Молекулярное строение антител

Природа антител

Антитела и антителообразование

Одной из форм реагирования иммунной системы в ответ на внедрение в организм антигена является биосинтез антител — белков, специфически реагирующих с антигенами, антитела, также как и фагоцитоз, — это одна наиболее филогенетически древних форм иммунной защиты. Антительный ответ обна­шивается уже у некоторых видов рыб.

Антитела относятся к γ-глобулиновой фракции белков сыворотки крови. На долю γ-глобулинов приходится 15-25 % белково­го содержания сыворотки крови, что состав­ляет примерно 10-20 г/л. Поэтому антитела получили название иммуноглобулинов (Ig). Следовательно, антитела — это γ-глобулины, вырабатыва­емые в ответ на введение антигена, способ­ные специфически связываться с антигеном и участвовать во многих иммунологических реакциях. Антитела синтезируются В-лимфоцитами и их потомками — плазматичес­кими клетками.

Иммуноглобулины существуют в циркули­рующей форме, в виде рецепторных молекул на иммунокомпетентных клетках и миеломных белков. Циркулирующие антитела под­разделяются на сывороточные и секреторные. К антителам могут быть также отнесены белки Бенс-Джонса, которые являются фрагмента­ми молекулы Ig (его легкая цепь) и синтезиру­ются в избытке при миеломной болезни.

Строение и функцию антител изучали мно­гие видные ученые. П. Эрлих (1885) пред­ложил первую теорию гуморального имму­нитета. Э. Беринг и С. Китазато (1887) по­лучили первые антитоксические сыворотки к дифтерийному и столбнячному токсинам. А. Безредка (1923) разработал метод безопас­ного введения пациентам лечебных иммунных сывороток. Уже в наши дни большая заслуга в расшифровке строения молекулы Ig при­надлежит Д. Эдельману и Р. Портеру (1959), а разгадка многообразия антител — трудам Ф. Бернета (1953) и С. Тонегавы (1983).

Вследствие высокой специфичности и зна­чимости в формировании гуморального имму­нитета, антитела используют для диагностики, профилактики и лечения соматических и ин­фекционных заболеваний, выделения и очистки биологически активных веществ. Для этого на основе специфических иммуноглобулинов созданы соответствующие иммунобиологичес­кие препараты (лечебные и диагностические сыворотки, диагностикумы и пр.).

Иммуноглобулины являются гликопротеидами. Их молекула состоит из нескольких полипептидных цепей, стабилизированных сахаридными остатками. При нагревании выше 60 °С молекула Ig дена­турируется. Иммуноглобулины р азличаются по структуре, атигенному составу, по выполняемым функциям.

Молекулы Ig имеют универсальное строение. Если молекулу Ig обработать 2-мер-каптоэтанолом, то она распадется на 2 пары полипептидных цепей: две тяжёлых (550-660 аминокислотных остатков, молекулярный вес 50 кДа) и две легких (220 аминокислотных остатков, молекулярный вес — 20—25 кДа). Обозначают их как Н- (от англ. heavy — тя­желый) и L- (от англ. light — легкий) цепи. Тяжелые и легкие цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями (-S-S-).

Между тяжелыми цепями также есть дисульфидная связь. Это так называемый «шар­нирный» участок. Такой тип межпептидно­го соединения позволяет менять конформацию в зависимости от окружающих условий и состояния. Шарнирный участок ответствен за взаимодействие с первым ком­понентом комплемента (С1) и активацию его по классическому пути.

Легкие и тяжелые полипептидные цепи молекулы Ig бывают различных типов, которые определяются последовательностью аминокислот. У легких цепей известно 2 типа: κ и λ, (каппа и лямбда), тяжелых цепей - 5 типов: α, γ, μ, ε и δ (альфа, гамма, мю, эпсилон и дельта), — которые имеют также и внутреннее подразделение. Среди многообразия цепей α-типа выделяют αl- и α2- подтипы, а μ-цепей— μ1- и μ2-. Для γ-цепи известны 4 подти­па: молекулы Ig γl-, γ2-, γ3- и γ4-.

Отдельные участки цепи молекулы Ig свернуты в глобулы (домены), которые со­единены линейными фрагментами. Домены стабилизированы дисульфидной связью. Таких доменов в составе тяжелой цепи Ig бывает 4-5. а в легкой — 2. Каждый домен состоит примерно из 110 аминокислот­ных остатков.

Домены различаются по постоянству ами­нокислотного состава. Выделяют С-домены (от англ. constant — постоянный), с постоянной структурой полипептидной цепи, и V-домены (от англ. variable— измен­чивый), с переменной структурой. В составе легкой цепи есть по одному V- и С-домену, а в тяжелой — один V- и 3—4 С-домена. Изменчивость характерна только для 25 % вариабельного домена (гипервариабеная область)

Вариабельные домены легкой и тяжелой цепи совместно образуют участок, который специфически связывается с антигеном. Это антигенсвязывающий центр молекулы Ig, или паратоп.

Гипервариабельные области тяжелой и лег­кой цепи определяют специфичность антигенсвязываюшего центра.

Обработка ферментами молекулы Ig при­водит к ее гидролизу на фраг­менты. Так. папаин разрывает молекулу вы­ше шарнирного участка и ведет к образо­ванию трех фрагментов. Два из них способны специфически связываться с антигеном. Они состоят из цельной легкой цепи и участка тяжелой (V- и С-домен), и в их структуру входят антигенсвязываюшие участки. Эти фрагменты получили название Fab (от англ. «фрагмент, связывающийся с ан­тигеном»). Третий фрагмент, способный обра­зовывать кристаллы, получил название Fc (от англ. «фрагмент кристаллизующийся»). Он от­ветствен за связывание с рецепторами на мембране клеток макроорганизма (Fc-рецепторы) и некоторыми микробными суперантигенами (например, белком А стафилококка). Пепсин расщепляет молекулу Ig ниже шарнирного участка и ведет к образованию 2 фрагментов: Fc и двух сочлененных Fab. или F(ab)₂.

В структуре моле­кул Ig обнаруживают дополнительные поли­пептидные цепи. Так. полимерные молекулы IgMи IgA содержат J-nenmud (от англ. join — соединяю). Он объединяет отдельные мономе­ры в единое макромолекулярное образование и обеспечивает превращение полимерного Ig в секреторную форму.

Молекулы секреторных Ig в отличие от сы­вороточных обладают особым S-пептидом (от англ. secret — секрет). Это секреторный компонент. Его молекулярная масса составляет 71 кДа. и он является Р-глобулином. Секреторный компонент — продукт деградации рецептора эпителиальной клетки к J-пептиду. Он обеспечивает перенос молекулы Ig через эпителиальную клетку в просвет ор­гана (трансцитоз) и предохраняет ее в секрете слизистых от ферментативного расщепления.

Рецепторный Ig. который локализуется на цитоплазматической мембране В-лимфоцитов и плазматических клеток, имеет допол­нительный гидрофобный трансмембранный М-пептид (от англ. membrane — мембрана). Благодаря гидрофобным свойствам он удер­живается в липидном бислое цитоплазмати­ческой мембраны, фикси­рует рецепторный Ig на мембране иммунокомпетентной клетки и проводит рецепторный сигнал через цитоплазматическую мембрану внутрь клетки.

J- и М-пептиды присоединяются к молеку­ле Ig в процессе ее биосинтеза. S-пептид яв­ляется продуктом эпителиальной клетки— он присоединяется к полимерной молекуле Ig при ее транслокации через эпителиальную клетку.

Дата добавления: 2014-01-20