抗体化学结构的发现
抗体又名免疫球蛋白，是一类由B淋巴细胞分泌且在机体免疫系统中发挥关键作用的蛋白质。早在1890年，科学家就首次在血清中发现抗体并证实其与多种疾病的发生相关，从而使抗体研究成为免疫学的一个重要分支。随后的研究表明，血液中存在上万种不同抗体，它们通过与抗原的特异性识别和结合而发挥生物学作用。但是直到20世纪50年代，人们对抗体化学结构和抗原识别机制的理解还非常有限。1959年，两位年轻科学家率先揭开抗体结构的神秘面纱，从而推动了相关学科的迅猛发展。[1]
Rodney Robert Porter借鉴胰岛素结构测定的策略，即把蛋白质首先分解为小片段。他决定利用蛋白酶对抗体进行分解。然而他发现，过去的实验使用了的是粗木瓜蛋白酶，因大量非γ-球蛋白的存在，对分解产物的研究产生了较大的误差。1958年，Porter使用结晶状木瓜蛋白酶进行实验，酶与底物的比例要低得多，减少了实验误差。实验得到了3个片段，一个片段在所有γ-球蛋白分子中都是相同的，并且负责γ-球蛋白的共同抗原特异性，其他两个片段不同的γ-球蛋白间不相同，可能包含抗体结合中心，即Fc与Fab。[2]
Gerald Maurice Edelman对于抗体的研究也受胰岛素结构解析的影响，他注意到即使由51个氨基酸组成的胰岛素，也包含两条链——21个氨基酸的A链和30个氨基酸的B链，两者通过二硫键相连，因此推测分子量更大的抗体应该也是由多条链构成。[1]为证实自己推测的正确性，Edelman决定用实验加以证实。Edelman最初也采用酶解法，然而酶水解肽链具有选择性。1959年，Edelman用浓尿酸还原法，确定了抗体存在分子间二硫键（不排除涉及二硫键以外的键的可能性），表明抗体可能由多条链构成。[3]
1961年，Edelman和同事用β-巯基乙醇将IgG分开成两部分，一个分子量较大称为重链，另一个分子量较小称为轻链，并证明是一种对称结构。Edelman在结合自己实验和相关研究数据的基础上提出了自己的抗体化学结构，两条链折叠形成一个独特的袋状结构而实现抗原俘获。Porter获知Edelman的结果后，起初保持怀疑态度，但是他在不同条件下重复了Edelman的实验，并最终于1963年结合两人的实验结果提出了第一个令人满意的IgG分子结构模型。在该模型中，抗体是由两条轻链和两条重链组成的对称结构，形似字母“Y”，具有一个主干和两个弯曲的分支，每个分支有一条轻链和一条重链的1/2并排组成，而主干则由两条重链的其余1/2构成。特异性结合位点位于Y两个分支的顶端，被轻链和重链所共同决定，它们的分离将导致失活。随后，大量的事实证明了这个模型的正确性。[1]
1972年，Porter和Edelman由于“抗体化学结构的发现”而共获诺贝尔生理学或医学奖，Porter的贡献在于发现抗体中的抗原识别区，而Edelman的贡献在于鉴定出抗体由轻链和重链构成，两人共同阐明了抗体的化学结构。抗体化学结构的发现，阐明了抗体识别抗原的结构基础。