ИММУНОГЛОБУЛИНЫ
Иммуноглобулины
(Ig), выполняющие в организме функцию антител,
синтезируются плазматическими клетками, которые являются конечным этапом
дифференцировки В-лимфоцита, наступившей в результате антигенного стимула и
хелперного сигнала.
Иммуноглобулины представляют собой белки плазмы,
которые при
электрофорезе мигрируют как гамма-глобулины и образуют
диффузную полосу в гамма-области электрофореграммы, что подтверждает их
гетерогенность.
Иммуноглобулины относятся к полифункциональным
белкам и реализуют следующие основные функции: 1)
специфически распознают самые разнообразные антигены и гаптены (неполные антигены);
2) взаимодействуют с другими иммунокомпетентными клетками, имеющими к ним
соответствующие рецепторы; 3)активируют систему комплемента. Структуры,
ответственные за различные функции иммуноглобулинов, находятся на разных
участках молекул этих белков.
В
настоящее время известно пять основных классов иммуноглобулинов человека: IgM, и
На рис. 5 представлена структура молекулы
иммуноглобулина G. Как видно из рисунка,
мономерные единицы каждого из пяти классов иммуноглобулинов состоят из двух
идентичных тяжелых (Н) (от англ. heavy — тяжелый) и двух идентичных
легких (L) (от англ. light — легкий) цепей, которые удерживаются вместе
дисульфидными (ковалент-
ными) и нековалентными связями. Легкие цепи (L-цепи) представле
Fab — специфический участок, антигенсвязывающий
фрагмент; Fc —
неспецифический участок, функционально активная часть молекулы lg: фиксация
на мембранах клеток, связывание комплемента, проникновение через мембраны.
ны двумя типами: лямбда (X) и каппа (к), а тяжелые
(Н-цепи) — пятью: альфа (а), мю (и), гамма (у), дельта (б) и эпсилон (е). Тяжелые цепи
определяют класс иммуноглобулинов - А, М, G, D,
и Е.
Легкие цепи имеют молекулярную массу
приблизительно 2,3 • 104D и состоят примерно из 200
аминокислотных остатков. Отдельно взятая молекула иммуноглобулина любого
класса может содержать идентичные либо каппа-, либо лямбда- цепи, но никогда —
обе.
Тяжелые цепи имеют молекулярную массу
приблизительно вдвое большую (0,005—7 «10 D)
и состоят примерно из 400 аминокислотных остатков.
Как видно
из рис. 5, молекулы иммуноглобулинов состоят из двух видов фрагментов: Fab {fragment antigen binding, англ.) — антигенсвя-зывающего
и Fc {fragment crystalline, англ.) - кристаллизующегося. Если на молекулу IgG воздействовать папаином, она распадется на три
фрагмента: два Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент.
Область, в которой соединяются Fab- и Fc-фрагменты
молекул
иммуноглобулинов, называется шарнирной. За счет шарнирной области субъединицы
молекул иммуноглобулинов (цепи) обладают способностью к вращению по отношению
друг к другу, что обусловливает гибкость молекул иммуноглобулинов.
По первичной структуре тяжелых цепей 1§ делятся на подклассы. У
человека обнаружено четыре подкласса и два подкласса и У каждого человека
одновременно могут присутствовать все классы и подклассы Ь^, что само по себе
уже обусловливает гетерогенность всей популяции не касающейся, однако, их
специфичности к антигенам.
В то же время между Ь- и
Н-цепями есть определенное сходство, очень важное для всего комплекса
иммунологических реакций: обе они имеют вариабельную и константную область (см. рис. 5).
Вариабельная область ^ состоит из легких и тяжелых
цепей, различна для разных Ь^, и именно она отвечает за специфичность
І£ в
отношении определенного антигена. Принадлежность
І£ к тому
или иному классу не влияет на их специфичность к антигенам, но степень
специфичности различна у разных классов І# наиболее специфичны ДО, менее
І&4 и
еще меньше І^М.
После соединения с антигеном и
образования иммунного комплекса (ИК) молекула
І£ сохраняет
достаточно выраженную активность за счет второго, неспецифического, участка
молекулы - Бс.
Рс-констант-ная
область молекулы
І£ состоит
только из тяжелых цепей, не имеет
отношения к специфичности, но обусловливает ряд важных биологических
свойств І£, получивших название эффекторных.
Сложная и многогранная роль
І£, их
функциональная неоднозначность еще раз заставляют обратить внимание на
особенности их синтеза. Как указывалось выше, синтез иммуноглобулинов,
осуществляемый В-лимфоцитами, напрямую с . действием какого-либо антигена не
связан. Так,
в организме еще до появления того или иного антигена существуют клоны В-лимфоцитов,
которые способны продуцировать разнообразные по специфичности Синтез
І£
происходит постоянно и в определенной степени не зависит от действия
конкретного антигена.
При расщеплении молекул
иммуноглобулина пепсином образуются два фрагмента: Б(аЬ)2 и Рс. Двухвалентный Р(аЬ)2-фрагмент вследствие своей двухвалентное™ действует как полное антитело
и обладает способностью преципитировать или агглютинировать специфические
антигены.
Специфичность антител
обусловлена первичной последовательностью расположения аминокислот в
вариабельной области РаЪ-фрагмен-
та, которая, собственно, и обеспечивает связь с антигеном и поэтому
считается активным центром молекулы Ь^. Зоны повышенной изменчивости
аминокислот в вариабельных областях тяжелых и легких цепей названы гипервариабельными участками ("горячие точки")
(см. рис. 5). Считается, что этим обеспечивается разнообразие спектра специфичности
антител.
В Бе-фрагменте молекул 1§ расположены центры, ответственные за их разнообразные
биологические функции: 1)фиксацию
на лимфоцитах и фагоцитах; 2) связывание первого компонента системы комплемента;
3)транспорт через плаценту и другие биологические мембраны.
Способность 1£ связываться с антигенами
характеризуется следующими их свойствами: авидностью и аффинностью (или аффинитетом).
Прочность
связи антитела с соответствующим антигеном называется авидностью. Авидность (жадность) антител в
процессе иммунного ответа меняется и зависит от их валентности. В свою
очередь, валентность антител зависит от числа их активных центров. Так,
например, молекула двухвалентна, а — десятивалентна. Антитела с двумя
валентностями более полноценно связывают антиген, в отличие от
моновалентных
антител (неполных или блокирующих), которые не
способны самостоятельно вызвать агглютинацию или
преципитацию антигенов.
Точность
совпадения (сродства) пространственной конфигурации активного центра
иммуноглобулина с конфигурацией антигенной ' детерминанты обозначается
термином "аффинитет", или "аффинность антитела". Ее определяют как сумму
межмолёкулярных сил притяжения и отталкивания, возникающих при взаимодействии
антигенсвя-зывающего
центра
антител и антигенной детерминанты. Аффинность антител в процессе иммунизации
нарастает и обеспечивает более полную связь с антигеном.
Таким образом, прочность связи антител зависит как от аффинно-
сти, так и от валентности, приходящейся в среднем на одну молекулу
иммуноглобулинов. При равной аффинности авидность Ь>М будет
больше, чем поскольку
молекула Б£М десятивалентна, а —
двухвалентна.
Разнообразие иммуноглобулинов
вытекает из особенности их структуры. Иммуноглобулины имеют изотипические, аллотипические и
идио-типические характеристики.
Изотипы
отражают классоспецифические особенности иммуноглобулина данного
биологического вида. Изотипические различия иммуноглобулинов обусловлены
структурой тяжелых цепей, что как уже
говорилось, позволяет выделить пять классов
иммуноглобулинов разных изотипов: М, в, А, Е и Б.
