Антигены и антитела. Антитела лекция


Иммуноглобулины.

Это белки из суперсемейства иммуноглобулиноподобных молекул, которые выполняют роль рецепторов и эффекторов гуморальных ответов( антител), а также участвуют в неспецифической резистентности.

Специфическая функция – распознавание и связывание антигенов.

Каталитические антитела – одновременно и антитела, и ферменты – абзайны(enzyme).

Неспецифические функции антител:

  1. опсонизация объектов фагоцитоза

  2. активация комплемента

  3. фиксация на клетках

  4. прохождение через плаценту IgG

Свойства антител:

    • специфичность

    • валентность(2- 10)

    • авидность – прочность связи с антигеном на основе поливалентности

    • аффинность – прочность связи с антигеном на основе соотношения специфичности

    • растворимость

    • термостабильность у большинства

    • цитофильность у меньшинства

    Все иммуноглобулины – гликопротеины, содержат до 5 – 15 % углеводов( сиаловая кислота).

    ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ИММУНОГЛОБУЛИНОВ. Последовательность сотен аминокислотных остатков, которые частично определяют специфичность.

    ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА. Укладка полипептидных цепей, поддерживаемая водородными и сульфидными связями. Альфа тип укладки.

    ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА. Пространственная конформация отдельных участков цепи с образованием доменов за счет дисульфидных, водородных, ионных и гидрофобных связей. Эта структура придает антителу растворимость.

    ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА. Окончательная конформация всей молекулы, которая приобретает свойства биологически активного комплекса со всеми свойствами.

    Структура антитела.

    Ее расшифровали Pober and Edelman.

    Щелочь и меркаптоэтанол позволяют расщепить молекулу иммуноглобулина на 4 полипептидные цепи:

    5 классов Н – цепей: μ, γ, α, ζ, δ. Гены кодируются в 14 хромосоме.

    L – цепи делятся на 2 типа: λ( 22 хромосома), χ( 2 хромосома).

    Папаин позволил расщепить молекулу иммуноглобулина на 3 фрагмента:

    • 2 идентичных Fab – фрагмента, содержащих сайты для антигена

    • 1 Fc – фрагмент

    то есть по шарнирным областям.

    Каждый из доменов выполняет определенную функцию. Вариабельные домены содержат сайты для связывания антигенов. Пространство между сайтом антитела и молекулой антигена называется иммунологическим синапсом, он поддерживает 4 типа связей и является комплементарным:

    • электростатические

    • гидрофобные взаимодействия для поверхностей

    • Ван – дер – Ваальсовы взаимодействия

    • Водородные связи

    Многообразие иммуноглобулинов.

    ИЗОТИПИЛ – видовая гетерологичность. Присуща каждому виду в связи с отличиями в строении вариабельных( V) и константных(С) доменов. По изотипии наши иммуноглобулины делят на 5 классов: IgM, IgG, IgE, IgA, IgD – зависит от варианта тяжелой цепи.

    АЛЛОТИПИЛ – это индивидуальная гетерологичность в строении тяжелых цепей и легких за счет наследственных аллельных вариантов( у γ – цепей много аллотипов).

    ИДИОТИПИЛ – клональная гетерологичность. Многообразие специфичности за счет отличающихся сайтов( для каждого антигена).

    Лекция № 5. Физиологическое значение отдельных классов( изотипов) иммуноглобулинов.

    IgM.

    Молекулярная масса 900 кДа. Является пентамером. В центре субъединицы связывает J – цепь. Термостабилен, способен к опсонизации, активирует комплемент по классическому пути. Период полувыведения – 5 суток. Входит в состав B – cells receptor for antigen(BCR) одной своей субъединицей.

    Является эффекторным антителом, которое вырабатывается к концу первых суток от начала инфекционного эпизода. Является низкоаффинным( малоспецифичным) по отношению к антигенам. Всегда отражает «свежую» инфекцию или обострение хронической – например герпес. Филогенетически это наиболее древний класс антител.

    В норме их концентрация в сыворотке крови 0.6 – 1.8 г|л.

    В сыворотке крови новорожденных этих иммуноглобулинов нет, если они есть, то это говорит о внутриутробной инфекции.

    Синтезируются собственные после 1 – ого месяца жизни( к моменту заживления пупочной ранки) и к 4 – 5 годам достигают уровня взрослых.

    IgG.

    Мономер с молекулярной массой 150 кДа.

    Имеется 4 субкласса(IgG1, IgG2, IgG3, IgG4).

    Способен активировать комплемент по классическому пути и вызывать опсонизацию.

    ТОЛЬКО ОН СПОСОБЕН ПРОХОДИТЬ ЧЕРЕЗ ПЛАЦЕНТУ.

    Термостабилен, а IgG4 имеет выраженное сродство к тканям( высокоцитофилен).

    Период полувыведения – 21 – 28 дней.

    Концентрация в норме в сыворотке крови у взрослых 8 –16г|л. самая большая концентрация среди иммуноглобулинов. У новорожденного 8 – 10 г|л – это иммуноглобулины матери. В 3- 6 месяцев начинается естественный распад иммуноглобулинов матери и вялый синтез собственного( концентрация 4 – 5г|л). этот период называется гипогаммаглобулинемия. У большого числа детей этот период естественного иммунодефицита затягивается и возникает транзиторная гипогаммаглобулинемия детского возраста.

    От 1 года до 5 лет концентрация – 10 –11 г|л и к семи годам достигает уровня взрослого человека.

    IgG – высокоаффинное эффекторное антитело против многих антигенов.

    Его концентрация резко увеличивается на 5 – 7 день инфекционного эпизода.

    IgA.

    Существует в сывороточной и секреторной формах. Как правило димер с молекулярной массой 350 кДа. 2 субъединицы соединены особым белком – секреторным компонентом( синтезируется в эпителии тонкого и толстого кишечников). Термостабилен, активирует комплемент по альтернативному пути. Период полувыведения – 6 суток.

    Имеется 2 субкласса IgA1, IgA2.

    В норме концентрация в сыворотке крови 0.7 – 3 г|л, а в разных секретах концентрация варьирует( например в бронхиальном содержимом – 0.1 – 0.7 г\л).

    У новорожденного нет своих IgA. Если есть, то это внутриутробная инфекция. Достигает уровня взрослого к 10 – 14 годам.

    Является третьим иммуноглобулином, который вырабатывается к 10 дню инфекционного эпизода.

    Их главная функция – защита слизистых от свободных вирусов, токсинов.

    IgE.

    Альтернатива IgA. Вырабатывается у детей с атипической конституцией третьим( вместо IgA).

    Является термолабильным, высоко цитофилен. Молекулярная масса 190 кДа. Период полувыведения 2.5 суток.

    В норме их концентрация в плазме крови – не более 100ЕД\мл.

    1ЕД – 2.4 нг.

    У атопиков может быть – 500 –1000 ЕД\мл.

    Фиксируются в тканях на тучных клетках и ни базофилах.

    IgD.

    Мономер с молекулярной массой 190 кДа. Входит в составBCR. Функция малоизучена. Концентрация в крови в норме – 0.03 – 0.2 г\л. считается, что он ответственен за толерантность.

    Его содержание возрастает во время беременности.

    studfiles.net

    Лекция №7 иммунная система макроорганизма антигены антитела

    Специфические механизмы защиты /приобретенный иммунитет, иммунный ответ/ предполагают распознавание клетками иммунной системы генетически чужеродных субстанций /антигенов/ и специфическое реагирование на них, которое может проявляться в виде нескольких реакций :

    - образование антител /иммуноглобулинов/

    - иммунологическая память

    - иммунологическая толерантность /специфическая безответность/

    - гиперчувствительность немедленного типа /аллергия/

    - гиперчувствительность замедленного типа /аллергия/

    - идиотип-антиидиотипическое взаимодействие. Эти реакции и в целом иммунный ответ являются функцией иммунной системы.

    Иммунная система - это совокупность всех лимфоидных органов и клеток, образующих единый диффузный орган иммунитета. Клетки этого органа постоянно циркулируют с кровотоком по всему телу. Главной клеткой иммунной системы является лимфоцит. Центральные органы иммунитета - тимус /вилочковая железа/ и костный мозг. В них происходит дифференциация, т.е. развитие и "обучение" лимфоцитов, которые становятся, соответственно, Т-лимфоцитами и В-лимфоцитами. Периферические органы иммунитета - селезёнка, лимфоузлы, лимфатические фолликулы /бляшки/, циркулирующие в крови моноциты. В этих органах происходит формирование конкретного иммунного ответа. Иммунный ответ осуществляют иммуно-компетентные клетки /иммуноциты/, т.е. Т-лимфоциты, В-лимфоциты и макрофаги, в ходе их кооперации с участием медиаторов /химических посредников/.

    Различают гуморальный иммунный ответ /выработка антител, формирование аллергии немедленного типа/ и клеточный иммунный ответ, связанный с накоплением сенсибилизированных Т-лимфоцитов /гиперчувствительность замедленного типа и др./.

    Иммунный ответ контролируют гены I-области 6-й пары хромосом человека. Пусковым механизмом для любой иммунологической реакции является контакт иммунной системы с антигеном.

    Антигенами называют вещества, которые несут признаки генетической чужеродности и при введении в организм вызывают развитие иммунологических реакций. Если вещество вызывает развитие аллергии, его называют аллергеном. Условия, при которых вещество может быть антигеном:

    I/ чужеродность /по отношению к иммунной системе конкретного организма/

    2/ достаточно большая молекулярная масса /более 10 килодальтон/

    3/ достаточно сложная структура

    4/ жесткое расположение детерминантных групп в молекуле

    5/ хорошая растворимость во внутренней среде организма.

    Антигенами являются: белки различного происхождения, сложные полисахариды, липополисахариды, комплексы белков с липидами или нуклеиновыми кислотами. Не являются антигенами: простые неорганические и органические соединения, липиды, чистые препараты нуклеиновых кислот. Для полноценных антигенов характерны следующие свойства: чужеродность, антигенность, иммуногенность и специфичность. Чужеродность - признак /"печать"/ работы чужого генома /организма/. Он появляется при высокой уровне организации биомолекул /например, отсутствует у аминокислот или пептидов, но появляется у сложных белков/. "Чужеродность относительна /кроличий белок альбумин не чужероден для кролика, но чужероден для мыши или морской свинки/. Антигенность - способность вызывать иммунологические реакции большей или меньшей степени выраженности /например, глобулин обладает большей антигенностью, чем альбумин, т.к. после введения глобулина образуется больше антител/. Иммуногенность - способность вызывать формирование иммунитета /невосприимчивости к микробам или токсинам/. Например, антигены возбудителя брюшного тифа или кори более иммуногенны, чем антигены возбудителя дизентерии, после которой нет стойкого иммунитета и бывают повторные заболевания. Специфичность - это то, чем антигены отличаются друг от друга. Она определяется их химической структурой. Наиболее значимые для специфичности химические группы /антигенные детерминанты/: обладают гидрофильностью, концентрируют определенный заряд и ориентированы наружу. Количество антигенных детерминант /валентностей/, присоединяющих I молекулу антитела, у разных антигенов колеблется от 10 до 1000 и более.

    По специфичности различают следующие типы антигенов:

    I/ видовой антиген, определяется у всех представителей данного вида и отсутствует у представителей других видов /у микробов, животных, человека его можно выявить в реакции с видоспецифическими иммунными

    сыворотками/,

    2/ типовой антиген, обусловливает различие среди особей одного вида; например, возбудитель дизентерии Флекснера имеет 6 антигенных вариантов - сероваров. У человека различают более 70 изоантигенов, обусловливающих различия по группам крови, резус-фактору, антигенам тканевой совместимости. Несовпадение по изоантигенам донора и реципиента может быть причиной реакции отторжения пересаженной ткани или органа,

    3/ гетерогенный антиген, является общим для представителей разных видов; так, у возбудителя чумы и других микробов есть общие антигены с тканями человека /антигенная мимкрия/; общие антигены могут быть у представителей разных видов микробов, входящих в одно семейство, или весьма отделённых /групповые антигены/,

    4/ аутоантигены - это вещества, способные иммунизировать тот организм

    из которого они получены. Нормальными аутоантигенами являются ткани

    организма, которые в норме не соприкасаются с иммунной системой

    /мозг, хрусталик глаза, семенники/; они в случае травмы могут иммунизировать организм. Патологическими аутоантигенами могут быть патологически измененные ткани после обморожения, ожога, облучения, действия микробных токсинов.

    Все антигены можно разделить на полноценные, обладающие всеми свойствами антигена, и неполноценные /гаптены/. Гаптенами называют вещества, не способные при введении в организм вызывать иммунологические реакции, но вступающие в специфические реакции с готовыми антителами или иммуноцитами. Гаптены становятся полноценными антигенами после укрупнения молекулы /соединения с белком, полисахаридом или другим носителем/. Гаптенами могут быть: несложные полипептиды, липидн, нуклеиновые кислоты, простые органические вещества, антибиотики, формальдегид и др. Простые гаптены при взаимодействии с соответствующими антителами не дают видимой реакции осаждения /преципитации/, а сложные гаптены - дают /выпадает осадок/. Проникая в организм, гаптены могут соединяться с его белками /свободными или в составе клеток/ и становиться полноценными антигенами, иммунизируя организм. Это может приводить к патологическим состояниям /контактные дерматиты у рабочих на производстве антибиотиков или витаминов, аллергические реакции после введения лекарств; если гаптен имеет сродство к клеткам крови, может развиться анемия, лейкопения или пурпура/.

    Микробные антигены. К ним относят: целые микробные клетки /убитые и живые/, токсины, продукты распада клеток, извлекаемые из клеток фракции. В антигенной структуре микробной клетки различают: Н-антиген /белковый антиген жгутиков/, К-антиген /поверхностный белковый или полисахаридный антиген оболочки/, О-антиген /липополисахарид клеточной стенки, соматический антиген/, цитоплазматические антигены. Протективным антигеном микроба называют антиген с наибольшей антигенностью и иммуногенностью, который при введении способствует формированию стойкого иммунитета. Поэтому протективные антигены вводят в состав вакцин. Цели изучения микробных антигенов:

    - определение вида и варианта /идентификация/ возбудителя по антигенной структуре,

    - быстрая индикация /обнаружение/ микробов в исследуемом материале иммунологическими методами /при помощи иммуноглобулиновых препаратов

    - конструирование антигенных препаратов /диагностикумов, аллергенов/ для диагностики инфекционных заболеваний по иммунному ответу организма /серодиагностика - обнаружение антител, аллергодиагностика - обнаружение сенсибилизированных лимфоцитов,

    - создание вакцин и сывороток для профилактики и лечения инфекций.

    Препараты микробных антигенов можно получить из культуральной жидкости /секретируемые/ или путем разного рода воздействий на клетки /нагреванием - 0-антиген, обработкой формалином - Н-антиген; используют также ультразвуковую дезинтеграцию, фракционирование, химическую экстракцию и т.д./. Антигены можно создать в лабораторных условиях путём химического синтеза /синтетические антигены/.

    Антитела - это белки животного происхождения, образуемые лимфоидными органами позвоночных при внедрении антигенов и способные вступать с ними в специфическое взаимодействие. Они отличаются особым строением и свойствами, входят в состав гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови и поэтому их называют иммуноглобулинами.

    Свойства антител: специфичность и ряд физико-химических особенностей Специфичность - способность вступать в реакцию только с тем антигеном, который вызвал их образование.

    Физико-химические свойства; а/ относительная термостабильность, б/ относительная устойчивость к действию протеаз, в/ устойчивость к денатурации этанолом при 0-4°С, г/ осаждаются без денатурации нейтральными солями /сульфатом аммония и др./. Эти свойства используются при получении иммуноглобулиновых препаратов.

    Различают 5 классов иммуноглобулинов (Ig ), отличающихся по массе /150 - 900 КД/, физико-химическим свойствам, строению и функциональным особенностям: G , М, А, Е, Д. Основную массу сывороточных иммуноглобулинов составляют антитела трёх классов: IgG /70-80%/, IgA /10-15%/ и IgM /5-10%/; остальные / IgE и IgD / - 0,2 %.

    Строение иммуногдобулина /IgG , мономер/. IgG состоит из 4 полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями: пары идентичных тяжёлых /50 КД/ и пары идентичных лёгких /23 КД/ цепей с шарнирным участком в середине молекулы. При обработке протеолитическим ферментом папаином IgG распадается на 3 фрагмента: 2 идентичных с активными центрами /антидетерминантными группами/ - Fаb1 и Fаb2 , способных вступать в реакцию с антигеном, и фрагмент Fс /кристаллизующийся, константный/, не вступающий в связь с антигеном. Свободные концы /активные центры/ обоих Fab фрагментов составлены из вариабельных участков - тяжелой и легкой цепи. Конфигурация активного центра повторяет пространственную структуру антигенной детерминанты в виде полости /как перчатка повторяет форму руки/. Остальные участки молекулы константны т.е. имеют одинаковые аминокислотные последовательности у антител разной специфичности. Этими участками /Fс/ антитела могут адсорбироваться, например, на специальных рецепторах иммуноцитов.

    IgG двухвалентны – имеют 2 активных центра, IgM пятивалентны – имеют 5 активных центров/ пентамер /.

    Краткая характеристика классов иммуноглобулинов.

    IgC - сывороточные антитела /150 КД/ , в большом количестве образуются при повторном поступлении антигена, проходят через плаценту, высокоспецифичны, нейтрализуют микробные частицы и токсины, взаимодействуют с гаптенами.

    IgM - сывороточные антитела /900 КД/, появляющиеся в 1-е дни после 1-го контакта с антигеном, менее специфичны, чем IgG , не проходят через плаценту, но могут быть в секретах на слизистых оболочках, активно связывают комплемент, участвуют в лизисе клеток.

    IgA - содержатся в сыворотке крови /мономер, 170 КД/ и в секретах /молоке, на "слизистых оболочках - димер, 430 КД/. При прохождении /из кровеносного русла/ через эпителий они приобретают "секреторный компонент", который предохраняет молекулу от разрушения ферментами секретов. IgA имеет большое значение в создании местного иммунитета, препятствуя адгезии микробов к эпителиоцитам и колонизации ими слизистых оболочек.

    IgE - сывороточные термолабильные антитела-реагины /190 КД/; обладают цитофильностью /фиксируются на клетках/, способствуя развитию аллергических реакций немедленного типа; не проходят через плаценту; усиливают проницаемость сосудов.

    IgD - сывороточные термолабильные антитела /180 КД/, функции которых

    уточняются.

    Различают полные и неполные антитела. Полные антитела имеют 2 или более валентности и образуют с антигеном комплексные соединения /сетевые структуры/. Так как I молекула антитела может связываться с 2 и более антигенами, то приводит к изменению физико-химического состояния антигена и видимым феноменам - агглютинации /образуются хлопья/, преципитации /выпадает осадок/ и др. Неполные антитела /блокирущие/ моновалентны, т.к. имеют I активный центр. Они не дают сетевых структур и не, обнаруживаются в прямых реакциях иммунитета /их обнаруживают непрямыми методами - путём нейтрализации антигена или в антиглобулиновом тесте Кумбса/.

    Динамика накопления антител различна в зависимости от того, первично или вторично поступает данный антиген в организм. При первичном иммунном ответе антитела могут быть обнаружены в крови через 3-4 дня после контакта с антигеном. Это латентная /индуктивная/ фаза иммуногенеза - период скрытого антигенного раздражения и кооперативного взаимодействия иммуноцитов, в результате чего из В-лимфоцитов образуются и накапливаются плазматические клетки, продуцирующие антитела /продуктивная фаза иммуногенеза/. Максимальное количество антител отмечается на 7-20 день; после этого наблюдается снижение титра до минимума, который наступает через 2-3 месяца. С начала продуктивной фазы (Образуются IgM , затем дополнительно продуцируются IgG и IgA, Вторичный иммунный ответ имеет следующие отличия: а/ укороченный латентный период, б/ более быстрый подъём концентрации антител,

    в/ более высокие значения максимальных титров /в 3 и более раз/

    г/ вырабатываемые антитела относятся к IgG . Способность к такому усиленному ответу сохраняется до нескольких лет и является одним из проявлений иммунологической памяти, которая поддерживается в организме за счет сенсибилизированных Т-лимфоцитов. Эти закономерности иммуногенеза лежат в основе современных методов вакцинации /ревакцинации/.

    studfiles.net

    Презентация на тему: Антигены и антитела

    Антигены -

    это вещества, несущие признаки генетической чужеродности и при введении в организм вызывающие развитие специфических иммунологических реакций (синтез антител, реакции клеточного иммунитета, повышенную чувствительность, иммунологическую толерантность, а также иммунологическую

    память).

    Гаптены (неполные антигены)

    это химические вещества с малой молекулярной массой, которые самостоятельно не вызывают иммунный ответ, но приобретают эту способность при конъюгации с высокомолекулярными белковыми носителями.

    Свойства антигенов.

    Генетическая чужеродностьМакромолекулярностьСпецифичность

    Классификация антигенов

    (по признаку генетической чужеродности)

    Тип антигенов

    Примеры

    Роль в развитии

     

     

    заболевания

    1.Аутоантигены

    Органоспецифические антигены

    Аутоиммунные болезни

     

    (щитовидная железа хрусталик)

    (тиреоидит)

    2.Идиотипы

    Специфические антигены антител,

    Регуляция синтеза антител

     

    синтезированных данным клоном

     

    3.Аллоантигены

    Антигены гистосовместимости,

    Реакции трансплантационного

    (изоантигены)

    группы крови

    иммунитета, гемолитическая

     

     

    болезнь новорожденных

    4.Эндогенные

    Почечные и сердечные антигены,

    Роль в патогенезе аутоиммунных

    ксеногенные

    перекрестно реагирующие с

    заболеваний (гломерулонефрит,

    антигены

    антигенами В-гемолитические

    коллагенозы)

     

    стрептококки

     

    5.Антигены

    Микробы, пища, пыльца, пыль,

    Инфекционные и аллергические

    различного

    лекарства и др.

    заболевания

    происхождения

     

     

    Специфичность антигенов -

    это способность индуцировать синтез антител, комплементарных к данному антигену

    Виды специфичности антигенов:

    видовая;групповаяорганная;тканеваяорганоидная

    дифференцировочная

    Тимусзависимые и тимуснезависимые антигены.

    •Тимусзависимые антигены - это антигены, индуцирующие гуморальный

    иммунный ответ

    с участием Т-

    лимфоцитов.

     

    •Тимуснезависимые антигены - это антигены, ответ на которые формируется без участия Т-клеток и его можно получить у бестимусных животных.

    Строение антигена

    В структурном отношении антиген состоит из 2-хчастей - высокомолекулярногоносителя и низкомолекулярной

    детерминантной группировки.

    Носителем

    является белок или полисахарид.

    Роль носителя состоит в стабилизации стереохимической структуры детерминанты в положении наиболее выгодном для соединения с рецепторной группой антитела.

    studfiles.net

    Лекция 5 Строение и свойства антител

    скачать файл

    ЛЕКЦИЯ 5

    Строение и свойства антител

    1 Молекулярная структура антител

    2 Физико-химические свойства антител

    3Антигенные свойства иммуноглобулинов, понятие об аллотипах, идиотипах и изотипах.

    Первое специфическое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 г. При этом о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. При электрофорезе сыворотки крови (1937 год), полученной от иммунизированных животных наблюдается значительное увеличение гамма-глобулиновой фракции. Адсорбция такой сыворотки антигеном, который был использован для иммунизации, снижает содержание белка в этой фракции до уровня, свойственного интактным животным.

    При анализе структуры и функции иммуноглобулинов следует различать два понятия: гетерогенность и вариабельность.

    Гетерогенность определяет свойства иммуноглобулинов, обусловленные константной (С) частью молекулы, т.е. теми структурными особенностями, которые позволяют делить всю группу этих белков на классы, подклассы, аллотипы и типы легких цепей. Гетерогенность подразумевает также различия в функциональной активности разных классов иммуноглобулинов за исключением их свойства специфического взаимодействия с антигеном.

    Вариабельность — это индивидуальная характеристика иммуноглобулинов, относящихся к одному и тому же классу или подклассу. Она проявляется в специфической антигенсвязующей активности и обусловлена меняющейся от белка к белку последовательностью аминокислотных остатков в N-концевой части молекулы. Два свойства иммуноглобулинов — гетерогенность и вариабельность — определяют функциональный дуализм данной группы белковых молекул

    Каждая иммуноглобулиновая молекула имеет активный (антигенсвязывающий) центр (паратоп) и участок, не связанный с основным антигенраспознающим свойством антител, но выполняющий эффекторные физиологические функции. Две молекулы иммуноглобулина, распознающие тот же самый антиген, могут проявлять разную физиологическую активность. В то же время иммуноглобулины, специфичные к разным антигенам, в физиологическом отношении могут быть идентичными.

    Антитела могут нейтрализовать токсины бактерий и вирусы (антитоксины и вируснейтрализующие антитела), осаждать растворимые антигены (преципитины), склеивать корпускулярные антигены (агглютинины), повышать фагоцитарную активность лейкоцитов (опсонины), связывать антигены, не вызывая каких-либо видимых реакций (блокирующие антитела), совместно с комплементом лизировать бактерии и другие клетки, например эритроциты (лизины). Молекулярная структура антител

    У млекопитающих известно пять классов иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgE и IgD, которые имеют общий план строения, но отличаются структурными особенностями тяжелых (Н) цепей.

    Первый шаг к пониманию строения иммуноглобулинов был сделан английским исследователем Р.Портером в 1959 г. Он продемонстрировал, что обработка кроличьих антител IgG-класса ферментом папаином расщепляет молекулу на два основных фрагмента с мол. массами 45 кД и 50 кД. Один из этих фрагментом сохранял способность связывать антиген и в силу этого получил название Fab-фрагмента (от англ. "antigen binding"). Второй фрагмент не взаимодействовал с антигеном. Его удалось легко кристаллизовать, что и послужило основанием для его обозначения как Fc-фрагмента (от англ. "ciystallizable"). В количественном отношении Fab-фрагментов в два раза больше, чем Fc-фрагментов. Естественно было предположить, что молекула IgG имеет два участка, которые взаимодействуют с антигеном, и один участок — антигенноинертный. Выяснено, что папаин разрушает иммуноглобулин в шарнирной области, выше межцепьевых, дисульфидных связей, что и приводит к образованию двух идентичных и одного отличающегося участков (рис.).

    При работе с пепсином выделен один двухвалентный антигенсвязывающий фрагмент. Часть молекулы IgG, соответствующая Fc-фрагменту, полностью разрушается. Получение двухвалентного фрагмента иммуноглобулина обеспечено действием пепсина на дистальный конец шарнирной области. В результате N-концевая половина молекулы остается нетронутой. Такой двухвалентный фрагмент обозначают как F(ab)2.

    меркаптоэтанол

    d:\иммунология\литература\media\image2/800/600/http/www.vmest.ru5.png

    Рис. Определение структуры АТ с помощью протеолитических ферментов

    Исследования Эдельмана, выполненные с использованием меркаптоэтанола и ряда других соединений, которые разрушают межцепьевые -S-S- связи, показали наличие в молекуле иммуноглобулина двух тяжелых (Н) цепей с мол. массой каждой из них около 50 кД и двух легких (L) с мол. массой 25 кД.

    Для получения информации о строении и молекулярных основах специфичности антител необходимо было иметь значительное количество полностью идентичных иммуноглобулинов. Исследования с сывороточными антителами от нормальных доноров не давали такой возможности, так как подобные антитела, являясь производными нескольких клеточных клонов, могли варьировать по тонкой специфичности антигенсвязывающего центра и, кроме того, относиться к различным классам иммуноглобулинов. Необходима была экспериментальная модель, позволяющая работать с иммуноглобулинами, продуцируемыми одним клоном клеток и в силу этого представляющими собой полностью идентичные молекулы. Такой моделью являются злокачественно трансформированные плазматические клетки больных миеломой.

    Изучение полной аминокислотной последовательности различных миеломных белков выявило принципиальные особенности в строении иммуноглобулинов. Иммуноглобулины разных классов характеризуются общим планом строения.

    d:\иммунология\литература\media\image2/800/600/http/www.vmest.ru6.pngНа рисунке представлена схема организации IgG.

    Этот иммуноглобулин содержит две тяжелые (Н) цепи и две легкие (L) цепи, которые объединены в четырехцепочечную молекулу посредством ковалентных, межцепьевых, дисульфидных связей (-S-S-).

    Каждая цепь включает вариабельную область (соответственно VL и VH для V- и Н- цепей), от которой зависит специфичность иммуноглобулинов как антител, и константную (С), подразделяющуюся на гомологичные участки: Сн1, Сн2, Сн3. L-цепь имеет один константный участок (C1). Между СН1 и Сн2 расположена так называемая шарнирная область, обогащенная пролиновыми остатками. Повышенноесодержание пролина в данной области обеспечивает конформационную гибкость молекулы, что необходимо для лучшего взаимодействия с антигенными детерминантами, более выраженными на поверхности клеток.

    Впервые в 1969 г., еще до получения рентгенострукгурных данных, Дж. Эдельман предположил, что каждый гомологичный участок организован в замкнутую сферу — домен, за счет внутри цепьевых дисульфидных связей, образующихся полуцистеиновыми остатками. Дисульфидная связь замыкает в петлю около 60 аминокислот. Приблизительно по 20 аминокислот, не входящих в замкнутую часть участка, служат для взаимодействия с соседними доменами.

    d:\иммунология\литература\media\image27.png

    Рис. Принцип доменной организации иммуноглобулинов.

    Цифры обозначают последовательность аминокислотных остатков в полипептидах Рентгеноструктурный анализ подтвердил общий принцип доменной организации полипептидных цепей иммуноглобулинов и вскрыл ряд тонких деталей строения.

    В пространственной организации IgG человека тяжелые и легкие цепи, взаимодействуя друг с другом, образуют плотно упакованную структуру с тремя частями: два Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент.

    d:\иммунология\литература\media\image29.png

    Рис. 2.7. Трехмерная структура IgG человека.

    Светлое и темно-серое изображение обозначают тяжелые цепи; светло-серое — легкие цепи; черное — углеводы ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

    Антигенсвязывающий участок, или активный центр антител, формируется при взаимодействии VH- и VL-доменов. Изменения в последовательности аминокислотных остатков этих доменов от белка к белку определяют собственно меняющуюся специфичность антител.

    Классификация V-доменов иммуноглобулинов

    Все V-домены делятся на три основные группы: для легких цепей κ- и λ-типов соответственно, и VH — для тяжелых цепей. Каждая группа включает в свою очередь несколько подгрупп: Vκ — три, Vλ —пять и VH — четыре. Белки одной подгруппы имеют около 75% идентичных остатков, тогда как белки разных подгрупп идентичны только в 50% положений. Число индивидуальных вариантов для всех четырех подгрупп VH — более 30000, для Vκ— более 1000.

    В общей линейной последовательности аминокислотных остатков V-доменов имеются положения консервативные, где замены одних аминокислот на другие незначительны или даже отсутствуют, и положения с частыми заменами. Эти последние получили название гипервариабельных участков.

    Количество гипервариабельных положений по отношению к количеству относительно инвариантных положений незначительно и составляет всего 15-20% от общего числа аминокислотных остатков V-домена.

    Пространственная организация антигенсвязывающего участка

    С помощью метода рентгеноструктурного анализа кристаллизованных белков выяснена "морфология" V-доменов.

    d:\иммунология\литература\media\image3/800/600/http/www.vmest.ru2.png

    Рис. Пространственное объединение гипервариабельных участков V-домене тяжелой цепи IgG человека (миеломного белка).

    Конформационная особенность V-домена состоит в том, что все гипервариабельные участки в результате формирования третичной структуры оказываются в непосредственной близости друг от друга (черные участки рисунка). Каркасные (инвариантные) участки взаимодействуют с соответствующими участками VL- домена при формировании антигенсвязывающего центра (заштрихованные участки рисунка)

    ГЕТЕРОГЕННОСТЬ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

    Принадлежность иммуноглобулинов к тому или иному классу и подклассу зависит от характерных особенностей строения константной (С) области Н-цепи (количества и последовательности аминокислотных остатков, молекулярной массы, количества доменов и межцепьевых дисульфидных мостиков, связывания олигосахаридов и др. свойств).

    Основные физико-химические и биологические свойства иммуноглобулинов человека

    Свойство IgM IgG IgA IgD IgE
    Молекулярная формула пентамер мономер мономер, димер

    и т.д.

    мономер мономер
    Обозначения:
    Н-цепи
    L-цепи
    Молекулярная формула
    Дополнительные цепи J-цепь J-цепь, секреторный компонент
    Подклассы IgG 1, IgG2, IgG3, IgG 4 IgA 1, IgA2
    Количество доменов 5 4 4 4 5
    Молекулярная масса 950 000 150 000 160 000 175 000 190 000
    Валентность антител
    Концентрация в сыворотке (мг/100 мл) 125±50 1250±300 210±50 4 0,03
    Процент от общего количества 5-10 75-85 7-15 0,3 0,003
    Период полураспада (дни) 5,1 23 5,8 2,8 2,5
    Скорость синтеза

    (мг/кг в день)

    6,7 33 24 0,4 0,016
    Агглютинирующая активность 100 1
    Фиксация комплемента + +
    Другие биологические свойства первичный иммунный ответ, ревматоидный фактор вторичный иммунный ответ; перенос через плаценту характерные антитела в секретах основная молекула поверхности лимфоцитов анафилаксия; аллергия

    Антигенная структура Как все белки, иммуноглобулины являются антигенами и по отношению к ним вырабатываются антииммуноглобулины, т. е. — антитела против антител.

    В молекулах иммуноглобулинов различают три вида детерминант:

    изотопические,

    аллотипические

    и идиотипические.

    Изотипические и аллотипические детерминанты локализованы в С-областях иммуноглобулинов и специфичны для Н- и L-цепей определенного типа.Дифференциация иммуноглобулинов на классы и подклассы зависит от различия строения тяжелых цепей. Известно 9 изотипов, характеризующихся тяжелыми цепями γl, γ2, γЗ и γ4, μ, α1 и α2, σ,ε.

    Изотипические детерминанты (изотип) разных классов иммуноглобулинов-идентичны для всех особей определенного вида;

    Аллотипические детерминанты ( аллотип) — кодируются аллельными генами и у одних особей имеются, а у других отсутствуют.

    Идиотипические детерминанты (идиотип)расположены в антигенсвязывающих центрах и часто ассоциированы с гипервариабельными участками иммуноглобулинов. Идиотип – особенности строения антигенсвязывающего центра, определяющие специфичность антитела. Антитела, относящиеся к одному и тому же изотипу, но выработанные на различные АГ, называются идоитипом.

    Идиотипические детерминанты Уникальны для структуры антигенсвязывающих центров определенных антител, имеются у отдельных индивидуумов популяции и выявляются с помощью антиидиотипических антител.

    Иммунизируя животных антителами с определенным идиотипом, можно получать антитела, специфически реагирующие с этим идиотипом (антиидиотипические АТ), причем антигенсвязывающие области антиидиотипических АТ будут фактически отражать структуру антигенной детерминанты, на которую был вызван синтез антител указанного идиотипа.

    ИС функционирует как развитая и устойчивая сеть идиотип-антиидиотип. Антиидиотипические АТ играют существенную роль в регуляции иммунного ответа.

    скачать файл

    www.vmest.ru


    Смотрите также