Лекция 4

Антитела.

Антитела – это иммунные белки, образующиеся в организме в ответ на поступление антигена и обладающие способностью специфически взаимодейст­вовать с ним. В физико-химическом отношении антитела представляют собой гаммаглобулины (гликопротеиновые молекулы.

Суммарное содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови составляет около 2,5% сухого остатка, т.е. более 1/3 всех белков крови.

Антитела (иммуноглобулины) вырабатываются В-лимфо-цитами (плазмо­цитами) в лимфоидных органах и местах скопления лимфоидной ткани, циркулируют в крови и жидкостях организма (лимфе, тканевой жидкости), а также содержатся в различных секретах организма (материнском молоке, сле­зе, слюне и др.).

Строение иммуноглобулинов.

Все иммуноглобулины человека построены однотипно и состоят из двух идентичных тяжелых полипептидных цепей (Н-цепей, Heavy chains) и двух идентичных легких полипептидных цепей (L-цепей, Light chains), которые свя­заны между собой посредством ковалентных дисульфидных мостиков (-S-S-) (Рис. 5-1.).

Р и с. 5-1. Структура IgG.

Молекулярная масса Н-цепи – 50 000 - 70 000, L-цепи – 20000-25000.

Существует 5 типов Н-цепей, которые получили название  (гамма),  (альфа),  (мю),  (эпсилон),  (дельта) и два типа L-цепей  (каппа) и  (лямбда).

Н-цепи, независимо от класса иммуноглобулинов, могут быть связаны ли­бо с каппа-, либо с лямбда-типом L-цепи. В соответствии с типом Н-цепи (, , , , ), существует пять классов иммуноглобулинов: Ig G, Ig M, Ig A, Ig D, Ig E. Каждый класс иммуноглобулинов обладает особыми свойствами и биологиче­ской активностью.

Каждая полипептидная L- и Н-цепь состоит из вариабельной области (V-области, V_L и V_H) и константной области (С-области, C_L и С_H) (Рис. 5-1).У каждой легкой цепи имеется одна V-область и одна С-область. У каждой тяжелой цепи имеется одна V-область и 3 или 4 гомологичные константные области. IgG, IgD, IgA имеют три константные области, Ig М, Ig E – 4 константные об­ласти.

Легкая цепь иммуноглобулинов образована 214 аминокислотными остат­ками. Первые 107 аминокислотных остатков формируют V-область, вторые 107 аминокислотных остатков (108-214) формируют С-область легкой цепи.

Тяжелая цепь IgG, IgD, IgA состоит из 450 аминокислотных остатков. V-область этих иммуноглобулинов образована 116 аминокислотными остатками, С-область включает около 334 аминокислотных остатков, ее гомологич­ные участки С_Н1, С_Н2, С_НЗ состоят примерно из 100-110 аминокислотных остатков.

Работы Портера, Ниссонова (1959-1963) выявили в молекуле иммуноглобулина несколько функционально активных сегментов (Рис. 5-3.). Так, обработ­ка IgG папаином выявила, что антитело состоит из трех функциональных фраг­ментов: двух Fab-фрагментов (Fragment antigen binding) и одного Fc-фрагмента (Fragment crystalline). Fab-фрагмент имеет молекулярную массу 50 000, струк­турно и функционально моновалентен, способен связывать антиген. Fc-фрагмент имеет мол. массу 60 000, состоит из двух Н-цепей (С_2, С_З доменов), связанных между собой дисульфидными связями. Fc-фрагмент обладает спо­собностью связывать комплемент, а также взаимодействовать с иммунокомпетентными клетками, связывая с ними антитела. При расщеплении молекулы иммуноглобулина пепсином образуется 2 функциональных фрагмента: F(ab)₂-фрагмент и pFc¹-фрагмент. F(аb)₂-фрагмент состоит из двух Fab-фрагментов связанных между собой дисульфидными мостиками. F(аb)₂-фрагмент имеет мо­лекулярную массу 100 000, двухвалентен, обладает во многом свойствами антитела (способен взаимодействовать с антигеном и преципитировать его); pFc¹-фрагмент представляет собой С-концевую область Fc-фрагмента, состоит из С-концевых областей двух Н-цепей, которые соединены между собой нековалентными связями.

Р и с. 5-3. Расщепление молекулы иммуноглобулина на отдельные пептидные цепи и протеолитические фрагменты.

Р и с. 5-4. Трехмерная структура IgG человека.

Р и с. 5-5. Упрощенное двухмерное изображение антигенсвязывающего центра.

Активный центр антитела. Важным свойством антитела является спо­собность распознавать и специфически взаимодействовать с антигеном. Активный центр антитела образован V-доменами Н- и L-цепей. (Рис. 5-3; 5-5). Изучение активного центра антитела показало, что он может быть образован 4-8 аминокислотными остатками гипервариабельных областей V-доменов Н- и L-цепей (Рис. 5-5.).

Большинство антител имеет два и более активных центра. Такие антитела называются полными.

Р и с. 5-6. Пространственное объединение гипервариабелъных участков V-доменов тяжелой цепи IgG человека

Способность антитела связывать определенное количество антигенных детерминант определяется понятием валентность. Валентность антитела, как правило соответствует числу активных центров AT. Молекула иммуноглобулина, связывающая две антигенные детерминанты – двухвалентна, молекула иммуноглобулина, связывающая 5 антигенных детерминант – пятивалентна. Часть иммуноглобулинов имеют один ак­тивный центр и способны связывать одну антигенную детерминанту. Такие моновалентные антитела называются неполными антителами

Р и с. 5-7. Структура глобулярных доменов легкой цепи по данным рентген-структурного анализа.