质成分组成，用C1到C9表示，此系列的最多的蛋白质在屏幕中联在一起，其产生过程就像血液凝固的过程：一种蛋白质作用了下一个蛋白质而产生一个活动性的蛋白质。此活动性的蛋白质通常是一种酶，它剪去位于屏幕中下一个蛋白质的一部分，将后者从一个非活动性的蛋白质即酶原转化为一种活动性酶，因为酶是一种催化剂，它能作用在许多分子上，这屏幕逐渐扩大，少数被激活的分子能连续引起大批分子沿着屏幕活动，就像血液凝固，这使得身体迅速有效地对付外伤。

新进屏障的蛋白质在外来细胞膜上集聚成一个大复合体。在那里它们钻孔，对外来细胞是致命的，中间层的蛋白质对于这致死过程也能有所贡献：被剪去的碎片能增加感染附近的血液的流量，带来更多的抗体和补体，它们也能引起白血球离开血管进入组织以到达受侵害的地方。一种被激活的蛋白质能直接结合在外来的细胞的膜上，在那里它成为主白细胞的识别信号，然后由后者消灭外来细胞。显然，身体必须将如此有力的系统的效果限制在一个局部的范围内并阻止其扩散。人体是通过用抑制此途径各阶段的高浓度分子包裹血液的方式来实现这点的。

所以补体屏幕在毁灭细胞方面是一个精致错综和巧妙平衡的系统，它是如何启动的呢？相互作用的关键是C1补体和成簇的抗体，C1是3个蛋白质的复合体，这些蛋白质标为C1q、C1rs、C1Ss、C1q结合到抗体上，后者激发C1r，被激活的C1r又来激活C1S，并起动屏幕，所以发生的第一件事就是C1q结合到抗体上。

C1q是一种最不普通的分子，由牛津大学的Ken Reid和Rodney Porter的研究提出，它由六个块体组成，并看起来像一束郁金香。延伸的茎由胶体分子的三重螺旋线组成。这些分子在皮肤、骨头、软骨中都有。其头部形成紧致的、折叠的、球形的块体。这些球状块体结合到抗体IgG的Fe部分的一个简单的型式上。

细胞吃细胞

人体还设计了另一种致死方法，白血球例如单核细胞、淋巴细胞和嗜中性白细胞应用两种主要机制去杀死被抗体所包围的靶细胞。其一是吞噬过程，其中白细胞投入或吞下来的细胞，然后在它内部用毒物消灭它们。第二种方法称为细胞毒素：白细胞能将有毒物质注射进外来细胞内，这两种机制都是由被结合的抗体分子的Fc部分启动的，这些抗体分子与白血球的表面Fc受体的蛋白质发生作用。这些Fc受体还有其他作用，它们已发现存在于叫做滋养层的专化细胞中，在那里它们将抗体由母体传送到胎儿体内；也存在于肥大细胞中，那里成块的IgE的结合能引起细胞释放组胺，所产生的组胺液能帮助人体去抑制寄生虫，但是它更多地与不受欢迎的过敏症状有关。

研究者们正开始懂得一个抗体是可能如何去连接一个白血球（例如单核细胞）与一个受感染的细胞（例如被流感病毒所感染），并导致受感染的细胞死亡。再则抗体是转换位置的，由于Fab胳臂弯出Fc的平面，当两个细胞寻求与Y型抗体作用时，位置转换是不可避免的；一个细胞接合到胳臂的顶端，而另一个结合到中点（对立于IgG分子的关节的底部）。

Fc受体结合到抗体IgG的最好证据来自蛋白质工程的新技术，其中研究者对给定蛋白质的基因密码中作出了精确的改变。这个过程叫做指导位点的突变，引起由基因制造的蛋白质的氨基酸序列的精确改变。D. 布通等人（Dennis Burton）的早期研究已经指出，在连接受体的过程中一种特殊的氨基酸排列顺序（亮氨酸、亮氨酸、甘氨酸、甘氨酸），而改变了排顺列序的抗体（亮氨酸，天门冬氨酸盐，甘氨酸，甘氨酸）就不能连接此受体。在剑桥大学分子生物实验室的Greg Winter和Alex Duncan将天门冬氨酸盐转化为亮氨酸，此新抗体经Burton's实验室的检测，能正常地与受体连接。

所以蛋白质工程是一项有力的工具，使我们知道抗体在分子水平上的功能，它在另一方面也是有力的，使我们能期望“设计”新抗体以治疗多种人类疾病，我们现在能够加进或去除那些主管启动效应系统的位点：用所设计的抗体来致死。

[New Scientist，1989年4月22日]