葡萄球菌蛋白A(Staphylococal Protein A, SPA)是一種從金黃色葡萄球菌細胞壁分離的蛋白質。早在1940年,Vevwey發(fā)現(xiàn)在某些金黃色葡萄球菌中,含有一種物質,在雙向擴散試驗中能與正常人血清形成沉淀。Jensen(1959)也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象,并將其命名為A抗原。直到1963年Lofkvist等分離了該抗原,并證明它是一種蛋白質。為與A與糖相區(qū)別,Grov(1960)將其命名為葡萄球菌蛋白A,簡稱SPA或蛋白A(Protein A)。由于SPA的一些免疫特性,它已引起廣大免疫學者的興趣,并發(fā)展成為免疫學上一種極為有用的工具。
一、SPA的性質
。1)SPA存在于大多數(90%)金黃色葡萄球菌中,而不存在于表皮葡萄球菌中。并且主要存在于血漿凝固酶陽性菌株,而不存在于陰性菌株中。前者是致病的,后者是非致病的,但在體內研究中尚未發(fā)現(xiàn)SPA和菌株致病性之間有任何肯定的關系。不同菌株間的SPA含量有明顯差異,以I株金黃色葡萄球菌含SPA量最高,SPA和細胞壁的肽聚糖呈共價結合?苟籽趸青霉素突變株(Methicillin—resistant strain)能產生分泌性SPA,它較之細胞壁所含的SPA在免疫學性質上相似,但易分離,損失少。
。2)SPA為蛋白質成分,僅含少量或不含碳水化合物,其分子量因提取方法不同而異,用脫氧核糖核酸酶消化細胞壁后超速離心或用加熱油提法,所測分子量為12000~15000。用沉淀平衡分析和在6mol/L鳥嘌呤鹽酸鹽中凝膠過濾,測出分子量為42000。SPA為多肽單鏈,內含3個高度相似的Fc段結合區(qū),每區(qū)由50個以上的氨基酸組成,不含色氨酸和半胱氨酸。其羧基末端是賴氨酸,氨基末端結構尚未肯定。SPA粘度高于球蛋白,等電點為pH5.1,其天然結構十分穩(wěn)定,在應用6mol/L鳥嘌呤鹽酸鹽變性劑的條件下,尚能保存某些三級結構,如將此變性劑除去,則能自然矯正而恢復原有結構。
(3)SPA之所以引起免疫學家的重視,是因為它具有的免疫學特性。SPA具有和人與許多動物如豚鼠、豬、小鼠、猴等IgG結合的能力。SPA結合部位是Fc段而不是Fab段,這種結合不會影響抗體的活性。SPA具有的結合力是雙價的,每個SPA分子可以同時結合兩個IgG分子,也可一方面同IgG相結合,一方面與標記物如熒光素、過氧化物酶、膠體金和鐵蛋白等相結合。還有一個饒有興趣的事實是,和SPA結合后的IgG可用4mol/L鳥嘌呤鹽酸鹽等使之解離。SPA對IgG免疫球蛋白亞型的結合有選擇性,如SPA與人IgG亞型:IgG1、IgG2、和IgG4有結合力,唯獨不結合IgG3。只結合IgA2,而不結合IgA1。SPA和禽類血清IgG不結合。
。4)SPA具有多種生物學作用,如引起豚鼠解離體回腸和收縮,在吞噬反應中抑制IgG調理素吞噬和殺菌作用,SPA—Igg 復合物能固定人的補體和人、狗、豬的新鮮補體,對人類B細胞具有促有絲分裂因子的作用等。
二、SPA的應用
自70年代開始,國外應用SPA建立了許多敏感、特異性強、快速和簡易的實驗方法,并在許多方面的應用中積累了實際應用的材料,現(xiàn)已廣泛應用到免疫學及其相關科學如細胞學、細菌學和病毒學等。其可能應用的范圍可歸納為以下四個方面:
1.應用于免疫球蛋白的制備和分析 SPA是一種比較理想的提純和分析免疫球蛋白的試劑。由于SPA與IgG及其某些亞型的Fc段有較強的結合力,可利用來提純、分析免疫球蛋白制劑,結合后的PSA—IgG可再用解離劑如4mol/L尿素、4mol/L,硫氰酸鹽或6mol/L的鳥嘌呤鹽酸鹽使之解離,多用SPA—Sepharose 層析柱分離IgG或其亞型及斷片如Fc、Fab等。醫(yī)學全在.線m.gydjdsj.org.cn
2.應用于免疫細胞化學 由于SPA具有雙價結合力,在免疫細胞化學技術中可作為橋抗體或標記抗體。由于SPA能與多種動物的IgG的Fc段結合,因此,作為第二抗體或標記抗體,SPA的最大優(yōu)點是不受種屬特異性的限制,故在目前各種免疫細胞化學技術中已得到廣泛的應用。除不受種屬限制這一特點外,SPA法還具有染色時間短、靈敏性高和背景染色淡等優(yōu)點。據報告用國產酶聯(lián)SPA代替酶標記抗體,應用間接染色,時間較PAP法省時一半。SPA分子量。13000~42000),易于穿透組織,而免疫球蛋白酶標記抗體為200000,PAP復合物為430000,均較SPA分子量大。
3.應用于多種細菌、支原體和病毒等病原體的簡易快速診斷可應用SPA菌體作為載體,結合特異性抗體成為一種吸附原,作協(xié)同凝集劑,用于某些細菌和病毒的定群和分型(詳見第二章 第三節(jié) )。
4.可作為一種研究免疫復合物、膜抗原、膜受體和膜Ig的固相吸附劑 Hallgsen用同位素標記SPA測定血IgG的凝集物,發(fā)現(xiàn)85%全身性紅斑狼瘡和42%類風濕病人血清中凝集物增高。SPA用于細胞膜抗原、表面IgG和Fc受體的研究最大特點是能研究活細菌。Ghetie(1976)用SPA致敏綿羊紅血球,與經IgG處理的細胞形成玫瑰花環(huán),來鑒定帶Fc受體的細胞,反之,如用SPA抑制玫瑰花環(huán)形成,則可定量測定細胞表面的IgG。應用SPA與膠體金或鐵蛋白相結合,可在電鏡水平檢查抗原抗體反應的定位。特別是蛋白A—膠體金技術(Protein A—Gold technique, PGA技術)自Pomano和Romano(1977)首次報告用于標記細胞表面抗原、包括淋巴細胞、血小板、大鼠腎臟細胞及感染的病毒細胞獲得成功以后,已得到愈來愈廣泛的應用(詳見第七章 ),是一種較為理想的免疫電鏡技術。