Главная


Теория бизнес процессов в рыночной экономике http://www.econbook.ru/business

Структура иммуноглобулинов

Антителообразующие клетки продуцируют молекулы иммуноглобулинов (Ig) — группу белков с некоторыми общими особенностями структуры. Они могут быть мономерами либо полимерами, построенными из нескольких субъединиц. Каждая субъединица состоит из двух тяжелых (Н) и двух легких полипептидных цепей.

Структура молекулы иммуноглобулина

Структура молекулы иммуноглобулина

На схеме молекулы IgC обозначены цепи и домены, а также гипервариабельные участки вариабельных областей Н- и L-цепей. (Wasserman R. L., Сарга J. D. Immunoglobulins. In: The Glycoconjugates, ed. by M. I. Horowitz and W. Pigman. Academic Press, New York, 1977, pp. 323—348)

У каждого мономера или субъединицы имеются два антигенсвязывающих центра. Н- и L-цепи построены из нескольких доменов, каждый из которых состоит примерно из 110 аминокислотных остатков. L-цепи, среди которых различают два главных типа: χ и λ, построены из двух доменов. С-концевой домен у L-цепей одного типа имеет в основном одинаковое строение и носит название постоянной, или константной (С) области. N-концевой домен L-цепей варьирует у разных антител. Именно этот домен ответствен за построение участка связывания молекулы антитела. Ввиду разнообразия структуры его называют вариабельным (V) доменом. Вариабельность этого домена сосредоточена в основном в трех его участках, называемых гипервариабельными или определяющими комплементарность. В этих участках, по-видимому, содержатся те аминокислоты, из которых строится антигенсвязывающий участок антитела. Три гипервариабельных участка перемежаются со значительно менее вариабельными участками, названными каркасными. Таких участков четыре. Вариабельные области L-цепей (и Н-цепей) иммуноглобулинов можно подразделить на отдельные группы, исходя из структурного сходства их каркасных участков.

Н-цепи молекул иммуноглобулинов делятся на несколько классов, в том числе на классы μ, α и γ (которые сами распадаются на несколько подклассов), а также классы α и ε. Полная молекула иммуноглобулина, состоящая из одной или нескольких структурных единиц, в состав которых входит по две идентичные L- и Н-цепи, обозначается в соответствии с тем, какую Н-цепь она содержит. Таким образом, существуют IgM-, IgD-, IgG-, IgA- и IgE-антитела. Каждая Н-цепь построена из одного N-концевого V-домена и нескольких (обычно трех или четырех) С-доменов. В состав Н-цепей во многих случаях входит шарнирный участок, который, отделяя первый домен от второго, обусловливает гибкость молекулы. В результате два участка связывания, имеющиеся в отдельной субъединице, получают возможность относительного перемещения. V-область Н-цепи, подобно аналогичной области L-цепи, состоит из 1) трех гипервариабельных участков, образующих антигенсвязывающий участок антитела, и 2) четырех каркасных участков. Таким образом, антигенсвязывающий участок отдельной молекулы антитела образуют специализированные сегменты V-областей как Н-, так и L-цепей. Уникальность структуры V-областей (и Н-, и L-цепей) обусловливает наличие у них особых антигенных детерминант, называемых идиотопами.

Идиотопы

Идиотопы

Идиотопы. Молекулы антител имеют участки, связывающие антигенные детерминанты (эпитопы). Различные антитела отличаются друг от друга своими вариабельными областями и сами могут иметь антигенные свойства и вызывать образование антител. Антигенные детерминанты вариабельных областей антител называются идиотопа-ми. Они могут относиться к антигенсвязывающему участку (сайт-ассоциированные идиотопы) или не иметь к нему отношения (неассоциированные идиотопы).

Набор идиотопов на молекуле любого антитела обозначают как идиотип. Идиотопы могут быть построены из характерных участков У-областей только лишь Н-цепей или же L-цепей, но в большинстве случаев в образовании идиотопа участвуют обе цепи сразу. Некоторые идиотопы зависят от структуры антигенсвязывающего участка антитела, и если этот участок занят антигеном, то антиидиотопическое антитело уже не может реагировать с антителом, имеющим данный идиотоп. Такие идиотопы называют «сайт-ассоциированными». Другие идиотопы, по-видимому, не имеют такой тесной связи с антигенсвязывающими участками. Вполне возможно, что специфические для идиотопов Т-клетки и антитела играют важную роль в регуляции иммунной системы. Согласно теории иммунной сети, антиидиотипические антитела могут служить главными регуляторными элементами иммунной системы.

Константные области Н-цепей, будучи различными у разных классов иммуноглобулинов, определяют особые биологические функции каждого класса антител:
a) IgM-антитела могут активировать систему комплемента;
б) IgA-антитела секретируются в различные жидкости тела и обеспечивают секреторный иммунитет;
в) IgE-антитела прикрепляются к специфическим рецепторам на поверхности тучных клеток и базофилов; и если они связываются с антигеном, из клеток начинают высвобождаться заключенные в них биологически активные вещества, вызывая аллергические явления;
г) IgD-антитела функционируют почти исключительно в качестве мембранных рецепторов для антигена, и наконец,
д) IgG-антитела проявляют разнообразные виды активности, в том числе способность проникать через плацентарный барьер.

IgD-, IgG- и IgE-антитела, как правило, представляют собой мономеры, построенные из двух Н- и двух L-цепей. IgM-антитела построены из пяти таких мономеров, но в тех случаях, когда используются в качестве мембранных рецепторов, они бывают представлены лишь одним мономером. Антитела IgA-класса могут быть мономерными или полимерными. Молекулы антител, состоящие из нескольких мономеров, содержат дополнительную полипептидную цепь, так называемую J-цепь. удерживающую мономеры вместе.

Молекулы каждого класса иммуноглобулинов могут существовать как в виде секретируемых антител, так и в виде молекул, прикрепленных к клеточной мембране,— в этом случае они служат рецепторами В-лимфоцитов. Рецепторы подавляющего большинства В-лимфоцитов относятся к IgM- и IgD-классам. Способность иммуноглобулинов функционировать в виде секретируемых белков и в виде стабильных мембранных рецепторов обеспечивается структурными различиями в концевых участках этих двух разновидностей молекул. В мембранной форме имеются гидрофобный участок, встроенный в мембрану, и короткий цитоплазматический участок. Остальные области мембранных и секретируемых форм иммуноглобулинов в основном одинаковы. Именно эти химические особенности и обеспечивают сходство между рецепторами В-клетки и продуктом секреции тех антителообразующих клеток, которые из нее возникают.

Хотя отдельная В-клетка всегда экспрессирует один и тот же V-участок L- и Н-цепей, она способна «переключать» класс синтезируемого иммуноглобулина. Так, например, клетка, которая экспрессирует рецепторы IgM- и IgD-класса, может дифференцироваться в антителообразующую клетку, секретирующую IgA- (или IgG-, или IgE-) антитела. После переключения молекула иммуноглобулина содержит в основном такой же V-участок, какой был у IgM-и IgD-рецепторов данной клетки, за исключением лишь тех мутационных изменений, которые могут возникать в генах, кодирующих V-область.

Процесс переключения имеет фундаментальное значение для иммунной системы. Наиболее очевидное его следствие состоит в том, что ранние этапы иммунного ответа (как на протяжении жизни животного, так и в ответе отдельного клона) связаны преимущественно с IgM, в то время как на более поздних этапах преобладает один или несколько других классов иммуноглобулинов. Регуляторные процессы, контролирующие экспрессию разных классов иммуноглобулинов, пока еще очень плохо изучены. Накапливается все больше данных о том, что существует специализированная группа Т-клеток, управляющих экспрессией IgE- и IgA-антител. Они либо обеспечивают переключение клеток предшественников на экспрессию IgE- или IgA-антител, либо вызывают пролиферацию и дифференцировку уже переключенных клеток.