37.Общий план строения иммуноглабулинов.

Антитела (иммуноглобулины) – белки сыворотки крови, продуцируемые плазмоцитами в ответ на введение антигена; характерная особенность антител – строгая специфичность по отношению к введенному в организм антигену.

У млекопитающих известно пять классов иммуноглобулинов: IgM, IgG, 19A, 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 молекулярной массой 45 и 50 кДа. Один из этих фрагментов 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 Fс-фрагмент (от англ. - crystallizable).

В молярных величинах Fab-фрагментов содержалось в два раза больше, чем Fc-фрагментов. Пaпаин разрушает иммуноглобулин в шарнирной области, выше межцепьевых, дисульфидных связей, что и приводит к образованию двух идентичных и одного отличающегося участков. Опыты Ниссонова подтвердили это предположение. При работе с пепсином выделен один двухвалентный антиген связующий фрагмент.

Часть молекулы IgG, соответствующая Fс-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.

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

Исследования с сывороточными антителами от нормальных доноров не давали такой возможности, поскольку подобные антитела, являясь производными нескольких клеточных клонов, могли варьировать по тонкой специфичности антигенсвязующего центра и относиться к различным классам иммуноглобулинов. Необходима была экспериментальная модель, позволяющая работать с иммуноглобулинами, продуцируемыми одним клоном клеток и в силу этого представляющими собой полностью идентичныемолекулы. Такой моделью являются злокачественно трансформированные плазматические клетки больных миеломой. Больные данной формой рака имеют около 95 % иммуноглобулинов сыворотки крови, относящихся кодному клону - потомству одной исходной клетки. К клональным белкам относятся и белки Бенс-Джонса, названные по имени первооткрывателя. Эти белки представляют собой димеры легких цепей иммуноглобулинов L (L-цепи). Они обнаруживаются в большом количестве в моче больных миеломой и также являются удобным объектом для секвенирования. У мышей можно индуцировать миелому минеральными маслами. Существует большой набор клонированных плазмоцитов, продуцирующих соответствующие миеломные белки-иммуноглобулины. Эти линии клеток получили название MOPC's (от англ. - mineral оil induction plasmacytome cells).

Изучение полной аминокислотной последовательности различных миеломных белков выявило принципиальные особенности в строении иммуноглобулинов. Иммуноглобулины разных классов характеризуются общим планом строения. На рисунке 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 (VL и УН для L- и Н-цепей соответственно), от которой зависит специфичность иммуноглобулинов как антител, и константную (С), подразделяющуюся на гомологичные участки: Cнl, Сн2, СнЗ. L-цепь имеет один константный уча¬сток (CL).

Между Cнl и Сн2 расположена так называемая шарнирная область, обогащенная пролиновыми остатками. Повышенное содержание пролина в данной области обеспечивает конформационную гибкость молекулы, что необходимо для более успешного взаимодействия с антигенными детерминантами, представленными на поверхности чужеродных клеток, включая бактериальные частицы.

Впервые в 1969 г., еще до получения рентгеноструктурных данных, Дж. Эдельман предположил, что каждый гомологичный участок организован в замкнутую сферу - домен - за счет внутрицепьевых 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.

Домен состоит из двух слоев с b-складчатой структурой, один из которых построен из четырех антипараллельных сегментов, а второй - из трех сегментов. Слои ковалентно связаны дисульфидным мостиком примерно в середине домена. Общая пространственная организация IgG человека представлена на рисунке. Видно, что тяжелые и легкие цепи, взаимодействуя друг с другом, образуют плотно упакованную структуру с тремя частями: два Fab-фрагмента и один Fс-фрагмент.