Ang mga antibodies at antigens ay nakikipag-ugnayan sa katawan kapag nagpakita ng immune response. Gayunpaman, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang huli ay maaaring maging sanhi ng isang estado ng tinatawag na tiyak na kawalan ng pananagutan - pagpapaubaya. Ang mga antibodies at antigens ay nag-aambag sa pagbuo ng immunological memory. Susunod, isaalang-alang ang pangalawang uri ng mga sangkap. Sa artikulo ay malalaman natin kung ano ang isang antigen.

Pangkalahatang Impormasyon

Ano ang isang antigen? Sa madaling salita, ang mga ito ay karaniwang mga dayuhang compound. Kabilang dito ang polysaccharides, protina at ang kanilang mga complex. Kapag binago ng kemikal na pagbabago, maaaring makuha ang mga "conjugated" na sangkap. Ang ganitong mga compound ay maaaring mabuo batay sa mga protina na direktang nabibilang sa tatanggap mismo. Ang isang autologous substance na na-chemically o physically denatured ay maaari ding gawing antigen.

Kahulugan

Ang mga biopolymer o ang kanilang mga sintetikong analogue na maaaring magdulot ng immune response ay maaaring tumagos sa katawan. Ang mga compound na ito ay tinatawag na antigens. Nag-aambag sila sa paggawa ng mga thymic effector cells. Ang mga antibodies na lumalabas laban sa background ng isang immune reaction ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isang partikular na paraan sa mga antigens o mga kemikal na compound na may katulad na istraktura. Kung ang huli ay hindi pumukaw ng isang nagtatanggol na tugon, kung gayon sila ay tinatawag na haptens. Sila ang pumupukaw ng immunological tolerance. Ang mga sintetikong polypeptide ay may kakayahang magdulot ng proteksiyon na reaksyon, na kumikilos bilang mga antigen ng protina. Gayunpaman, ang kanilang pangunahin at spatial na istraktura ay hindi kailangang maging katulad ng anumang partikular na compound ng protina. Ang isang mahalagang kadahilanan sa pagpapakita ng mga antigenic na katangian sa mga sangkap na ito ay ang pagbuo ng isang matatag na istraktura ng spatial. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga polimer na nabuo mula sa isang solong amino acid (homopolymer) ay walang mga katangian upang mag-udyok ng isang immune response. Lumilitaw ang mga kakayahan ng antigenic sa polypeptides, ang pagbuo nito ay kinabibilangan ng 2 amino acids.

Mga tanong sa pananaliksik

Ano ang isang antigen? Tinatawag ng klasikal na immunology ang gayong sangkap na isang buong selula ng pinagmulang hayop o bacterial. Gayunpaman, hindi ito totoo mula sa isang kemikal na pananaw. Sinabi sa itaas kung ano ang isang antigen ay mahalagang. Ito ay hindi isang cell kung saan mayroong isang malaking halaga ng mga nucleic acid, protina, polysaccharides. Ang mga purified human antigens ay maaaring gamitin upang mahikayat ang immune response. Bukod dito, ito ay magiging tiyak para sa isang partikular na biopolymer. Isinasaalang-alang ang isang purified na istraktura bilang isang indibidwal na antigen, anumang kumbinasyon ng mga ito ay dapat na inilarawan bilang isang pamilya ng mga indibidwal na compound. Maaaring gamitin ang terminong ito kapag tumutukoy sa isang kusang pinagsama-samang partikular na biopolymer. Ang ilang mga antigen ng mga virus o bakterya ay maaaring magsilbi bilang isang halimbawa. Kaya, ang flagella ng mga gramo-negatibong microorganism ng genus Salmonella, ang flagellin ay matatagpuan pareho sa polymerized at monomeric form. Sa parehong mga kaso, ang antigen na ito ay maaaring mag-udyok sa pagbuo ng mga antibodies, sa kabila ng katotohanan na ang mga kondisyon para dito ay iba. Sa partikular, ang fellagelin polymer ay thymus-dependent, habang ang monomer ay thymus-dependent.

Kaugnayan sa bigat ng molekular

Ito ay maitatag lamang kapag inihahambing ang mga sangkap ng parehong klase. Halimbawa, nalalapat ito sa iba't ibang mga protina na may parehong uri ng tertiary at pangalawang istruktura: fibrillar at globular. Sa ganitong mga kaso, posible na magtatag ng isang direktang ugnayan sa pagitan ng kakayahan ng polimer na mag-udyok sa pagbuo ng mga antibodies at ang molekular na timbang nito. Ang pattern na ito, gayunpaman, ay hindi ganap. Sa iba pang mga bagay, nakasalalay ito sa iba pang mga katangian ng tambalan, parehong kemikal at biyolohikal.

Ang antas ng pagpapakita ng mga katangian

Ang kalubhaan ng mga antigenic na katangian ng mga protina, na siyang pinakamalawak at makabuluhang klase, ay depende sa antas ng evolutionary remoteness ng donor kung saan nakuha ang tambalan at ang tatanggap kung saan ito pinangangasiwaan. Ito ay magiging tama lamang kung ang parehong uri ng mga sangkap ay ginagamit sa pagtatasa. Halimbawa, kung ang mga daga ay nabakunahan ng rat at human serum albumin, kung gayon ang unang tugon ay magiging mas malinaw. Kung ang biopolymer ay lubhang sensitibo sa pagkasira, kung gayon ang mga katangian nito ay hindi gaanong malinaw kaysa sa isang sangkap na mas lumalaban sa enzymatic hydrolysis. Kaya, sa kaso ng paggamit ng mga sintetikong polypeptides o mga conjugates ng protina bilang antigens, ang tugon sa sangkap na naglalaman ng hindi likas na D-amino acid ay magiging mas malinaw. Ang mapagpasyang papel sa pagpapakita ng immune response ay itinalaga sa genotype ng tatanggap.

Mga pangkat ng determinasyon

Tinutukoy nila ang mga molecular region ng isang biopolymer, ang synthetic analogue nito, o isang conjugated antigen, na kinikilala ng mga antigen-binding B-lymphocyte receptors at antibodies. Ang isang molekula ay karaniwang naglalaman ng ilang mga determinant na grupo na naiiba sa kanilang istraktura. Ang bawat isa sa kanila ay maaaring ulitin nang maraming beses. Kung mayroon lamang isang grupo na may isang tiyak na istraktura sa molekula ng tambalan, ang pagbuo ng mga antibodies laban dito ay hindi mangyayari. Sa proseso ng pagtaas ng magkaparehong mga kumplikado, tataas din ang immune response sa kanila. Gayunpaman, ang prosesong ito ay magpapatuloy hanggang sa isang tiyak na punto, pagkatapos nito ay bababa at maaaring hindi na maobserbahan sa ibang pagkakataon. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinisiyasat sa proseso ng paggamit ng conjugated antigens na may iba't ibang bilang ng mga substituent na nagsagawa ng gawain ng determinant group. Ang kawalan ng immune response sa mga biopolymer na may tumaas na epitope density ay dahil sa activation mechanism ng B-group lymphocytes.

Kanser-embryonic antigen

Ito ay isa sa mga uri ng normal na mga protina ng tisyu, na sa mga malusog na tao ay ginawa sa isang maliit na halaga ng mga selula ng ilang mga organo. Ang CEA sa kemikal na istraktura nito ay isang kumbinasyon ng carbohydrates at protina. Ang layunin nito sa mga matatanda ay hindi alam. Gayunpaman, sa panahon ng pagbuo ng intrauterine, ito ay lubos na masinsinang na-synthesize ng mga organo ng sistema ng pagtunaw, habang nagsasagawa ng mga mahahalagang gawain. Ang mga ito ay nauugnay sa pagpapasigla ng pagpaparami ng cell. Ang cancer-embryonic antigen ay napansin sa mga tisyu ng mga organ ng pagtunaw, ngunit sa isang medyo maliit na halaga. Ang pangalan ng oncommarker na ito ay bahagyang nagpapakilala sa biyolohikal na kalikasan nito, ngunit sa karamihan ay mayroon pa rin itong mga katangian na mahalaga sa isang pag-aaral sa laboratoryo. Ang terminong "embryonic" ay nauugnay sa mga physiological na gawain sa panahon ng pag-unlad sa panahon ng prenatal, ang "antigen" ay nagpapahiwatig ng posibilidad na makilala ito sa biological media gamit ang immunochemical na paraan ng pagbubuklod. Kasabay nito, hindi ito nagpapakita ng anumang mga katangian nang direkta sa katawan. Karaniwan, sa isang malusog na katawan, ang konsentrasyon ng CEA ay medyo mababa. Laban sa background ng proseso ng oncological, ang antas nito ay tumataas nang husto, na umaabot sa medyo mataas na mga rate. Sa pagsasaalang-alang na ito, ito ay nailalarawan bilang isang tissue marker ng oncological pathologies, o isang tumor marker.

antas ng CEA

Ang pagsusuri ng antigen ay ginagamit sa pagsusuri ng iba't ibang mga malignant neoplasms, pangunahin ang kanser sa tumbong at colon. Ang pag-aaral ay isinasagawa sa mga unang yugto ng mga pathologies, sa proseso ng pagsubaybay sa kurso ng sakit at pagsubaybay sa pagiging epektibo ng mga therapeutic na hakbang. Laban sa background ng kanser sa colon at tumbong, ang pagsusulit ay may pinakamataas na sensitivity. Ito ang nagpapahintulot na magamit ito sa pangunahing pagsusuri. Matapos ang matagumpay na pagkumpleto ng operasyon upang alisin ang buong tissue ng tumor, ang konsentrasyon ng CEA ay babalik sa normal pagkatapos ng maximum na dalawang buwan. Ang mga regular na pagsusuri ay kasunod na nagpapahintulot sa pagsusuri ng kondisyon ng pasyente pagkatapos makatanggap ng paggamot. Ang pagtuklas ng isang mataas na antas ng CEA ay nagbibigay-daan sa napapanahong pagtuklas ng isang pag-ulit ng patolohiya. Sa isang pagbawas sa nilalaman ng antigen laban sa background ng therapy, napagpasyahan ng mga eksperto na ang pagiging epektibo ng therapeutic effect.

Nakataas na konsentrasyon ng CEA: isang hanay ng mga pathologies

Gayunpaman, ang pagsusulit ay hindi itinuturing na ganap na tiyak para sa mga tumor. Ang isang pagtaas sa antas ng CEA ay maaaring maobserbahan laban sa background ng iba't ibang mga sakit ng mga panloob na organo, na may isang nagpapasiklab at iba pang kalikasan. Sa 20-50% ng mga pasyente na may benign pathologies ng pancreas, bituka, baga at atay, ang konsentrasyon ng antigen ay bahagyang tumataas. Ang parehong ay sinusunod laban sa background ng cirrhosis, talamak na hepatitis, ulcerative colitis, cystic fibrosis, emphysema, brongkitis, Crohn's disease, pancreatitis, pneumonia, autoimmune disease, tuberculosis. Bilang karagdagan, ang pagtaas sa antas ay maaaring hindi sanhi ng isang sakit, ngunit, halimbawa, sa pamamagitan ng regular na pag-inom o paninigarilyo.

Mga tampok ng pagsasalin ng dugo

Ang pangunahing isa ay ang pagtitiyak at sariling katangian na taglay ng mga erythrocyte antigens. Kung ang mga biopolymer ng tatanggap at ng donor ay hindi magkatugma, ito ay mahigpit na ipinagbabawal. Kung hindi man, ang mga proseso ng pathological at maging ang pagkamatay ng pasyente ay hindi maiiwasan. Sa immunogenetics, ang mga pamamaraan ay ginagamit upang subukan at pag-aralan ang mga erythrocyte antigens. Kabilang dito, sa partikular, ang hemolysis, precipitation, at agglutination reactions. Ang mga erythrocyte genes ay ipinakita bilang kumplikadong biopolymer macromolecules. Nag-iipon sila sa stroma (shell) at pinagsama sa iba pang mga molekula ng mga compound. Ang bawat indibidwal ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang indibidwal na komposisyon ng kemikal at sarili nitong istraktura.

Mga antigen- ito ay mga sangkap o mga anyo ng mga sangkap na, kapag ipinakilala sa panloob na kapaligiran ng katawan, ay may kakayahang mag-udyok ng immune response sa anyo ng paggawa ng mga tiyak na antibodies at / o immune T-lymphocytes (R. M. Khaitov).

Ang terminong antigen (anti - laban, gene - isang discrete unit of heredity) ay kumakatawan sa isang bagay, na ang istraktura ay sumasalungat sa namamana na impormasyon ng host organism. Ang pangalan na ito ay hindi ganap na tama, dahil ang sariling mga istraktura ng macroorganism ay maaari ding magkaroon ng mga antigenic na katangian. Ang mga ito ay tinatawag na autoantigens. Mas tamang isaalang-alang na ang isang antigen ay isang sangkap na may kakayahang magbigkis ng mga antigen-recognizing receptors ng mga immunocompetent cells, i.e. Ang antigenicity ay tinutukoy hindi sa pamamagitan ng mga panloob na katangian ng antigen mismo, ngunit sa halip ng kakayahang makilala ito (kilalanin bilang isang antigen) ng mga selula ng immune system ng host organism, samakatuwid ang terminong immunogen ay mas tama, ibig sabihin. na kapag ito ay pumasok sa macroorganism, ang sangkap na ito ay may kakayahang magdulot ng immune response. Sa partikular, ang immune system ay nagbibigay ng synthesis ng mga espesyal na glycoproteins (antibodies) na maaaring partikular na magbigkis ng ilang immunogens.

Ayon sa istrukturang kemikal, ang mga antigens (immunogens) ay maaaring mga protina, glycoproteins, lipoproteins, polysaccharides, phospholipids at glycolipids. Ang pangunahing kondisyon ay isang sapat na timbang ng molekular, dahil sa kung saan ang mga antigen ay mga macromolecule. Kung hindi man, ang immune system ay hindi kahit na "suriin" ang pagkakaroon ng mga antigenic properties sa isang dayuhang sangkap. Ang katotohanan ay para sa pag-activate ng mga lymphocytes, kinakailangan ang isang paunang paglalahad ng tinatawag na mga pre-immune na reaksyon, ibig sabihin, ang aktibidad ng mga phagocytic cells. Kinukuha ng huli ang mga integral na bagay o macromolecules at binago ang mga ito mula sa isang corpuscular (corpuscle - particle) sa isang molecular form na naa-access para sa pagkilala ng mga immunocompetent na mga cell.

Hapten

Sa mga bihirang kaso, posibleng mag-udyok ng immune response sa mababang molekular na timbang na mga compound. Upang makamit ang tamang molekular na timbang, ang isang dayuhang mababang molekular na timbang na sangkap ay dapat na conjugated sa isang macromolecule ng host organism. Sa totoo lang, ang naturang immunogen ay tinatawag na hapten (hindi kumpletong antigen), at ang macromolecule ay tinatawag na carrier. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga sangkap na ito, nagiging posible na makilala ang buong kumplikadong nabuo, na may sapat na timbang ng molekular. Sa kasong ito, ang immune response ay nakadirekta kapwa laban sa hapten at laban sa sarili nitong macromolecule na nakagapos sa hindi kumpletong antigen. Ito ay maaaring humantong sa nakakapinsala sa sarili na mga tugon sa immune, na tinutukoy bilang autoimmune.

Ang mga pathogen ay karaniwang tinatawag na mga integral na bagay (isang bacterial cell, isang virus, isang dust particle, atbp.), Na, kapag sila ay pumasok sa katawan, ay humantong sa mga pathological na pagbabago dito. Karaniwan, ang isang pathogen ay naglalaman ng maraming antigens. materyal mula sa site

Isipin na ang isang pathogenic bacterium ay sumalakay sa katawan ng tao. Ang bacterial cell ay may maraming mga molekula sa ibabaw na gumaganap ng iba't ibang uri ng mga function. Ang lahat ng mga ito ay isang phenotypic na pagpapakita ng bacterial genome, i.e. sila ay nailalarawan sa pamamagitan ng alienness. Ngunit malayo sa bawat isa sa mga istrukturang pang-ibabaw na ito ay may mga antigenic na katangian, dahil ang mga molekulang iyon lamang ang nakilala bilang mga antigen, kung saan sa panahon ng pagsalakay ng pathogen ay mayroong mga immunocompetent na mga cell na may mga pantulong na antigen-recognizing receptors. Samakatuwid, ang antigenic spectrum ng isang partikular na pathogen ay tinutukoy ng kasalukuyang estado ng immune system ng host organism at maaaring mag-iba hindi lamang sa mga kinatawan ng isang biological species, kundi pati na rin sa isang partikular na organismo sa iba't ibang panahon ng ontogenesis. Ipinapaliwanag nito ang mataas na indibidwalidad ng immune response, dahil ang mga immune response na nakadirekta laban sa iba't ibang istruktura ng pathogen ay hindi pantay na nakakapinsala dito.

MGA ANTIGEN(Greek anti-laban + gennaö lumikha, gumawa) - anumang sangkap na, pagpasok sa katawan sa pamamagitan ng parenteral ruta, nagiging sanhi ng isang tiyak na immunological tugon, manifested sa pagbuo ng mga tiyak na antibodies. Ang pagpasok ng mga antigen sa katawan ay maaaring sinamahan ng paglitaw ng isang estado ng pagpapaubaya sa sangkap na ito (tingnan ang Immunological tolerance) o isang pagtaas sa pagiging sensitibo sa antigen na ito. (tingnan ang Allergy).

Ang tiyak na antigen ay maaaring isang tiyak na molekular na homogenous na sangkap. Gayunpaman, ang mga antigenic na katangian ng mga indibidwal na sangkap ay ipinahayag din kung sila ay bahagi ng mga kumplikadong mixtures at system. Samakatuwid, sa klinika ng mga nakakahawang sakit, sa laboratoryo at epidemiological na kasanayan, ang terminong "antigen" ay kadalasang ginagamit na may kaugnayan sa mga kumplikadong sistema tulad ng microbial, halaman at mga selula ng hayop, mga extract ng tissue, biological fluid, atbp., habang tumutukoy sa indibidwal na nakapaloob sa mga sistemang ito ng mga antigens. Ang terminong "antigen" ay kadalasang ginagamit upang tumukoy sa mga sangkap na, hindi katulad ng mga ganap na antigen, ay hindi nakapag-iisa na pasiglahin ang synthesis ng mga antibodies (tingnan) sa katawan, ngunit maaaring partikular na tumugon sa mga nabuo nang antibodies. Sa immunology, isang espesyal na termino ang pinagtibay para sa kahulugan ng mga naturang sangkap - haptens (tingnan).

Sa pamamagitan ng kanilang likas na katangian, ang mga antigen ay mga high-molecular polymers na natural na pinagmulan o artipisyal na synthesize. Ang mga protina, polypeptides, polysaccharides, at gayundin, marahil, ang mga high-polymeric nucleic acid at mga kumplikadong compound ng mga sangkap na ito ay may mga katangian ng ganap na antigens.

Ang antigenicity ay tinutukoy hindi lamang sa pamamagitan ng mga katangian ng kemikal na istraktura ng mga sangkap, ngunit depende rin sa mga species ng nabakunahan na hayop at ang genetic na konstitusyon nito (tingnan ang Immunogenetics). Ang parehong substansiya, na hindi antigenic na may kaugnayan sa mga hayop ng isang species, ay nagdudulot ng partikular na immunological reaction kapag ibinibigay sa mga indibidwal ng ibang species. Kaya, ang polysaccharide dextran ay hindi isang antigen para sa mga kuneho, at kapag ibinibigay sa isang tao, pinasisigla nito ang synthesis ng mga tiyak na antibodies kahit na pagkatapos ng isang solong iniksyon. Bukod dito, sa loob ng parehong species, may mga indibidwal na matigas ang ulo (hindi gumagawa ng mga antibodies) at, sa kabaligtaran, lubhang sensitibo sa isang ibinigay na antigen.

Ang antigenicity bilang isang biological phenomenon ay kamag-anak, at para sa pagsasakatuparan ng ari-arian na ito, ang pagtagos ng isang sangkap sa panloob na kapaligiran ng isang immunocompetent na organismo na sensitibo sa sangkap na ito ay kinakailangan.

Sa kabila ng malaking bilang ng mga katotohanan na nakuha sa kurso ng pag-aaral ng kemikal ng mga antigens, ang immunology ay hindi pa umabot sa ganoong antas na posible na gumawa ng isang kumpletong listahan ng mga tampok na physicochemical ng istraktura ng mga sangkap na lumikha ng kinakailangang batayan para sa. ang paglitaw ng mga antigenic na katangian. Gayunpaman, ang ilang mga tampok ay kilala na makilala ang mga antigenic na sangkap mula sa mga hindi antigenic, halimbawa, ang mga sangkap na nailalarawan, bilang isang panuntunan, sa pamamagitan ng isang mataas na molekular na timbang na 10,000 pataas, ay may mga katangian ng ganap na antigens.

Ang mga functional na aktibong protina ay binubuo ng mga subunit - mga polypeptide chain na konektado sa isa't isa sa isang solong molekula sa pamamagitan ng disulfide o hydrogen bond. Ang dissociation ng mga bond na ito sa ilang mga kaso ay humahantong sa isang paglabag sa antigenic specificity. Kaya, ang enzyme lactate dehydrogenase (molecular weight 135,000) ay binubuo ng apat na subunit ng dalawang genetically different type. Hindi tulad ng katutubong enzyme, ang dissociated polypeptide subunits ay hindi lamang hindi makapag-udyok sa synthesis ng mga tiyak na antibodies, ngunit hindi rin tumutugon sa antiserum laban sa katutubong enzyme.

Ang hitsura ng kakayahan ng antigenic na may pagtaas sa molekular na timbang ng mga sangkap ay katangian hindi lamang para sa mga protina, kundi pati na rin para sa polysaccharides. Ang isang pag-aaral ng iba't ibang paghahanda ng dextrans na may molekular na timbang na 10,000 hanggang 200,000 ay nagpakita na ang pagpapasigla ng antibody genesis sa mga tao ay sanhi ng dextrans na may molekular na timbang na hindi bababa sa 50,000. Kasabay nito, mali na ipalagay na ang mataas na Ang molecular weight ay isang ipinag-uutos na pag-aari ng isang antigen. Kaya, ang sulfonated polystyrene - isang high molecular weight polymer - ay walang antigenicity. Ang mga nucleic acid, sa kabila ng kanilang mataas na molekular na timbang, ay mas mahinang antigens kaysa sa mga protina. Ang serum albumin at hemoglobin ay may parehong molekular na timbang (mga 70,000), ngunit ang kakayahang magbuod ng pagbuo ng mga antibodies sa hemoglobin ay hindi gaanong binibigkas kaysa sa albumin.

Ang isang malinaw na pagbubukod sa itaas ay ang mga antigenoactive na sangkap, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mababang molekular na timbang: glucagon, pancreatic hormone (molecular weight 3800) at iba pa, ang antigenic effect na kung saan ay ipinahayag sa panahon ng pagbabakuna sa mga adjuvants (tingnan). Bukod dito, ang mga sintetikong polypeptide na may molekular na timbang na 4000 at 1200 ay maaaring magkaroon ng mga katangian ng immune.

Bilang karagdagan sa laki ng molekula, ang antigenicity ng isang sangkap ay natutukoy din ng isang bilang ng iba pang mga katangian nito. Ang isa sa mga kinakailangang katangian ng antigens ay pinaniniwalaan na ang katigasan ng istraktura ng mga bumubuo nito na determinant na grupo. Kaya, ang gelatin, na isang mahinang antigenic na protina na na-denatured sa pamamagitan ng pag-init, ay walang nakapirming panloob na istraktura; naglalaman ito ng maraming glycine, na walang mga side group sa α-position, na ginagawang posible na paikutin nang longitudinally. Kung, gayunpaman, ang mga grupo ng kemikal ay ipinakilala sa molekula ng gelatin, na nagpapataas ng katigasan ng istraktura nito (tyrosine, tryptophan, phenylalanine), kung gayon ito ay mako-convert sa isang medyo malakas na antigen. Ang mga katulad na data ay nakuha sa pag-aaral ng mga antigenic na katangian ng synthetic polypeptides. Ang mga singsing na Pyranose o furanose ay maaaring tumaas ang tigas ng mga molekula sa polysaccharide antigens.

Ang pag-aaral ng mga artipisyal na polypeptides ay naging posible upang maitaguyod ang papel ng ilang mga amino acid sa pagpapakita ng mga antigenic na katangian ng mga sangkap. Kapag inihambing ang polypeptides glu58-, tyr4-, glu57-, lys38-, ala5-, ipinakita na ang alanine, tulad ng tyrosine, ay nagpapahusay sa mga immunogenic na katangian ng polypeptide. Ang pagbawas sa epekto ng glutamic acid sa antigenicity ng polypeptide matapos ang pagpapakilala ng isang maliit na halaga ng tyrosine sa komposisyon nito ay naitatag.

Hindi gaanong malinaw ang tanong ng kahalagahan ng mga sisingilin na grupo para sa pagpapakita ng antigenicity. Ayon sa ilang mga mananaliksik, ang NH 3 + -grupo ay kinakailangan upang matiyak ang antigenic na aktibidad ng polypeptides. Gayunpaman, naniniwala ang iba pang mga mananaliksik na sa mga sintetikong polypeptides na hindi naglalaman ng mga sisingilin na grupo pagkatapos ng deamination, ang kakayahang mag-udyok ng antibody synthesis ay hindi lamang napanatili, ngunit pinahusay pa.

Ang pag-aari ng antigens ay ang kanilang kakayahang sumailalim sa mga metabolic na proseso sa katawan. Kaugnay nito, ang data sa papel ng optical isomerism ng mga amino acid sa pagtukoy ng antigenicity ng isang sangkap ay interesado. Tulad ng nangyari, ang mga polypeptide na binuo mula sa mga L-amino acid ay mga aktibong stimulator ng genesis ng antibody, habang ang mga polypeptide mula sa mga D-amino acid ay may kakayahang mag-udyok sa pagbuo ng mga antibodies lamang kapag sila ay ibinibigay sa maliliit na dosis. Sa mataas na dosis, ang D-polypeptides ay nagdudulot ng pagpapaubaya.

Ang antigenic na aktibidad ng mga sangkap, at lalo na ang kanilang kakayahang mag-udyok ng antibody synthesis, ay pinaka-binibigkas kung ang hayop na nabakunahan ay kabilang sa isang species maliban sa pinagmulan ng sangkap. Karaniwang tinatanggap na ang antigenicity ng mga protina ay mas mataas, ang mas malayong pangkat ng taxonomic na kinabibilangan ng nabakunahang hayop.

Ang mga protina at carbohydrates ng dugo at mga panloob na organo ay karaniwang hindi antigenic para sa organismo kung saan sila ay synthesize, at sa parehong oras ay antigenic para sa iba pang mga indibidwal ng parehong species. Ang pattern na ito ay hindi nalalapat sa tinatawag na. trans-barrier organs, iyon ay, mga organo na nahihiwalay sa daluyan ng dugo ng mga espesyal na hadlang (blood-brain barrier, blood-testicular barrier, atbp.), na ang mga protina ay karaniwang hindi pumapasok sa daluyan ng dugo at mga antigen para sa kanilang sariling katawan. Kabilang sa mga organo na ito ang utak, lens, parathyroid glands, at testes.

Ang pagpapaubaya (immunological unreactivity ng katawan sa isang ibinigay na antigen) sa sarili nitong mga protina ay mahusay na ipinaliwanag mula sa pananaw ng clonal selection theory of immunity. Ang isa sa mga pangunahing probisyon ng teoryang ito ay nagsasaad na ang "pagkilala" ng sariling mga protina ng katawan at pagpapaubaya sa kanila ay nauugnay sa pag-aalis sa panahon ng embryonic ng pag-unlad ng lahat ng mga clone ng lymphoid cells na maaaring tumugon laban sa antigen ng isang naibigay na organismo . Mula sa pananaw ng teoryang ito, ang mga antigen ay kinakatawan ng mga sangkap na nagdadala ng mga palatandaan ng dayuhang genetic na impormasyon. Samakatuwid, upang maipakita ng isang sangkap ang mga antigenic na katangian nito, dapat itong naiiba sa antigen ng mga tisyu ng nabakunahang indibidwal. Ito ay nagpapahiwatig na ang antigenicity ng isang sangkap ay nakasalalay din sa pagiging tiyak nito.

Gamit ang paraan ng kumplikadong antigens, iyon ay, isang antigen sa molekula kung saan ang isang tiyak na kemikal ay artipisyal na ipinakilala. pagpapangkat, ito ay natagpuan na ang antigenic pagtitiyak ng kumplikadong antigens ay tinutukoy hindi sa pamamagitan ng buong macromolecule bilang isang buo, ngunit sa pamamagitan ng mga katangian ng pagpapangkat na ito - ang determinant na grupo. Ito ay lumabas na ang pagtitiyak ng mga antigens ay natutukoy hindi lamang sa komposisyon ng kemikal ng pangkat ng determinant, kundi pati na rin sa posisyon nito sa antigen, pati na rin ang spatial na pag-aayos ng mga atomo dito at ang kanilang stereoisomerism na nauugnay dito.

Sa natural na mga protina, ang antigenic specificity ay tinutukoy din ng isang maliit na bahagi ng molekula nito. Ito ay itinatag na ang reaksyon ng pagbuo ng mga antibodies laban sa silk fibroin ay maaaring partikular na sugpuin ng mga produktong hydrolysis ng sutla na may molekular na timbang na mga 600-1000 lamang, at ang mga glycylalanine chain na 12 amino acid ang haba (molecular weight 900) ay ang pinaka-epektibo. sa gayong pagsupil. Sa mga octapeptides, ang gly-/gly3-ala3-/tyr- na may molekular na timbang na humigit-kumulang 600, na siyang pangunahing bahagi ng tiyak na antigenic determinant, ay naging pinaka-epektibo. Ayon sa iba pang mga mananaliksik, ang antigenic specificity ng dextran, synthetic polypeptides (polyalanine, polylysine), myoglobin ay nakasalalay sa mga maliliit na reaktibong site na may molecular weight sa hanay na 350-990.

Ang paghahambing ng mga antigenic na katangian ng mga protina na may isang kilalang pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid ay naging posible upang maitaguyod na ang kaunting mga pagbabago sa pangunahing istraktura ng mga protina ay sapat para sa paglitaw ng isang bagong antigenic specificity. Kaya, ang mga pagkakaiba-iba ng antigenic sa mga insulin sa ilang mga hayop (baboy, baka, tupa, kabayo) ay dahil sa pagpapalit ng mga residue ng amino acid sa tatlong seksyon lamang ng polypeptide chain. Ang mga genetic na variant ng mga molekula ng immunoglobulin ng tao ay naiiba sa isa't isa sa pamamagitan lamang ng isang residue ng amino acid sa ika-189 na posisyon ng mga light chain, ngunit ito ay sapat na upang sila ay mag-iba bilang mga antigen.

Ang pagsusuri ng antigenic specificity ng synthetic polypeptides ay nagpakita pa na ang kanilang specificity ay natutukoy sa malaking lawak ng likas na katangian ng mga end group. Gayunpaman, sa isang bilang ng mga kaso posible na tandaan ang pagkakaroon ng mga cross reaction sa pagitan ng mga polypeptides, ang mga huling grupo na kung saan ay naiiba sa bawat isa. Tulad ng nalaman, ang gayong mga cross-reaksyon ay dahil sa pagkakaroon ng mga karaniwang amino acid sa ibang mga posisyon. Sa kasunod na mga eksperimento, natagpuan na ang mga antibodies ay maaaring idirekta laban sa buong limang-amino acid polypeptide sa kabuuan. Ang mga katulad na resulta ay nakuha din sa mga eksperimento na may carbohydrate haptens. Dito, ang nangungunang impluwensya sa pagtitiyak ng end group antigen ay ipinahayag din, at ipinakita din na ang mga antibodies ay maaaring maidirekta laban sa buong hapten sa kabuuan. Ang pinakamalaking pagpapangkat na maaaring tumugon sa isang ibinigay na antibody at samakatuwid ay matukoy ang pagiging tiyak ng isang antigen ay malinaw naman ang hexasaccharides.

Kaya, sa mga natural na protina at polysaccharides, ang antigenic specificity ay tinutukoy ng komposisyon at pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa polypeptide chain at ang monosaccharides sa polysaccharide, lalo na ang kanilang mga terminal amino acid o monosaccharides.

Tulad ng nalalaman, ang pangalawa at panghuli na istruktura ng isang molekula ng protina ay tinutukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga amino acid. Sa kabilang banda, ang antigenic specificity ng isang molekula ng protina ay pangunahing tinutukoy ng mga pangkat na matatagpuan sa ibabaw nito. Samakatuwid, maaari itong mapagtatalunan na ang antigenic specificity ng isang protina ay nakasalalay din sa pangalawang at, posibleng, tertiary na istraktura. Bilang karagdagan, ang mga resulta sa itaas ng pag-aaral ng mga antigenic na katangian ng lactate dehydrogenase ay nagpapakita na ang antigenic specificity ng mataas na molekular na timbang na mga protina na binubuo ng mga subunit ay maaari ding matukoy ng kanilang quaternary na istraktura.

Ang mga antigenic determinant na nabuo sa ibabaw ng isang molekula ng protina ay maaaring magkaiba sa hugis, sukat, bilang at hanay ng mga amino acid na kasama sa mga determinant na ito. Bilang resulta, sa panahon ng pagbabakuna na may kahit isang purong mala-kristal na paghahanda ng protina, ang mga antibodies ng iba't ibang uri ay nabuo sa katawan, magkakaiba sa kanilang pagtitiyak. Ang bilang ng mga antigenic determinants sa isang molekula (antigen valence) ay nag-iiba para sa iba't ibang mga protina depende sa laki ng mga molekula: mula 5 sa isang egg albumin molecule (molecular weight 40,500) hanggang 40 sa isang thyroglobulin molecule (molecular weight 650,000). Gayunpaman, walang direktang kaugnayan sa pagitan ng valence at molekular na timbang ng mga antigens.

Ang likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga antigenic determinants at ang natitirang molekula sa pagtukoy ng mga antigenic na katangian ng isang sangkap ay hindi pa ganap na nabubunyag. Gayunpaman, ang mga naipon na katotohanan ay nagpapahiwatig na ang pagpapasigla ng mga immunological na reaksyon ng katawan ay isinasagawa ng mga reaktibong grupo ng mga molekula ng antigen na tumutukoy sa pagiging tiyak nito, iyon ay, mga determinant na grupo.

Sa pagsasalita tungkol sa pagtitiyak ng mga natural na antigens, ang pangunahing kahulugan ng mga ito ay ang kanilang pagtitiyak ng mga species. Sa katunayan, para sa mga indibidwal ng species na ito, ang antigenic specificity ay likas, na hindi katangian ng mga indibidwal na nabibilang sa anumang iba pang mga species ng mga nabubuhay na nilalang. Gayunpaman, hindi dapat isipin ng isa na mayroong ilang mga sangkap na partikular na "responsable" para sa pagtitiyak ng antigenic species. Malinaw, marami, kung hindi karamihan sa mga sangkap na nakapaloob sa katawan ay may tulad na pagtitiyak ng mga species.

Kahit na ang lahat ng mga species ng mga nabubuhay na nilalang ay malinaw na naiiba sa bawat isa sa kanilang mga antigen na partikular sa species, ang antas ng pagkakaiba na ito ay maaaring hindi pareho. Ang malapit na nauugnay na mga species ay nailalarawan sa pagkakaroon ng medyo katulad na mga antigen na partikular sa species. Ang mga species na malayo sa isa't isa ay mayroon ding iba't ibang antigens na partikular sa species. Batay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang isang independiyenteng biological na direksyon ay lumago - immunosystematics, na gumagamit ng paraan ng antigenic analysis upang malutas ang mga kumplikadong problema sa taxonomic at mga isyu ng ebolusyonaryong relasyon ng iba't ibang uri ng mga microorganism, halaman at hayop.

Sa simula ng ating siglo, itinatag na ang mga grupo ng iba't ibang indibidwal ng parehong species ay maaaring magkaiba sa bawat isa sa nilalaman ng mga antigens, na kalaunan ay naging kilala bilang isoantigens. Ang mga isoantigen ay nakita sa mga selula ng lahat ng pinag-aralan na species ng hayop. Gayunpaman, ang mga ito ay sapat na pinag-aralan lamang sa mga tao. Tulad ng nangyari, ang isoantigenic na istraktura ng mga selula ng tao ay lubhang kumplikado. Mahigit sa 15 mga sistema ng iso-antigens, kabilang ang humigit-kumulang 100 antigens, ang natukoy sa mga erythrocyte lamang ng tao. (tingnan ang Mga Uri ng Dugo). Kung paanong ang pagsasanay ng pagsasalin ng dugo ay nangangailangan ng pagbuo ng mga pag-aaral na humantong sa paglalarawan ng antigenic na istraktura ng mga erythrocytes, ang pagtaas ng interes ng mga clinician sa tissue at organ transplantation na naobserbahan ngayon ay humantong sa isang paglipat sa isang masusing pag-aaral ng antigenic na komposisyon ng iba pang mga selula ng katawan. Napag-alaman na karamihan sa mga antigens na tumutukoy sa reaksyon ng tatanggap laban sa transplanted organ ay nakapaloob sa mga leukocytes. Samakatuwid, ang espesyal na pansin ay binayaran sa pag-aaral ng mga antigens na nakapaloob sa mga selula ng dugo na ito. Inilarawan ng iba't ibang mga mananaliksik ang isang malawak na pagkakaiba-iba ng mga leukocyte antigens. Kapag inihambing ang lahat ng mga antigen na ito sa isa't isa, lumabas na karamihan sa kanila ay kabilang sa isang solong sistema, na tinatawag na HL-A. Bilang karagdagan sa sistemang ito, isa pang sistema ng leukocyte antigens, genetically independent ng HL-A system, ay nakilala - ang grupong sistema 5. Tulad ng natagpuan, lahat ng antigens ng parehong mga sistema, na may posibleng pagbubukod ng antigen 9, ay kinakatawan ng ilang mga alleles (tingnan). Ipinakita rin na ang mga antigen na ito ay naroroon, bilang karagdagan sa mga leukocytes, sa mga selula ng maraming mga organo at tisyu ng tao, na lalong mahalaga para sa pagpili ng mga donor at tatanggap para sa paglipat ng organ sa klinika (tingnan ang Immunological incompatibility).

Bilang karagdagan sa mga isoantigens na katangian ng mga erythrocytes at leukocytes, natagpuan ang mga isoantigen na likas sa mga platelet, lymphocytes, granulocytes, serum ng dugo, atbp. Samakatuwid, bilang karagdagan sa "pangkalahatang" isoantigens, malinaw na may mga isoantigen na partikular sa organ. Ang tanong na ito, na may napakalaking teoretikal at praktikal (sa paglipat ng organ) na kabuluhan at sa parehong oras ay pambihirang kumplikado, ay halos hindi nabuo sa kasalukuyan.

Kahit na ang I. I. Mechnikov ay natagpuan na posible na makakuha ng immune sera na nakadirekta laban sa mga selula ng ilang mga organo o tisyu, ang tinatawag na mga cytotoxin. Ang pagtuklas na ito ay naging batayan ng doktrina ng pagtitiyak ng antigenic organ (tissue). Ang pagkakaroon ng mga organ-specific antigens ay ipinakita sa halos lahat ng mga organo. Nakuha ang data na sa isang bilang ng mga organo mayroong dalawang uri ng mga antigen na tukoy sa organ na matatagpuan sa mga organo ng parehong pangalan ng mga kinatawan ng iba't ibang mga species ng mga nabubuhay na nilalang, at mga antigen na nagpapakilala sa mga organo lamang ng mga kinatawan ng species na ito.

Sa kasalukuyan, para sa karamihan ng mga organo (atay, bato, lens ng mata, atbp.), higit sa lahat ay natutunaw sa tubig na mga antigens na partikular sa organ, na higit pa o hindi gaanong kumplikadong mga sistema ng mga protina, ay pinag-aralan. Tulad ng para sa mga antigen na tukoy sa organ na hindi pumasa sa mga extract, mayroon lamang ilang fragmentary na data tungkol sa mga ito. Kamakailan lamang, natagpuan ang mga antigen na karaniwan sa bato, atay, pali, puso, ngunit wala sa serum ng dugo. Ang ilang mga mananaliksik ay nakikilala ang mga ito sa isang bagong grupo - interorgan antigens.

Ang pangkat ng mga inilarawan na antigen ay kaakibat ng tinatawag na organoid antigens na ibinukod ng ilang mga mananaliksik, na nagpapakilala sa antigenic specificity ng cell nuclei, mitochondria, ribosomes, atbp.

Sa mga nagdaang taon, ang pagkakaroon ng mga antigen na katangian ng mga organismo, ang kanilang mga organo o tisyu, na nasa ilang yugto ng indibidwal na pag-unlad, ay naitatag. Ang mga antigen na ito ay tinatawag na stage-specific antigens.

Para sa patolohiya, ang pagtuklas ng tinatawag na mga pathological antigens na nagmumula bilang isang resulta ng mga proseso ng pathological ay mahalaga. Kabilang dito ang "cancer", "burn", "radiation" at iba pang antigens na nabuo sa mga pathologically altered tissues. Ang paglitaw ng mga bagong antigens (transplantation, complement-fixing at surface) sa mga tumor cells na dulot ng mga virus ay napatunayan na.

Ang antigenic specificity ng cell at tissue substance ay sumasalamin sa mga mahahalagang katangian ng kanilang istraktura, function, at physiological na estado. Ang pagtuklas ng mga sanhi ng antigenic action ng mga sangkap, ang pagsusuri ng kanilang mga katangian, ang pagpapaliwanag ng mga kemikal na pundasyon ng antigenic specificity ng mga sangkap - lahat ng mga isyung ito ay isa sa mga pangunahing isyu ng modernong immunochemistry. Kasabay nito, ang pag-aaral ng mga katangian ng natural na antigens sa kasalukuyang panahon ay hindi limitado sa saklaw ng immunochemistry na wasto at nakakahawang immunology at nagsisilbing lutasin ang maraming isyu ng pangkalahatang biological na kahalagahan, at, sa partikular, mga katanungan ng ebolusyon ng mundo ng hayop at halaman.

Ang pagsusuri sa mga antigenic na katangian ng mga virus, bacteria, cell at tissue ng mga multicellular organism ay nagpakita ng pambihirang kumplikado ng kanilang antigenic na istraktura. Kasama ng mga antigen na katangian ng mga grupo ng mga indibidwal o lahat ng indibidwal na kabilang sa isang species (species, group antigens ng bacteria, isoantigens), ang mga tissue ng hayop ay naglalaman ng mga antigen na higit pa o hindi gaanong malawak na ipinamamahagi sa mga kinatawan ng iba pang mga species. Mahalagang itatag ang katotohanan na, sa isang tiyak na lawak, ang mga karaniwang antigen, maliban sa mga heterogenous na antigens gaya ng Forssmann antigens, ay sumasalamin sa mga ugnayan ng genealogical sa pagitan ng mga species kung saan naganap ang mga ito.

Ang iba't ibang mga tisyu ng katawan ay naiiba sa antas ng pagkakapareho ng mga interspecies ng kanilang mga antigen. Ang serum ng dugo, atay, pali at ilang iba pang mga panloob na organo ay naglalaman ng mga antigen na may malakas na binibigkas na pagtitiyak ng mga species. Sa kabaligtaran, ang mga antigen ng mga kalamnan, testicle, utak, lens ay naiiba nang kaunti sa kanilang pagtitiyak mula sa mga antigen ng mga homologous na organo at tisyu sa mga kinatawan ng iba't ibang mga species ng mammalian at maging sa mga vertebrates sa pangkalahatan. Ito ay dahil sa pagkakapareho ng kemikal na istraktura at mga katangian ng kaukulang mga protina na nagdadala ng parehong function. Malinaw, sa proseso ng ebolusyon, sa ilang yugto, ang isang pambihirang kumpletong pagbagay ng istraktura ng naturang mga protina upang maisagawa ang mga function ng napakahalagang kahalagahan ay nakamit, bilang isang resulta kung saan ang lahat ng kasunod na mutasyon na lumabag sa sulat na ito ay inalis ng natural na pagpili. Bilang isang patakaran, ang mga karaniwang antigen ay mga protina na nailalarawan sa pamamagitan ng napakahinang antigenicity (hemoglobins, insulins, carbomil synthetase), o mga protina ng mga tisyu na anatomically isolated mula sa lymphoid system ng katawan (crystalline lens proteins).

Ang ilang mga antigen ng lubos na organisadong mga hayop at, lalo na, ang mga tao, ay may proteksiyon na tungkulin sa pagpapanatili ng genetic constancy ng panloob na kapaligiran ng katawan. Ito ay itinatag na ang mga antigen ng sistema ng AB0 (tingnan ang mga pangkat ng Dugo) ay naroroon hindi lamang sa mga tisyu, kundi pati na rin sa anyo ng mga antigen na nalulusaw sa tubig sa mga biological na likido at mga lihim. Ipinapaliwanag ang posibleng kahalagahan ng hindi pangkaraniwang bagay ng pagtatago ng antigen, iminungkahi ni P. N. Kosyakov na ang mga antigen ng AB0 sa laway at sa itaas na gastrointestinal tract ay gumaganap ng isang proteksiyon na papel, na neutralisahin ang mga hemagglutinin ng pinagmulan ng hayop o halaman (lectins) na nilalaman sa pagkain. Pinoprotektahan ng grupong antigens ng seminal fluid ang mga male germ cell mula sa pagkakalantad sa mga isoantibodies na matatagpuan sa female genital tract sa panahon ng fertilization.

Sa mga phenomena ng hindi pagkakatugma ng grupo ng organismo ng ina at ang fetus, ang mga isoantigens (AB0 system, atbp.) ng huli, na nasa amniotic fluid, amnion at chorion, ay gumaganap ng isang proteksiyon na papel, na nagbubuklod sa mga antibodies ng ina na tumagos sa inunan. , at hindi "pinapasok" ang mga ito sa mga tisyu ng fetus.

Sa mga nagdaang taon, ang ilang mga mananaliksik ay naglagay ng posisyon sa posibleng morphogenetic na papel ng mga antigens sa embryogenesis (tingnan ang Immunology of embryogenesis).

Ang biological na kahalagahan ng antigens ay tiyak na hindi limitado sa kanilang pakikilahok sa mga phenomena na tinalakay sa itaas. Halimbawa, ang tanong ng koneksyon sa pagitan ng isoantigens ng dugo at ang predisposisyon ng mga taong naiba ayon sa mga antigen na ito sa ilang mga uri ng sakit ay masinsinang pinag-aralan kamakailan.

Bibliograpiya: Mga paksang isyu ng immunology, ed. L. A. Zilber at P. A. Vershilova, p. 312, M.. 1964, bibliogr.; Boyd W. Fundamentals of immunology, trans. mula sa English, M., 1969, bibliography; G at γ-ρο in at c F. Immunochemistry at biosynthesis ng antibodies, ang lane na may Ingles. mula sa English, M., 1969, bibliography; Zilber JI. A. at Abelev G. I. Virology at immunology ng cancer, M., 1962, bibliogr.; Kosyakov P. N. Immunology ng isoantigens at isoantibodies, M., 1965, bibliogr.; Petrov R. V. Immunology of acute radiation injury, M., 1962, bibliogr.; Tumanov A. K. Serum blood systems, M., 1968, bibliogr.; Efroimson V. P. Introduction to medical genetics, M., 1968, bibliogr.; Andersson B. Pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga immunocompetent na selula at antigen, Stockholm, 1972, bibliogr.; Immunological tolerance sa microbial antigens, ed. ni H. Friedman, N. Y., 1971. bibliogr.; Kissme-y e r-N ielsen F. a. Thorsby E. Human transplantation antigens, Copenhagen, 1970; Malakas at mahina ang histocompatibility antigens, Copenhagen, 1970, bibli-ogr.; Surface antigens sa mga nucleated na selula, Copenhagen, 1971, bibliogr.

O. E. Vyazov, V. M. Barabanov.

Plano ng lecture:

1. Antigens: kahulugan, istraktura, mga pangunahing katangian.

2. Antigens ng mga microorganism.

3. Mga antigen ng tao at hayop.

4. Antibodies: kahulugan, pangunahing pag-andar, istraktura.

5. Mga klase ng immunoglobulin, ang kanilang mga katangian.

6. Dynamics ng pagbuo ng antibody.

Antigens (mula sa Greek. anti- laban, genos- lumikha; terminong iminungkahi sa 1899 Deutsch) - mga sangkap ng iba't ibang mga pinagmulan, na nagdadala ng mga palatandaan ng genetic foreignness at, kapag ipinakilala sa katawan, na nagiging sanhi ng pag-unlad ng mga tiyak na reaksyon ng immunological.

Ang pangunahing pag-andar ng antigens:

Nagdudulot sila ng immunological na tugon (synthesis ng antibody at pag-trigger ng mga reaksyon ng cellular immunity).

Partikular na nakikipag-ugnayan sa mga nabuong antibodies (sa vivo at in vitro).

Magbigay immunological memory- ang kakayahan ng katawan na tumugon sa paulit-ulit na pagpapakilala ng antigen na may isang immunological na reaksyon na nailalarawan sa pamamagitan ng higit na lakas at mas mabilis na pag-unlad.

Magdulot ng pag-unlad immunological tolerance- ang kawalan ng immune response sa isang partikular na antigen habang pinapanatili ang kakayahang immune response sa ibang antigens.

Ang istraktura ng antigens:

Ang mga antigen ay binubuo ng 2 bahagi:

1. Tagadala ng mataas na molekular na timbang (schlepper)- isang high-polymer na protina na tumutukoy sa antigenicity at immunogenicity ng antigen.

2. Determinant na grupo (epitopes)- mga istruktura sa ibabaw ng isang antigen na pantulong sa aktibong site ng mga antibodies o ang T-lymphocyte receptor at tinutukoy ang pagiging tiyak ng antigen. Sa isang carrier, maaaring mayroong maraming iba't ibang mga epitope, na binubuo ng mga peptides o lipopolysaccharides at matatagpuan sa iba't ibang bahagi ng molekula ng antigen. Ang kanilang pagkakaiba-iba ay nakakamit sa pamamagitan ng isang mosaic ng amino acid o lipopolysaccharide residues na matatagpuan sa ibabaw ng protina.

Tinutukoy ang bilang ng mga pangkat ng determinant o epitope antigen valence.

Valency ng antigen- ang bilang ng mga magkakahawig na epitope sa isang molekula ng antigen, katumbas ng bilang ng mga molekula ng antibody na makakabit dito.

Ang mga pangunahing katangian ng antigens:

1. Immunogenicity- ang kakayahang magbuod ng kaligtasan sa sakit, paglaban sa impeksyon (ginagamit upang makilala ang mga nakakahawang ahente).

2. antigenicity- ang kakayahang maging sanhi ng pagbuo ng mga tiyak na antibodies (pribadong variant ng immunogenicity).

3. Pagtitiyak- isang katangian kung saan ang mga antigen ay naiiba sa isa't isa at tinutukoy ang kakayahang piliing tumugon sa mga partikular na antibodies o sensitized na mga lymphocyte.

Ang immunogenicity, antigenicity at specificity ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan.

Mga salik na tumutukoy sa antigenicity:

- Dayuhan (heterogeneity)- isang genetically determined property ng antigens ng ilang species ng hayop na naiiba sa antigens ng ibang species ng hayop (mas malayo ang mga hayop sa isa't isa sa phenotypic relation, mas malaki ang antigenicity na may kaugnayan sa bawat isa na mayroon sila).

- Molekular na timbang dapat na hindi bababa sa 10,000 daltons, na may pagtaas ng molekular na timbang, ang antigenicity ay tumataas.

- Kalikasan ng kemikal at pagkakapareho ng kemikal: ang mga protina, ang kanilang mga complex na may mga lipid (lipoproteins), na may mga carbohydrate (glycoproteins), na may mga nucleic acid (nucleoproteins), pati na rin ang mga kumplikadong polysaccharides (na may mass na higit sa 100,000 D), ang lipopolysaccharides ay may pinakamalaking antigenicity; sa kanilang sarili, ang mga nucleic acid, lipid dahil sa hindi sapat na katigasan ng istraktura ay hindi immunogenic.

- Katigasan ng istraktura(bilang karagdagan sa isang tiyak na likas na kemikal, ang mga antigen ay dapat magkaroon ng isang tiyak na structural rigidity, halimbawa, ang mga denatured na protina ay walang antigenicity).

- Solubility(Ang mga hindi matutunaw na protina ay hindi maaaring nasa colloidal phase at hindi nagiging sanhi ng pagbuo ng mga immune reaction).

Mga salik na tumutukoy sa immunogenicity:

mga katangian ng antigens.

Ruta ng pangangasiwa ng antigen (pasalita, intradermally, intramuscularly).

dosis ng antigen.

Interval sa pagitan ng mga iniksyon.

Estado ng nabakunahang macroorganism.

Ang rate ng pagkasira ng antigen sa katawan at ang pagtanggal nito sa katawan.

Maaaring hindi pareho ang immunogenicity at antigenicity! Halimbawa, ang dysentery bacillus ay lubos na antigenic, ngunit walang binibigkas na kaligtasan sa sakit laban sa dysentery ay nabuo.

Mga salik na tumutukoy sa pagtitiyak:

Ang kemikal na katangian ng antigenic determinant.

Ang istraktura ng antigenic determinant (uri at pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa pangunahing polypeptide chain).

Spatial na pagsasaayos ng mga antigenic determinants.

Mga uri ng antigen ayon sa istraktura:

1. Haptens (hindi kumpletong antigens)- ito ay isang purong determinant na grupo (mayroon silang maliit na molekular na timbang, hindi kinikilala ng mga immunocompetent na mga cell, mayroon lamang tiyak, i.e. hindi sila maaaring maging sanhi ng pagbuo ng mga antibodies, ngunit pumasok sa isang tiyak na reaksyon sa kanila):

- simple- nakikipag-ugnayan sa mga antibodies sa katawan, ngunit hindi makakapag-react sa kanila sa vitro;

- kumplikado- nakikipag-ugnayan sa mga antibodies sa vivo at in vitro.

2. Kumpleto (conjugated) antigens- ay nabuo kapag ang isang hapten ay nakatali sa isang mataas na molecular weight carrier na may immunogenicity.

3. Semi-haptens ay mga di-organikong radikal (J - , Cr - , Br - , N +) na nakagapos ng mga molekula ng protina.

4. Proantigens- haptens na may kakayahang mag-attach sa mga protina ng katawan at sensitizing ang mga ito bilang autoantigens.

5. Tolerogens- mga antigen na may kakayahang sugpuin ang mga reaksiyong immunological sa pagbuo ng isang tiyak na kawalan ng kakayahan na tumugon sa kanila.

Mga uri ng antigens ayon sa antas ng dayuhan:

1. Mga antigen ng species- antigens ng isang tiyak na uri ng mga organismo.

2. Group antigens (alloantigens)- mga antigen na nagdudulot ng mga pagkakaiba-iba ng intraspecific sa mga indibidwal ng parehong species, na naghahati sa kanila sa mga grupo (serogroup sa mga microorganism, mga grupo ng dugo sa mga tao).

3. Mga indibidwal na antigen (isoantigens)- antigens ng isang partikular na indibidwal.

4. Heterogenous (cross-reactive, xenoantigens) antigens- mga antigen na karaniwan sa mga organismo ng iba't ibang species, malayo sa isa't isa:

- antigenic mimicry- pangmatagalang kawalan ng isang immunological reaksyon sa antigens dahil sa pagkakatulad sa host antigens (microorganisms ay hindi kinikilala bilang dayuhan);

- mga cross reaction- Ang mga antibodies na nabuo laban sa mga antigen ng mga microorganism ay nakikipag-ugnayan sa host antigens at maaaring magdulot ng isang immunological na proseso (halimbawa: ang hemolytic streptococcus ay may cross-reactive antigens na may antigens ng myocardium at renal glomeruli; ang measles virus ay may cross-reactive antigens sa myelin protein , kaya ang immune response ay nagtataguyod ng demyelination ng nerve fibers at pagbuo ng multiple sclerosis).

Antigens ng mga microorganism depende sa sistematikong posisyon:

1. partikular sa species- antigens ng isang uri ng microorganism.

2. partikular sa pangkat- mga antigen ng isang grupo sa loob ng isang species (nahahati ang mga microorganism sa mga serogroup).

3. I-type ang tiyak- antigens ng parehong uri (variant) sa loob ng species (microorganisms ay nahahati sa serovar/serotypes).

Ano ang mga antigens

Ang mga ito ay anumang mga sangkap na nilalaman ng mga microorganism at iba pang mga cell (o itinago ng mga ito) na nagdadala ng mga senyales ng genetically alien na impormasyon at posibleng makilala ng immune system ng katawan. Kapag ipinakilala sa panloob na kapaligiran ng katawan, ang mga genetically alien substance na ito ay may kakayahang mag-udyok ng iba't ibang uri ng immune response.

Ang bawat microorganism, gaano man ito ka primitive, ay naglalaman ng ilang antigens. Ang mas kumplikadong istraktura nito, mas maraming antigens ang matatagpuan sa komposisyon nito.

Ang iba't ibang elemento ng microorganism ay may mga antigenic na katangian - flagella, kapsula, cell wall, cytoplasmic membrane, ribosome at iba pang mga bahagi ng cytoplasm, pati na rin ang iba't ibang mga produktong protina na inilabas ng bakterya sa panlabas na kapaligiran, kabilang ang mga toxin at enzymes.

May mga exogenous antigens (pumapasok sa katawan mula sa labas) at endogenous antigens (self-antigens - mga produkto ng sariling mga cell ng katawan), pati na rin ang mga antigens na nagdudulot ng mga allergic reactions - allergens.

Ano ang mga antibodies

Ang katawan ay patuloy na nakakatagpo ng iba't ibang mga antigens. Inaatake ito kapwa mula sa labas - mula sa mga virus at bakterya, at mula sa loob - mula sa mga selula ng katawan na nakakakuha ng mga antigenic na katangian.

- mga protina sa serum ng dugo, na ginawa ng mga selula ng plasma bilang tugon sa pagtagos ng antigen sa katawan. Ang mga antibodies ay ginawa ng mga selula ng mga lymphoid organ at nagpapalipat-lipat sa plasma ng dugo, lymph at iba pang mga likido sa katawan.

Ang pangunahing mahalagang papel ng mga antibodies ay ang pagkilala at pagbubuklod ng dayuhang materyal (antigen), pati na rin ang paglulunsad ng mekanismo para sa pagkawasak ng dayuhang materyal na ito. Ang isang mahalaga at natatanging katangian ng mga antibodies ay ang kanilang kakayahang magbigkis ng antigen nang direkta sa anyo kung saan ito pumapasok sa katawan.

Ang mga antibodies ay may kakayahang makilala ang isang antigen mula sa isa pa. Ang mga ito ay may kakayahang tiyak na pakikipag-ugnayan sa isang antigen, ngunit nakikipag-ugnayan lamang sa antigen na iyon (na may mga bihirang eksepsiyon) na nag-udyok sa kanilang pagbuo at lumalapit sa kanila sa mga tuntunin ng spatial na istraktura. Ang kakayahang ito ng isang antibody ay tinatawag complementarity.

Ang isang kumpletong pag-unawa sa molekular na mekanismo ng pagbuo ng antibody ay hindi pa umiiral. Ang mga mekanismo ng molekular at genetic na pinagbabatayan ng pagkilala sa milyun-milyong iba't ibang antigens na matatagpuan sa kapaligiran ay hindi pa pinag-aralan.

Antibodies at immunoglobulins

Noong huling bahagi ng 1930s, nagsimula ang pag-aaral ng molekular na katangian ng mga antibodies. Ang isa sa mga paraan upang pag-aralan ang mga molekula ay electrophoresis, na isinagawa sa parehong mga taon. Ang Electrophoresis ay nagpapahintulot sa mga protina na paghiwalayin sa pamamagitan ng kanilang singil sa kuryente at bigat ng molekular. Ang serum protein electrophoresis ay karaniwang gumagawa ng 5 pangunahing banda na tumutugma (mula + hanggang -) sa mga fraction ng albumin, alpha1-, alpha2-, beta- at gamma-globulins.

Noong 1939, ang Swedish chemist na si Arne Tiselius at ang American immunochemist na si Alvin Kabet (Tiselius, Kabat) ay gumamit ng electrophoresis upang i-fractionate ang serum ng dugo ng mga nabakunahang hayop. Ipinakita ng mga siyentipiko na ang mga antibodies ay nakapaloob sa isang tiyak na bahagi ng mga protina ng serum. Ibig sabihin, ang mga antibodies ay pangunahing tumutukoy sa gamma globulin. Dahil ang ilan ay nahulog din sa lugar ng bbeta globulins, isang mas mahusay na termino ang iminungkahi para sa mga antibodies - immunoglobulins.

Alinsunod sa internasyonal na pag-uuri, ang kabuuan ng mga protina ng serum na may mga katangian ng mga antibodies ay tinatawag mga immunoglobulin at tinutukoy ng simbolong Ig (mula sa salitang "Immunoglobulin").

Termino "immunoglobulins" sumasalamin sa istrukturang kemikal ng mga molekula ng mga protinang ito. Termino "antibody" tinutukoy ang mga functional na katangian ng molekula at isinasaalang-alang ang kakayahan ng isang antibody na tumugon lamang sa isang tiyak na antigen.

Noong nakaraan, ipinapalagay na ang mga immunoglobulin at antibodies ay magkasingkahulugan. Sa kasalukuyan, mayroong isang opinyon na ang lahat ng mga antibodies ay mga immunoglobulin, ngunit hindi lahat ng mga molekula ng immunoglobulin ay may function ng mga antibodies.

Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga antibodies lamang na may kaugnayan sa antigen, i.e. kung kilala ang antigen. Kung hindi natin alam ang antigen na pantulong sa ilang immunoglobulin na mayroon tayo "sa ating mga kamay", kung gayon mayroon lamang tayong immunoglobulin. Sa anumang antiserum, bilang karagdagan sa mga antibodies laban sa antigen na ito, mayroong isang malaking bilang ng mga immunoglobulin na ang aktibidad ng antibody ay hindi matukoy, ngunit hindi ito nangangahulugan na ang mga immunoglobulin na ito ay hindi mga antibodies sa anumang iba pang mga antigen. Ang tanong ng pagkakaroon ng mga molekula ng immunoglobulin na sa una ay walang mga katangian ng mga antibodies ay bukas pa rin.

Ang mga antibodies (AT, immunoglobulins, IG, Ig) ay ang sentral na pigura ng humoral immunity. Ang pangunahing papel sa immune defense ng katawan ay nilalaro ng mga lymphocytes, na nahahati sa dalawang pangunahing kategorya - T-lymphocytes at B-lymphocytes.

Ang mga antibodies o immunoglobulins (Ig) ay na-synthesize ng B-lymphocytes, at mas partikular ng mga antibody-forming cells (AFCs). Ang synthesis ng mga antibodies ay nagsisimula bilang tugon sa mga antigen na pumapasok sa panloob na kapaligiran ng katawan. Upang mag-synthesize ng mga antibodies, ang mga selulang B ay nangangailangan ng pakikipag-ugnayan sa isang antigen at ang nagresultang pagkahinog ng mga selulang B sa mga selulang gumagawa ng antibody. Ang isang makabuluhang bilang ng mga antibodies ay ginawa ng tinatawag na mga selula ng plasma na nabuo mula sa B-lymphocytes - AFC, na nakita sa dugo at mga tisyu. Ang mga immunoglobulin ay matatagpuan sa maraming dami sa serum, interstitial fluid at iba pang mga lihim, na nagbibigay ng isang humoral na tugon.

Mga klase ng immunoglobulin

Ang mga immunoglobulin (Ig) ay naiiba sa istraktura at paggana. Mayroong 5 iba't ibang klase ng immunoglobulin na matatagpuan sa mga tao: IgG,IgA,IgM,IgE,IgD, ang ilan sa mga ito ay higit na nahahati sa mga subclass. Mayroong mga subclass sa mga immunoglobulin ng mga klase G (Gl, G2, G3, G4), A (A1, A2) at M (M1, M2).

Tinatawag ang mga klase at subclass na pinagsama-sama mga isotype mga immunoglobulin.

Ang mga antibodies ng iba't ibang klase ay naiiba sa laki ng mga molekula, ang singil ng molekula ng protina, ang komposisyon ng amino acid at ang nilalaman ng bahagi ng carbohydrate. Ang pinaka-pinag-aralan na klase ng antibodies ay IgG.

Karaniwan, ang mga immunoglobulin ng klase ng IgG ay nangingibabaw sa serum ng dugo ng tao. Binubuo nila ang humigit-kumulang 70-80% ng kabuuang serum antibodies. Ang nilalaman ng IgA - 10-15%, IgM - 5-10%. Ang nilalaman ng mga immunoglobulin ng mga klase ng IgE at IgD ay napakaliit - mga 0.1% para sa bawat isa sa mga klase na ito.

Hindi dapat isipin ng isang tao na ang mga antibodies laban sa isang partikular na antigen ay nabibilang lamang sa isa sa limang klase ng mga immunoglobulin. Sa kabaligtaran, ang mga antibodies laban sa parehong antigen ay maaaring katawanin ng iba't ibang klase ng Ig.

Ang pinakamahalagang papel na diagnostic ay nilalaro sa pamamagitan ng pagpapasiya ng mga antibodies ng mga klase M at G, dahil pagkatapos ng impeksyon sa isang tao, ang mga antibodies ng klase M ay lilitaw muna, pagkatapos ay ang klase G, at ang huling immunoglobulins A at E.

Immunogenicity at antigenicity ng antigens

Bilang tugon sa pagpasok ng mga antigens sa katawan, nagsisimula ang isang buong kumplikadong mga reaksyon, na naglalayong palayain ang panloob na kapaligiran ng katawan mula sa mga produkto ng dayuhang genetic na impormasyon. Ang hanay ng mga proteksiyong reaksyon ng immune system ay tinatawag na immune response.

Immunogenicity tinatawag na kakayahan ng isang antigen na mag-udyok ng isang immune response, iyon ay, upang mag-udyok ng isang tiyak na proteksiyon na reaksyon ng immune system. Ang immunogenicity ay maaari ding ilarawan bilang ang kakayahang lumikha ng kaligtasan sa sakit.

Ang immunogenicity ay higit na nakasalalay sa likas na katangian ng antigen, ang mga katangian nito (molecular weight, mobility ng antigen molecules, hugis, istraktura, kakayahang magbago), sa ruta at paraan ng pagpasok ng antigen sa katawan, pati na rin ang mga karagdagang epekto at ang genotype ng tatanggap.

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang isa sa mga anyo ng tugon ng immune system sa pagpapakilala ng isang antigen sa katawan ay ang biosynthesis ng mga antibodies. Ang mga antibodies ay may kakayahang magbigkis sa antigen na naging sanhi ng kanilang pagbuo, at sa gayon ay pinoprotektahan ang katawan mula sa mga posibleng nakakapinsalang epekto ng mga dayuhang antigen. Kaugnay nito, ipinakilala ang konsepto ng antigenicity.

antigenicity- ito ang kakayahan ng isang antigen na partikular na makipag-ugnayan sa mga kadahilanan ng kaligtasan sa sakit, ibig sabihin, upang makipag-ugnayan sa mga produkto ng immune response na dulot ng partikular na sangkap na ito (antibodies at T- at B-antigen-recognizing receptors).

Ilang termino ng molecular biology

Mga lipid(mula sa ibang Greek λίπος - fat) - isang malawak na grupo ng medyo magkakaibang natural na organikong compound, kabilang ang mga taba at mga sangkap na tulad ng taba. Ang mga lipid ay matatagpuan sa lahat ng mga buhay na selula at isa sa mga pangunahing bahagi ng mga biological na lamad. Ang mga ito ay hindi matutunaw sa tubig at lubos na natutunaw sa mga organikong solvent. Phospholipids- kumplikadong mga lipid na naglalaman ng mas mataas na fatty acid at isang residue ng phosphoric acid.

Conformation mga molekula (mula sa lat. conformatio - hugis, konstruksyon, kaayusan) - mga geometric na hugis na maaaring kunin ng mga molekula ng mga organikong compound kapag umiikot ang mga atomo o grupo ng mga atomo (substituents) sa paligid ng mga simpleng bono habang pinapanatili ang pagkakasunud-sunod ng kemikal na bono ng mga atom (estruktura ng kemikal) , mga haba ng bono at mga anggulo ng valence.

Mga organikong compound (asid) ng isang espesyal na istraktura. Ang kanilang mga molekula ay sabay-sabay na naglalaman ng mga grupo ng amino (NH 2) at mga pangkat ng carboxyl (COOH). Ang lahat ng mga amino acid ay binubuo lamang ng 5 elemento ng kemikal: C, H, O, N, S.

Mga peptide(Greek πεπτος - masustansya) - isang pamilya ng mga sangkap na ang mga molecule ay binuo mula sa dalawa o higit pang mga residue ng amino acid na konektado sa isang chain sa pamamagitan ng peptide (amide) bond. Ang mga peptide na ang pagkakasunud-sunod ay mas mahaba kaysa sa humigit-kumulang 10-20 amino acid residues ay tinatawag polypeptides.

Sa polypeptide chain mayroong N-terminus, na nabuo ng isang libreng α-amino group at C-terminus pagkakaroon ng libreng α-carboxyl group. Ang mga peptide ay isinusulat at binabasa mula sa N-terminus hanggang sa C-terminus - mula sa N-terminal amino acid hanggang sa C-terminal amino acid.

Mga residu ng amino acid ay mga monomer ng amino acid na bumubuo sa mga peptide. Ang residue ng amino acid na may libreng amino group ay tinatawag na N-terminal at nakasulat sa kaliwa, at ang pagkakaroon ng libreng α-carboxyl group ay tinatawag na C-terminal at nakasulat sa kanan.

mga protina karaniwang tinutukoy bilang polypeptides na naglalaman ng humigit-kumulang 50 residue ng amino acid. Bilang isang kasingkahulugan para sa terminong "protina", ang terminong "protina" ay ginagamit din (mula sa Greek protos - ang una, pinakamahalaga). Ang molekula ng anumang protina ay may mahusay na tinukoy, medyo kumplikado, tatlong-dimensional na istraktura.

Ang mga residue ng amino acid sa mga protina ay karaniwang tinutukoy gamit ang isang tatlong-titik o isang-titik na code. Ang tatlong-titik na code ay isang pagdadaglat ng mga pangalan sa Ingles para sa mga amino acid at kadalasang ginagamit sa siyentipikong panitikan. Ang isang letrang code ay kadalasang walang intuitive na koneksyon sa mga pangalan ng mga amino acid at ginagamit sa bioinformatics upang kumatawan sa isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid bilang teksto na madali para sa pagsusuri ng computer.

peptide backbone. Sa polypeptide chain, ang sequence ng atoms -NH-CH-CO- ay inuulit ng maraming beses. Ang sequence na ito ay bumubuo sa peptide backbone. Ang polypeptide chain ay binubuo ng isang polypeptide backbone (skeleton), na may regular, paulit-ulit na istraktura, at mga indibidwal na side group (R-groups).

Mga bono ng peptide pagsamahin ang mga amino acid sa peptides. Ang mga peptide bond ay nabuo sa pamamagitan ng interaksyon ng α-carboxyl group ng isang amino acid at ang α-amino group mula sa susunod na amino acid. Ang mga bono ng peptide ay napakalakas at hindi kusang nasisira sa ilalim ng mga normal na kondisyon na umiiral sa mga selula.

Ang mga grupo ng mga atomo -CO-NH- na paulit-ulit na maraming beses sa mga molekula ng peptide ay tinatawag mga pangkat ng peptide. Ang peptide group ay may matibay na planar (flat) na istraktura.

Conformation ng protina- lokasyon ng polypeptide chain sa kalawakan. Ang spatial na istraktura na katangian ng isang molekula ng protina ay nabuo dahil sa mga interaksyon ng intramolecular. Ang mga linear polypeptide chain ng mga indibidwal na protina, dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga functional na grupo ng mga amino acid, ay nakakakuha ng isang tiyak na three-dimensional na istraktura, na tinatawag na "conformation ng protina".

Ang proseso ng pagbuo ng isang functionally active protein conformation ay tinatawag natitiklop. Ang katigasan ng peptide bond ay binabawasan ang bilang ng mga antas ng kalayaan ng polypeptide chain, na gumaganap ng isang mahalagang papel sa proseso ng natitiklop.

Mga globular at fibrillar na protina. Ang mga protina na pinag-aralan sa ngayon ay maaaring nahahati sa dalawang malalaking klase ayon sa kakayahang kumuha ng isang tiyak na geometric na hugis sa solusyon: fibrillar(naunat sa isang sinulid) at globular(ginulong sa isang bola). Ang mga polypeptide chain ng fibrillar proteins ay pinahaba, nakaayos parallel sa isa't isa at bumubuo ng mahabang filament o mga layer. Sa mga globular na protina, ang mga polypeptide chain ay mahigpit na nakatiklop sa mga globules - mga compact na spherical na istruktura.

Dapat pansinin na ang mga protina ay conventionally nahahati sa fibrillar at globular, dahil mayroong isang malaking bilang ng mga protina na may isang intermediate na istraktura.

Pangunahing istraktura ng isang protina(pangunahing istraktura ng protina) ay isang linear na pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na bumubuo ng isang protina sa isang polypeptide chain. Ang mga amino acid ay pinagsama-sama ng mga peptide bond. Ang pagkakasunud-sunod ng amino acid ay isinulat simula sa C-terminus ng molekula patungo sa N-terminus ng polypeptide chain.

Ang PSb ay ang pinakasimpleng antas ng istrukturang organisasyon ng isang molekula ng protina. Unang P.S.B. ay itinatag ni F. Sanger para sa insulin (Nobel Prize para sa 1958).

(pangalawang istraktura ng protina) - ang pagtula ng isang polypeptide chain ng protina bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng malapit na pagitan ng mga amino acid sa parehong peptide chain - sa pagitan ng mga amino acid na matatagpuan ng ilang residues mula sa bawat isa.

Ang pangalawang istraktura ng mga protina ay isang spatial na istraktura na nabuo bilang isang resulta ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga functional na grupo na bumubuo sa peptide backbone.

Ang pangalawang istraktura ng mga protina ay dahil sa kakayahan ng mga peptide bond group sa mga pakikipag-ugnayan ng hydrogen sa pagitan ng mga functional na grupo -C=O at -NH- ng peptide backbone. Sa kasong ito, ang peptide ay may posibilidad na magpatibay ng isang conform sa pagbuo ng maximum na bilang ng mga hydrogen bond. Gayunpaman, ang posibilidad ng kanilang pagbuo ay limitado sa likas na katangian ng peptide bond. Samakatuwid, ang peptide chain ay nakakakuha ng hindi isang arbitrary, ngunit isang mahigpit na tinukoy na conform.

Ang pangalawang istraktura ay nabuo mula sa mga segment ng polypeptide chain na kasangkot sa pagbuo ng isang regular na network ng mga hydrogen bond.

Sa madaling salita, ang pangalawang istraktura ng isang polypeptide ay ang conformation ng pangunahing chain nito (backbone) nang hindi isinasaalang-alang ang conformation ng mga side group.

Ang polypeptide chain ng isang protina, na natitiklop sa ilalim ng pagkilos ng mga hydrogen bond sa isang compact form, ay maaaring bumuo ng isang tiyak na bilang ng mga regular na istruktura. Kilala ang ilang ganoong istruktura: α (alpha)-helix, β (beta)-structure (isa pang pangalan ay β-folded layer o β-folded sheet), random coil and turn. Ang isang bihirang uri ng pangalawang istraktura ng mga protina ay π-helice. Sa una, naniniwala ang mga mananaliksik na ang ganitong uri ng helix ay hindi nangyari sa kalikasan, ngunit kalaunan ang mga helice na ito ay natuklasan sa mga protina.

Ang α-helix at β-istruktura ay ang masigasig na pinaka-kanais-nais na mga conformation, dahil pareho silang pinapatatag ng hydrogen bond. Bilang karagdagan, ang parehong α-helix at ang β-istruktura ay higit na nagpapatatag sa pamamagitan ng mahigpit na pag-iimpake ng mga atomo ng backbone, na magkatugma tulad ng mga piraso ng parehong jigsaw puzzle.

Ang mga fragment na ito at ang kanilang kumbinasyon sa ilang protina, kung mayroon man, ay tinatawag ding pangalawang istraktura ng protina na ito.

Sa istraktura ng mga globular na protina, maaaring mayroong mga fragment ng isang regular na istraktura ng lahat ng uri sa anumang kumbinasyon, ngunit maaaring walang isa. Sa fibrillar proteins, lahat ng residues ay nabibilang sa isang uri: halimbawa, ang lana ay naglalaman ng α-helice, at ang sutla ay naglalaman ng β-structure.

Kaya, kadalasan ang pangalawang istraktura ng isang protina ay ang pagtiklop ng chain ng polypeptide ng protina sa mga α-helical na seksyon at β-structural formations (mga layer) na may partisipasyon ng mga hydrogen bond. Kung ang mga bono ng hydrogen ay nabuo sa pagitan ng mga baluktot na site ng isang chain, pagkatapos ay tinatawag silang intrachain, kung sa pagitan ng mga chain - interchain. Ang mga hydrogen bond ay matatagpuan patayo sa polypeptide chain.

α-helix- ay nabuo sa pamamagitan ng intrachain hydrogen bonds sa pagitan ng NH group ng isang amino acid residue at ang CO group ng ikaapat na residue mula dito. Ang average na haba ng α-helice sa mga protina ay 10 residue ng amino acid

Sa α-helix, ang mga hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng oxygen atom ng carbonyl group at ng hydrogen ng amide nitrogen ng ika-4 na amino acid mula dito. Ang lahat ng C=O at NH na grupo ng pangunahing polypeptide chain ay kasangkot sa pagbuo ng mga hydrogen bond na ito. Ang mga side chain ng residues ng amino acid ay matatagpuan sa kahabaan ng periphery ng helix at hindi nakikilahok sa pagbuo ng pangalawang istraktura.

mga istruktura ng β ay nabuo sa pagitan ng mga linear na rehiyon ng peptide backbone ng isang polypeptide chain, kaya bumubuo ng mga nakatiklop na istruktura (ilang zigzag polypeptide chain).

Ang β-istruktura ay nabuo dahil sa pagbuo ng maraming hydrogen bond sa pagitan ng mga atomo ng mga peptide group ng mga linear na kadena. Sa mga istrukturang β, ang mga bono ng hydrogen ay nabuo sa pagitan ng mga amino acid o iba't ibang mga chain ng protina na medyo malayo sa isa't isa sa pangunahing istraktura, at hindi malapit na pagitan, tulad ng kaso sa α-helix.

Sa ilang mga protina, ang mga istruktura ng β ay maaaring mabuo dahil sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga atomo ng peptide backbone ng iba't ibang mga polypeptide chain.

Ang mga polypeptide chain o mga bahagi nito ay maaaring bumuo ng parallel o antiparallel β structures. Kung ang konektadong ilang mga kadena ng polypeptide ay nakadirekta nang tapat, at ang N- at C-terminal ay hindi magkatugma, kung gayon antiparallelβ-istraktura, kung magkatugma ang mga ito - parallelβ-istruktura.

Ang isa pang pangalan para sa β-structure ay β-sheet(β-pleated layers, β-sheets). Ang β-sheet ay nabuo mula sa dalawa o higit pang β-structural na rehiyon ng polypeptide chain, na tinatawag na β-strands (β-strands). Karaniwan, ang mga β-sheet ay matatagpuan sa mga globular na protina at naglalaman ng hindi hihigit sa 6 na β-strand.

β-strands(β-strands) ay mga seksyon ng isang molekula ng protina kung saan ang mga bono ng peptide backbone ng ilang sunud-sunod na polypeptides ay nakaayos sa isang flat conformation. Sa mga ilustrasyon, ang mga β-strand ng protina ay minsan ay inilalarawan bilang mga flat na "ribbons na may mga arrow" upang bigyang-diin ang direksyon ng polypeptide chain.

Ang pangunahing bahagi ng β-strands ay matatagpuan sa tabi ng iba pang mga strand at bumubuo sa kanila ng isang malawak na sistema ng hydrogen bond sa pagitan ng C=O at N-H na mga grupo ng pangunahing chain ng protina (peptide backbone). Maaaring i-package ang mga β-strands , na transversely nagpapatatag ng dalawa o tatlong hydrogen bond sa pagitan ng magkakasunod na strand. Ang ganitong paraan ng pagsasalansan ay tinatawag na β-sheet.

Magulo gusot- ito ay isang seksyon ng peptide chain na walang anumang regular, pana-panahong spatial na organisasyon. Ang mga nasabing site sa bawat protina ay may sariling nakapirming conformation, na tinutukoy ng komposisyon ng amino acid ng site na ito, pati na rin ang pangalawang at tertiary na istruktura ng mga katabing rehiyon na nakapalibot sa "random na tangle". Sa mga lugar ng isang disordered coil, ang peptide chain ay medyo madaling yumuko at magbago ng conform, habang ang α-helice at β-folded layer ay medyo matibay na istruktura.

Ang isa pang anyo ng pangalawang istraktura ay tinutukoy bilang β-turn. Ang istraktura na ito ay nabuo sa pamamagitan ng 4 o higit pang mga residue ng amino acid na may isang hydrogen bond sa pagitan ng una at huling, at sa paraan na ang peptide chain ay nagbabago ng direksyon ng 180 °. Ang istraktura ng loop ng naturang pagliko ay pinapatatag ng isang hydrogen bond sa pagitan ng carbonyl oxygen ng residue ng amino acid sa simula ng pagliko at ng pangkat ng N-H ng ikatlong downstream na residue sa dulo ng pagliko.

Kung ang mga antiparallel β-strands ay lumalapit sa β-turn mula sa magkabilang dulo, kung gayon ang isang pangalawang istraktura ay nabuo, na tinatawag na β-hairpin(β-hairpin)

Tertiary na istraktura ng isang protina(tertiary structure ng protina) - Sa solusyon sa ilalim ng mga kondisyong pisyolohikal, ang polypeptide chain ay natitiklop sa isang compact formation na may isang tiyak na spatial na istraktura, na tinatawag na tertiary structure ng protina. Ito ay nabuo bilang resulta ng self-folding dahil sa interaksyon sa pagitan ng mga radical (covalent at hydrogen bonds, ionic at hydrophobic interactions). Sa unang pagkakataon T.s.b. ay itinatag para sa myoglobin protein nina J. Kendrew at M. Perutz noong 1959 (Nobel Prize para sa 1962). T.s.b. halos ganap na tinutukoy ng pangunahing istraktura ng protina. Sa kasalukuyan, gamit ang mga pamamaraan ng X-ray diffraction analysis at nuclear magnetic spectroscopy (NMR spectroscopy), ang spatial (tertiary) na istruktura ng isang malaking bilang ng mga protina ay natukoy.

Quaternary na istraktura ng protina. Ang mga protina na binubuo ng isang solong polypeptide chain ay mayroon lamang isang tertiary na istraktura. Gayunpaman, ang ilang mga protina ay binuo mula sa ilang mga polypeptide chain, na ang bawat isa ay may isang tersiyaryong istraktura. Para sa mga naturang protina, ang konsepto ng isang quaternary na istraktura ay ipinakilala, na kung saan ay ang organisasyon ng ilang polypeptide chain na may isang tertiary na istraktura sa isang solong functional na molekula ng protina. Ang nasabing protina na may istrukturang quaternary ay tinatawag na oligomer, at ang mga polypeptide chain nito na may istrukturang tersiyaryo ay tinatawag na mga protomer o mga subunit.

conjugate(conjugate, lat. conjugatio - koneksyon) - isang artipisyal na synthesized (chemically o sa pamamagitan ng recombination in vitro) hybrid molecule kung saan ang dalawang molekula na may magkaibang mga katangian ay konektado (pinagsama); malawakang ginagamit sa medisina at pang-eksperimentong biology.

Haptens

Haptens- ito ay "inferior antigens" (ang termino ay iminungkahi ng immunologist na si K. Landsteiner). Kapag ipinakilala sa katawan sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang haptens ay hindi makapag-udyok ng immune response sa katawan, dahil mayroon silang napakababang immunogenicity.

Kadalasan, ang haptens ay mga compound na mababa ang bigat ng molekular (molecular weight na mas mababa sa 10 kDa). Kinikilala sila ng katawan ng tatanggap bilang genetically alien (i.e., mayroon silang specificity), ngunit dahil sa kanilang mababang molekular na timbang, hindi sila nagdudulot ng mga immune reaction. Gayunpaman, hindi nila nawala ang kanilang antigenicity na ari-arian, na nagpapahintulot sa kanila na partikular na makipag-ugnayan sa mga handa na mga kadahilanan ng kaligtasan sa sakit (antibodies, lymphocytes).

Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, posibleng pilitin ang immune system ng macroorganism na partikular na tumugon sa hapten bilang isang ganap na antigen. Upang gawin ito, kinakailangan na artipisyal na palakihin ang molekula ng hapten - upang ikonekta ito sa isang malakas na bono na may sapat na malaking molekula ng protina o iba pang polimer ng carrier. Ang conjugate na na-synthesize sa ganitong paraan ay magkakaroon ng lahat ng mga katangian ng isang ganap na antigen at magiging sanhi ng immune response kapag ipinakilala sa katawan.

Epitopes (mga pantukoy na antigenic)

Nagagawa ng katawan na bumuo ng mga antibodies sa halos anumang bahagi ng molekula ng antigen, ngunit karaniwan itong hindi nangyayari sa isang normal na tugon ng immune. Ang mga kumplikadong antigens (protina, polysaccharides) ay may mga espesyal na site kung saan ang isang tiyak na immune response ay talagang nabuo. Ang mga nasabing lugar ay tinatawag mga epitope(epitope), mula sa Griyego. epi - on, over, over at topos - lugar, lugar. kasingkahulugan - antigenic determinant.

Ang mga site na ito ay binubuo ng ilang mga amino acid o carbohydrates, ang bawat site ay isang pangkat ng mga residue ng amino acid ng isang antigen ng protina o isang seksyon ng isang polysaccharide chain. Nagagawang makipag-ugnayan ng mga epitope sa mga partikular na receptor ng mga lymphocytes, sa gayon ay nag-uudyok ng immune response, at sa mga antigen-binding center ng mga partikular na antibodies.

Ang mga epitope ay magkakaiba sa kanilang istraktura. Ang isang antigenic determinant (epitope) ay maaaring isang surface area ng protina na nabuo ng mga amino acid radical, isang hapten, o isang prosthetic na grupo ng isang protina (isang non-protein component na nauugnay sa isang protina), lalo na ang mga polysaccharide group ng glycoproteins.

Ang mga antigenic determinants o epitope ay mga partikular na rehiyon ng three-dimensional na istraktura ng antigens. Mayroong iba't ibang uri ng mga epitope - linear at conformational.

Ang mga linear na epitope ay nabuo sa pamamagitan ng isang linear na pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid.

Bilang resulta ng pag-aaral sa istruktura ng mga protina, napag-alaman na ang mga molekula ng protina ay may kumplikadong spatial na istraktura. Kapag natitiklop (sa isang bola), ang mga macromolecule ng protina ay maaaring lumapit sa mga residu na malayo sa isa't isa sa isang linear na pagkakasunud-sunod, na bumubuo ng isang conformational antigenic determinant.

Bilang karagdagan, mayroong mga terminal epitope (na matatagpuan sa mga seksyon ng terminal ng molekula ng antigen) at mga sentral. Tinutukoy din nila ang "malalim", o nakatago, antigenic determinants na lumilitaw kapag ang antigen ay nawasak.

Ang mga molekula ng karamihan sa mga antigen ay medyo malaki. Ang isang macromolecule ng protina (antigen), na binubuo ng ilang daang amino acid, ay maaaring maglaman ng maraming iba't ibang epitope. Ang ilang mga protina ay maaaring magkaroon ng parehong antigenic determinant sa ilang mga kopya (paulit-ulit na antigenic determinants).

Laban sa isang epitope, isang malawak na hanay ng iba't ibang mga antibodies ang nabuo. Ang bawat isa sa mga epitope ay may kakayahang pasiglahin ang paggawa ng iba't ibang partikular na antibodies. Maaaring gumawa ng mga partikular na antibodies para sa bawat isa sa mga epitope.

May kababalaghan immunodominance, na nagpapakita ng sarili sa katotohanan na ang mga epitope ay naiiba sa kanilang kakayahang mag-udyok ng immune response.

Hindi lahat ng epitope sa isang protina ay pantay na antigenic. Bilang isang patakaran, ang ilang mga epitope ng isang antigen ay may espesyal na antigenicity, na ipinapakita sa nangingibabaw na pagbuo ng mga antibodies laban sa mga epitope na ito. Ang isang hierarchy ay itinatag sa spectrum ng mga epitope ng isang molekula ng protina - ang ilan sa mga epitope ay nangingibabaw at karamihan sa mga antibodies ay partikular na nabuo sa kanila. Ang mga epitope na ito ay tinatawag immunodominant epitopes. Ang mga ito ay halos palaging matatagpuan sa mga kilalang bahagi ng molekula ng antigen.

Ang istraktura ng mga antibodies (immunoglobulins)

Immunoglobulins IgG batay sa pang-eksperimentong data. Ang bawat residue ng amino acid ng isang molekula ng protina ay inilalarawan bilang isang maliit na bola. Ang visualization ay binuo gamit ang RasMol program.

Noong ika-20 siglo, hinangad ng mga biochemist na malaman kung anong mga variant ng immunoglobulin ang umiiral at kung ano ang istraktura ng mga molekula ng mga protina na ito. Ang istraktura ng mga antibodies ay itinatag sa kurso ng iba't ibang mga eksperimento. Karaniwan, sila ay binubuo sa katotohanan na ang mga antibodies ay ginagamot ng mga proteolytic enzymes (papain, pepsin), at sumailalim sa alkylation at pagbawas sa mercaptoethanol.

Pagkatapos ay pinag-aralan ang mga katangian ng nakuha na mga fragment: ang kanilang molekular na timbang (chromatography), quaternary structure (X-ray diffraction analysis), ang kakayahang magbigkis sa isang antigen, atbp. Ginamit din ang mga antibodies sa mga fragment na ito: nalaman kung ang mga antibodies sa isang uri ng mga fragment ay maaaring magbigkis sa mga fragment ng ibang uri. Batay sa data na nakuha, isang modelo ng isang molekula ng antibody ay binuo.

Higit sa 100 taon ng pananaliksik sa istraktura at paggana ng mga immunoglobulin ay na-highlight lamang ang kumplikadong katangian ng mga protina na ito. Sa kasalukuyan, ang istraktura ng mga molekula ng immunoglobulin ng tao ay hindi pa ganap na inilarawan. Karamihan sa mga mananaliksik ay nakatuon ang kanilang mga pagsisikap hindi sa paglalarawan ng istraktura ng mga protina na ito, ngunit sa pagpapalabas ng mga mekanismo kung saan ang mga antibodies ay nakikipag-ugnayan sa mga antigens. Bilang karagdagan, ang mga molekula ng antibody , samakatuwid, ang pag-aaral ng mga antibodies, na napanatili nang hindi nagbabago, ay nagiging isang mahirap na gawain. Mas madalas posible na malaman ang eksaktong istraktura ng mga indibidwal na fragment ng mga antibodies.

Sa kabila ng dapat na pagkakaiba-iba ng mga immunoglobulin, ang kanilang mga molekula ay inuri ayon sa mga istrukturang kasama sa mga molekulang ito. Ang pag-uuri na ito ay batay sa katotohanan na ang mga immunoglobulin ng lahat ng mga klase ay binuo ayon sa isang pangkalahatang plano, ay may isang tiyak na unibersal na istraktura.

Ang mga molekula ng immunoglobulin ay mga kumplikadong spatial formations. Nang walang pagbubukod, ang lahat ng mga antibodies ay nabibilang sa parehong uri ng mga molekula ng protina na may isang globular pangalawang istraktura, na tumutugma sa kanilang pangalan - "immunoglobulins" (ang pangalawang istraktura ng isang protina ay isang paraan ng pagtula ng polypeptide chain nito sa espasyo). Maaari silang mga monomer o polimer na binuo mula sa ilang mga subunit.

Mabigat at magaan na polypeptide chain sa istruktura ng mga immunoglobulin

Mga kadena ng peptide ng mga immunoglobulin. Imahe ng eskematiko. Ang mga variable na rehiyon ay minarkahan ng mga tuldok na linya.

Ang istrukturang yunit ng immunoglobulin ay isang monomer, isang molekula na binubuo ng mga polypeptide chain na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng disulfide bond (S-S bridges).

Kung ang isang molekula ng Ig ay ginagamot ng 2-mercaptoethanol (isang reagent na sumisira sa mga bono ng disulfide), pagkatapos ay mabubulok ito sa mga pares ng polypeptide chain. Ang mga resultang polypeptide chain ay inuri ayon sa molekular na timbang: magaan at mabigat. Ang mga light chain ay may mababang molekular na timbang (mga 23 kD) at itinalaga ng titik L, mula sa Ingles. Banayad - madali. Ang mabibigat na chain H (mula sa English. Heavy - heavy) ay may mataas na molecular weight (nag-iiba-iba sa pagitan ng 50 - 73 kD).

Ang tinatawag na monomeric immunoglobulin ay naglalaman ng dalawang L-chain at dalawang H-chain. Ang magaan at mabibigat na kadena ay pinagsasama-sama ng mga tulay na disulfide. Ang mga bono ng disulfide ay nagkokonekta ng mga magaan na kadena sa mabibigat na kadena, pati na rin ang mga mabibigat na kadena sa isa't isa.

Ang pangunahing structural subunit ng lahat ng klase ng immunoglobulin ay ang light chain-heavy chain (L-H) na pares. Ang istraktura ng mga immunoglobulin ng iba't ibang klase at subclass ay naiiba sa bilang at lokasyon ng disulfide bond sa pagitan ng mabibigat na kadena, gayundin sa bilang ng (L-H) na mga subunit sa molekula. Ang mga H-chain ay pinagsasama-sama ng ibang bilang ng mga disulfide bond. Ang mga uri ng mabibigat at magaan na kadena na bumubuo sa iba't ibang klase ng mga immunoglobulin ay magkakaiba din.

Ipinapakita ng figure ang scheme ng organisasyon ng IgG bilang isang tipikal na immunoglobulin. Tulad ng lahat ng immunoglobulin, ang IgG ay naglalaman ng dalawang magkaparehong mabibigat na (H) na kadena at dalawang magkaparehong liwanag (L) na kadena, na pinagsama sa isang apat na kadena na molekula sa pamamagitan ng mga interchain na disulfide bond (-S-S-). Ang tanging disulfide bond na nagkokonekta sa H at L chain ay matatagpuan malapit sa C-terminus ng light chain. Mayroon ding disulfide bond sa pagitan ng dalawang mabibigat na kadena.

Mga domain sa isang molekula ng antibody

Ang magaan at mabibigat na polypeptide chain sa komposisyon ng Ig molecule ay may isang tiyak na istraktura. Ang bawat chain ay may kondisyong nahahati sa mga partikular na seksyon na tinatawag na mga domain.

Ang parehong magaan at mabibigat na kadena ay hindi tuwid na mga hibla. Sa loob ng bawat chain, sa regular at humigit-kumulang pantay na pagitan ng 100-110 amino acids, may mga disulfide bridge na bumubuo ng mga loop sa istraktura ng bawat chain. Ang pagkakaroon ng disulfide bridges ay nangangahulugan na ang bawat loop sa peptide chain ay dapat bumuo ng isang compactly folded globular domain. Kaya, ang bawat polypeptide chain sa komposisyon ng isang immunoglobulin ay bumubuo ng ilang mga globular domain sa anyo ng mga loop, kabilang ang humigit-kumulang 110 amino acid residues.

Masasabi nating ang mga molekula ng immunoglobulin ay binuo mula sa magkahiwalay na mga domain, na ang bawat isa ay matatagpuan sa paligid ng tulay na disulfide at homologous sa iba.

Sa bawat isa sa mga light chain ng antibody molecule, mayroong dalawang intrachain disulfide bond, ayon sa pagkakabanggit, ang bawat light chain ay may dalawang domain. Ang bilang ng naturang mga bono sa mabibigat na tanikala ay nag-iiba; ang mabibigat na kadena ay naglalaman ng apat o limang domain. Ang mga domain ay pinaghihiwalay ng madaling organisadong mga segment. Ang pagkakaroon ng naturang mga pagsasaayos ay nakumpirma ng direktang mga obserbasyon at sa pamamagitan ng genetic analysis.

Pangunahin, pangalawa, tertiary at quaternary na istraktura ng mga immunoglobulin

Ang istraktura ng molekula ng immunoglobulin (pati na rin ang iba pang mga protina) ay tinutukoy ng pangunahin, pangalawa, tersiyaryo at quaternary na istraktura. Ang pangunahing istraktura ay ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na bumubuo sa magaan at mabibigat na kadena ng mga immunoglobulin. Ang pagsusuri ng X-ray diffraction ay nagpakita na ang magaan at mabibigat na kadena ng mga immunoglobulin ay binubuo ng mga compact globular domain (ang tinatawag na immunoglobulin domain). Ang mga domain ay nakaayos sa isang katangian na istrukturang tersiyaryo na tinatawag na immunoglobulin fold.

Ang mga domain ng immunoglobulin ay mga rehiyon sa tertiary na istraktura ng molekula ng Ig, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na awtonomiya ng istrukturang organisasyon. Ang mga domain ay nabuo ng iba't ibang mga segment ng parehong polypeptide chain, na nakatiklop sa "coils" (globules). Kasama sa globule ang humigit-kumulang 110 residue ng amino acid.

Ang mga domain ay may katulad na pangkalahatang istraktura at ilang partikular na function sa isa't isa. Sa loob ng mga domain, ang mga fragment ng peptide na bumubuo sa domain ay bumubuo ng isang compactly packed na antiparallel β-sheet na istraktura na pinatatag ng mga hydrogen bond (ang pangalawang istraktura ng protina). Halos walang mga rehiyon na may α-helical conformation sa istruktura ng domain.

Ang pangalawang istraktura ng bawat isa sa mga domain ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasalansan ng isang pinahabang polypeptide chain pabalik-balik sa sarili nito sa dalawang antiparallel β-layer (β-sheet) na naglalaman ng ilang β-folds. Ang bawat β-sheet ay may patag na hugis - ang mga polypeptide chain sa β-folds ay halos ganap na pinahaba.

Ang dalawang β-sheet na bumubuo sa domain ng immunoglobulin ay nakasalansan sa isang istraktura na tinatawag na β-sandwich ("tulad ng dalawang piraso ng tinapay sa ibabaw ng bawat isa"). Ang istruktura ng bawat domain ng immunoglobulin ay pinatatag ng isang intradomain na disulfide bond - ang mga β-sheet ay covalently na iniuugnay ng isang disulfide bond sa pagitan ng mga cysteine ​​​​residues ng bawat β-sheet. Ang bawat β-sheet ay binubuo ng mga antiparallel β-strands na konektado ng mga loop na may iba't ibang haba.

Ang mga domain, sa turn, ay magkakaugnay sa pamamagitan ng pagpapatuloy ng polypeptide chain, na umaabot sa kabila ng β-pleated na mga sheet. Ang mga bukas na seksyon ng polypeptide chain sa pagitan ng mga globules ay lalong sensitibo sa mga proteolytic enzymes.

Ang mga globular domain ng isang pares ng magaan at mabibigat na chain ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa upang bumuo ng isang quaternary na istraktura. Dahil dito, ang mga functional na fragment ay nabuo na nagpapahintulot sa molekula ng antibody na partikular na magbigkis sa antigen at, sa parehong oras, magsagawa ng isang bilang ng mga biological effector function.

Variable at pare-parehong mga domain

Ang mga domain sa mga peptide chain ay naiiba sa constancy ng kanilang komposisyon ng amino acid. May mga variable at pare-pareho ang mga domain (rehiyon). Ang mga variable na domain ay tinutukoy ng letrang V, mula sa English. variable - "nababago" at tinatawag na V-domain. Ang mga permanenteng (constant) na domain ay tinutukoy ng titik C, mula sa English constant - "permanent" at tinatawag na C-domains.

Ang mga immunoglobulin na ginawa ng iba't ibang mga clone ng mga selula ng plasma ay may mga variable na domain ng iba't ibang mga pagkakasunud-sunod ng amino acid. Ang pare-parehong mga domain ay magkapareho o napakalapit para sa bawat immunoglobulin isotype.

Ang bawat domain ay may label na may titik na nagsasaad kung ito ay kabilang sa magaan o mabigat na kadena at isang numerong nagsasaad ng posisyon nito.

Ang unang domain sa magaan at mabibigat na kadena ng lahat ng antibodies ay lubos na nagbabago sa pagkakasunud-sunod ng amino acid; ito ay tinutukoy bilang V L at V H, ayon sa pagkakabanggit.

Ang pangalawa at kasunod na mga domain sa parehong mabibigat na kadena ay mas pare-pareho sa pagkakasunud-sunod ng amino acid. Ang mga ito ay itinalagang C H o C H 1, C H 2 at C H 3. Ang mga immunoglobulin ng IgM at IgE ay may karagdagang C H 4 na domain sa heavy chain, na matatagpuan sa likod ng domain ng C H 3.

Ang kalahati ng light chain kasama ang carboxyl end ay tinatawag na C L constant region, at ang N-terminal na kalahati ng light chain ay tinatawag na V L variable region.

Ang mga kadena ng karbohidrat ay nauugnay din sa domain ng C H 2. Ang mga immunoglobulin ng iba't ibang klase ay malaki ang pagkakaiba sa bilang at pagsasaayos ng mga grupo ng carbohydrate. Ang mga bahagi ng carbohydrate ng mga immunoglobulin ay may katulad na istraktura. Binubuo ang mga ito ng isang pare-parehong core at isang variable na panlabas na bahagi. Ang mga bahagi ng karbohidrat ay nakakaapekto sa mga biological na katangian ng mga antibodies.

Mga fragment ng Fab at Fc ng isang molekula ng immunoglobulin

Ang mga variable na domain ng magaan at mabibigat na kadena (V H at V L) kasama ang pare-parehong mga domain na pinakamalapit sa kanila (C H 1 at CL 1) ay bumubuo ng mga antibody na Fab fragment (fragment, antigen binding). Ang site ng immunoglobulin na nagbubuklod sa isang tiyak na antigen ay nabuo ng mga variable na rehiyon ng N-terminal ng magaan at mabibigat na kadena, i.e. V H - at V L -mga domain.

Ang natitira, na kinakatawan ng C-terminal heavy chain constant na mga domain, ay tinutukoy bilang ang Fc fragment (fragment, crystallisable). Kasama sa Fc fragment ang natitirang mga domain ng C H na pinagsasama-sama ng mga disulfide bond. Ang isang rehiyon ng bisagra ay matatagpuan sa junction ng mga fragment ng Fab at Fc, na nagbibigay-daan sa mga fragment na nagbubuklod ng antigen na magbuka para sa mas malapit na pakikipag-ugnay sa antigen.

Lugar ng bisagra

Sa hangganan ng Fab- at Fc-fragment ay ang tinatawag na. "rehiyon ng bisagra" na may nababaluktot na istraktura. Nagbibigay ito ng mobility sa pagitan ng dalawang Fab fragment ng isang Y-shaped na antibody molecule. Ang kadaliang mapakilos ng mga fragment ng isang molekula ng antibody na nauugnay sa bawat isa ay isang mahalagang katangian ng istruktura ng mga immunoglobulin. Ang ganitong uri ng interpeptide compound ay nagbibigay ng istraktura ng molekula dynamism - pinapayagan ka nitong madaling baguhin ang conform depende sa nakapalibot na mga kondisyon at estado.

Ang rehiyon ng bisagra ay isang bahagi ng mabigat na kadena. Ang rehiyon ng bisagra ay naglalaman ng mga disulfide bond na nagkokonekta sa mabibigat na kadena sa isa't isa. Ang bawat klase ng immunoglobulins ay may sariling rehiyon ng bisagra.

Sa mga immunoglobulin (maliban sa IgM at IgE), ang rehiyon ng bisagra ay binubuo ng isang maikling segment ng mga amino acid at matatagpuan sa pagitan ng mga rehiyon ng C H 1 at C H 2 ng mabibigat na kadena. Ang segment na ito ay kadalasang binubuo ng cysteine ​​​​at proline residues. Ang mga cysteine ​​ay kasangkot sa pagbuo ng mga tulay na disulfide sa pagitan ng mga kadena, at ang mga labi ng proline ay pumipigil sa pagtitiklop sa isang globular na istraktura.

Karaniwang istraktura ng isang immunoglobulin molecule gamit ang IgG bilang isang halimbawa

Ang pagguhit ng eskematiko sa isang patag na pagguhit ay hindi tumpak na sumasalamin sa istraktura ng Ig; sa katunayan, ang mga variable na domain ng magaan at mabibigat na kadena ay hindi nakaayos nang magkatulad, ngunit mahigpit, naka-crosswise na magkakaugnay sa bawat isa.

Maginhawang isaalang-alang ang tipikal na istraktura ng isang immunoglobulin gamit ang halimbawa ng isang molekulang antibody ng klase ng IgG. Sa kabuuan, mayroong 12 domain sa molekula ng IgG - 4 sa mabibigat na kadena at 2 sa magaan na kadena.

Ang bawat light chain ay may kasamang dalawang domain - isang variable (V L , variable domain ng light chain) at isang constant (C L , constant domain ng light chain). Ang bawat mabibigat na kadena ay naglalaman ng isang variable na domain (V H , variable na domain ng heavy chain) at tatlong pare-parehong domain (C H 1–3, pare-parehong domain ng heavy chain). Humigit-kumulang isang-kapat ng mabibigat na kadena, kabilang ang N-terminus, ay itinalaga sa variable na rehiyon ng H-chain (V H), ang natitira dito ay pare-parehong mga rehiyon (CH 1, CH 2, CH 3).

Ang bawat pares ng variable na domain na V H at V L na matatagpuan sa katabing heavy at light chain, ay bumubuo ng variable na fragment (Fv, variable na fragment).

Mga uri ng mabibigat at magaan na kadena sa komposisyon ng mga molekula ng antibody

Ayon sa mga pagkakaiba sa pangunahing istraktura ng mga permanenteng rehiyon, ang mga kadena ay nahahati sa mga uri. Ang mga uri ay tinutukoy ng pangunahing pagkakasunud-sunod ng amino acid ng mga kadena at ang antas ng kanilang glycosylation. Ang mga light chain ay nahahati sa dalawang uri: κ at λ (kappa at lambda), ang mabibigat na chain ay nahahati sa limang uri: α, γ, μ, ε at δ (alpha, gamma, mu, epsilon at delta). Kabilang sa iba't ibang mabibigat na kadena ng mga uri ng alpha, mu at gamma, ang mga subtype ay nakikilala.

Pag-uuri ng mga immunoglobulin

Ang mga immunoglobulin ay inuri ayon sa uri ng H-chain (mabibigat na kadena). Ang patuloy na mga rehiyon ng mabibigat na kadena sa mga immunoglobulin ng iba't ibang klase ay hindi pareho. Ang mga immunoglobulin ng tao ay nahahati sa 5 klase at isang bilang ng mga subclass, ayon sa mga uri ng mabibigat na kadena na bahagi ng mga ito. Ang mga klase na ito ay tinatawag na IgA, IgG, IgM, IgD at IgE.

Ang mga H-chain mismo ay itinalaga ng isang Greek letter na tumutugma sa malaking Latin na letra ng pangalan ng isa sa mga immunoglobulin. Ang IgA ay may mabibigat na kadena α (alpha), IgM - μ (mu), IgG - γ (gamma), IgE - ε (epsilon), IgD - δ (delta).

Ang mga immunoglobulin na IgG, IgM at IgA ay may bilang ng mga subclass. Ang paghahati sa mga subclass (subtypes) ay nangyayari rin depende sa mga katangian ng H-chain. Sa mga tao, mayroong 4 na subclass ng IgG: IgG1, IgG2, IgG3, at IgG4, na naglalaman ng γ1, γ2, γ3, at γ4 na mabibigat na kadena, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga H chain na ito ay naiiba sa maliliit na detalye ng Fc fragment. Para sa μ-chain, 2 subtype ang kilala - μ1- at μ2-. Ang IgA ay may 2 subclass: IgA1 at IgA2 na may α1 at α2 na mga subtype ng α chain.

Sa bawat molekula ng immunoglobulin, lahat ng mabibigat na kadena ay nabibilang sa parehong uri, ayon sa klase o subclass.

Ang lahat ng 5 klase ng immunoglobulin ay binubuo ng mabibigat at magaan na kadena.

Ang mga light chain (L-chain) sa mga immunoglobulin ng iba't ibang klase ay pareho. Ang lahat ng immunoglobulin ay maaaring magkaroon ng parehong κ (kappa) o parehong λ (lambda) na light chain. Ang mga immunoglobulin ng lahat ng klase ay nahahati sa K- at L-type, depende sa presensya sa kanilang mga molekula ng light chain ng κ- o λ-types, ayon sa pagkakabanggit. Sa mga tao, ang ratio ng K- at L-type ay 3:2.

Ang mga klase at subclass na pinagsama ay tinatawag na immunoglobulin isotypes. Ang isotype ng mga antibodies (klase, subclass ng immunoglobulins - IgM1, IgM2, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgD, IgE) ay tinutukoy ng mga C-domain ng mabibigat na kadena.

Ang bawat klase ay may kasamang malaking pagkakaiba-iba ng mga indibidwal na immunoglobulin, na naiiba sa pangunahing istraktura ng mga variable na rehiyon; ang kabuuang bilang ng mga immunoglobulin ng lahat ng klase ay ≈ 10^7.

Ang istraktura ng mga molekula ng antibody ng iba't ibang klase

Mga scheme ng istraktura ng mga immunoglobulin. (A) - monomeric IgG, IgE, IgD, IgA; (B) - polymeric secretory Ig A (slgA) at IgM (C); (1) - bahagi ng secretory; (2) - pagkonekta ng J-chain.

1. Mga klase ng antibodies IgG, IgD at IgE

Ang mga molekula ng antibodies ng mga klase na IgG, IgD at IgE ay monomeric; sila ay hugis Y.

Ang mga immunoglobulin ng IgG ay nagkakahalaga ng 75% ng kabuuang mga immunoglobulin ng tao. Ang mga ito ay matatagpuan kapwa sa dugo at sa labas ng mga daluyan ng dugo. Ang isang mahalagang katangian ng IgG ay ang kanilang kakayahang tumawid sa inunan. Kaya, ang mga maternal antibodies ay pumapasok sa katawan ng isang bagong panganak na bata at pinoprotektahan siya mula sa impeksyon sa mga unang buwan ng buhay (natural na passive immunity).

Ang mga IgD ay pangunahing matatagpuan sa lamad ng B-lymphocytes. Mayroon silang istraktura na katulad ng IgG, 2 aktibong sentro. Ang mabigat na kadena (δ-chain) ay binubuo ng isang variable at 3 pare-parehong mga domain. Ang rehiyon ng bisagra ng δ chain ay ang pinakamahaba, at ang lokalisasyon ng mga carbohydrate sa chain na ito ay hindi pangkaraniwan.

IgE - ang konsentrasyon ng klase ng immunoglobulins na ito sa serum ng dugo ay napakababa. Ang mga molekula ng IgE ay pangunahing naayos sa ibabaw ng mga mast cell at basophil. Sa istraktura nito, ang IgE ay katulad ng IgG, mayroon itong 2 aktibong sentro. Ang mabigat na kadena (ε-chain) ay may isang variable at 4 na pare-parehong mga domain. Ipinapalagay na ang IgE ay mahalaga sa pagbuo ng anthelminthic immunity. Ang IgE ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa pathogenesis ng ilang mga allergic na sakit (bronchial asthma, hay fever) at anaphylactic shock.

2. Antibody klase IgM at IgA

Ang mga immunoglobulin na IgM at IgA ay bumubuo ng mga istrukturang polimer. Para sa polymerization, ang IgM at IgA ay may kasamang karagdagang polypeptide chain na may molecular weight na 15 kDa, na tinatawag na J-chain (joint-bond, mula sa English joining - connection). Ang J-chain na ito ay nagbubuklod sa mga terminal na cysteine ​​sa C-terminus ng mabibigat na μ- at α-chain ng IgM at IgA, ayon sa pagkakabanggit.

Sa ibabaw ng mature B-lymphocytes, ang mga molekula ng IgM ay matatagpuan sa anyo ng mga monomer. Gayunpaman, sa serum sila ay umiiral bilang mga pentamer: ang molekula ng IgM ay binubuo ng limang mga molekulang istruktura na nakaayos nang radial. Ang IgM pentamer ay nabuo mula sa limang "slingshot" monomer, katulad ng IgG, na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng disulfide bond at isang J-chain. Ang kanilang mga Fc fragment ay nakadirekta sa gitna (kung saan sila ay konektado ng isang J-strand), at ang mga Fab fragment ay nakadirekta palabas.

Sa IgM, ang mga heavy (H) na chain ay binubuo ng 5 domain, dahil naglalaman ang mga ito ng 4 na pare-parehong domain. Ang mga mabibigat na kadena ng IgM ay walang rehiyon ng bisagra; ang papel nito ay ginagampanan ng domain na C H 2, na may ilang conformational lability.

Ang IgM ay na-synthesize pangunahin sa panahon ng pangunahing pagtugon sa immune at higit na nakapaloob sa intravascular bed. Ang halaga ng Ig M sa serum ng dugo ng mga malulusog na tao ay humigit-kumulang 10% ng kabuuang halaga ng Ig.

Ang IgA antibodies ay binuo mula sa iba't ibang dami ng monomer. Ang mga immunoglobulin ng Class A ay nahahati sa dalawang uri: serum at secretory. Karamihan (80%) ng IgA na nasa serum ng dugo ay may monomeric na istraktura. Mas mababa sa 20% ng IgA sa serum ay kinakatawan ng mga dimeric na molekula.

Ang Secretory IgA ay hindi matatagpuan sa dugo, ngunit bilang bahagi ng exosecretions sa mauhog lamad at itinalagang sIgA. Sa mucosal secretions, ang IgA ay naroroon bilang mga dimer. Ang Secretory IgA ay bumubuo ng isang dimer ng dalawang "slingshots" (Ig monomers). Ang mga C-terminal ng mabibigat na kadena sa molekula ng sIgA ay magkakaugnay ng isang J-chain at isang molekula ng protina na tinatawag na "secretory component".

Ang bahagi ng secretory ay ginawa ng mga epithelial cells ng mauhog lamad. Nakakabit ito sa molekula ng IgA habang dumadaan ito sa mga epithelial cells. Pinoprotektahan ng secretory component ang sIgA mula sa cleavage at inactivation ng proteolytic enzymes, na matatagpuan sa malalaking dami sa sikreto ng mauhog lamad.

Ang pangunahing tungkulin ng sIgA ay protektahan ang mga mucous membrane mula sa impeksyon. Napakahalaga ng papel ng sIgA sa pagbibigay ng lokal na kaligtasan sa sakit, dahil. ang kabuuang lugar ng mga mucous membrane sa katawan ng isang may sapat na gulang ay ilang daang metro kuwadrado at malayong lumampas sa ibabaw ng balat.

Ang mataas na konsentrasyon ng sIgA ay matatagpuan sa gatas ng suso ng kababaihan, lalo na sa mga unang araw ng paggagatas. Pinoprotektahan nila ang gastrointestinal tract ng bagong panganak mula sa impeksyon.

Ang mga sanggol ay ipinanganak na walang IgA at nakukuha ito mula sa gatas ng kanilang ina. Mapagkakatiwalaan na ipinakita na ang mga batang pinapasuso ay mas malamang na magdusa mula sa mga impeksyon sa bituka at mga sakit sa paghinga kumpara sa mga batang tumatanggap ng artipisyal na nutrisyon.

Ang mga antibodies ng klase ng IgA ay bumubuo ng 15-20% ng kabuuang nilalaman ng mga immunoglobulin. Ang IgA ay hindi tumatawid sa placental barrier. Ang Ig A ay synthesized ng mga selula ng plasma na matatagpuan higit sa lahat sa submucosal tissues, sa mucous epithelial surface ng respiratory tract, urogenital at intestinal tract, sa halos lahat ng excretory glands. Ang bahagi ng Ig A ay pumapasok sa pangkalahatang sirkulasyon, ngunit karamihan sa mga ito ay tinatago nang lokal sa mga mucous membrane sa anyo ng sIgA at nagsisilbing isang lokal na proteksiyon na immunological barrier ng mauhog lamad. Ang Serum IgA at sIgA ay magkaibang mga immunoglobulin, ang sIgA ay wala sa serum ng dugo.

Ang mga indibidwal na may IgA immunodeficiency ay may posibilidad na magkaroon ng mga sakit na autoimmune, mga impeksyon sa respiratory tract, maxillary at frontal sinuses, at mga sakit sa bituka.

Pag-cleavage ng isang immunoglobulin molecule ng mga enzyme

Ang mga proteolytic enzymes (tulad ng papain o pepsin) ay bumabagsak sa mga molekula ng immunoglobulin sa mga fragment. Kasabay nito, sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga protease, maaaring makuha ang iba't ibang mga produkto. Ang mga fragment ng immunoglobulin na nakuha sa ganitong paraan ay maaaring gamitin para sa pananaliksik o medikal na layunin.

Ang globular na istraktura ng mga immunoglobulin at ang kakayahan ng mga enzyme na hatiin ang mga molekula na ito sa malalaking bahagi sa mahigpit na tinukoy na mga lugar, at hindi masira ang mga ito sa mga oligopeptides at amino acid, ay nagpapahiwatig ng isang sobrang siksik na istraktura.

1. Pag-cleavage ng immunoglobulin molecule ng papain. Mga fragment ng Fab at Fc ng mga antibodies.

Sa huling bahagi ng 50s - unang bahagi ng 60s, ang Ingles na siyentipiko na si R.R. Sinuri ni Porter ang mga istrukturang katangian ng IgG antibodies sa pamamagitan ng paghihiwalay ng kanilang molekula sa papain (isang purified papaya juice enzyme). Sinisira ng papain ang immunoglobulin sa rehiyon ng bisagra, sa itaas ng mga interchain na disulfide bond. Hinahati ng enzyme na ito ang molekula ng immunoglobulin sa tatlong mga fragment na humigit-kumulang sa parehong laki.

Dalawa sa kanila ang pinangalanan fab fragment(mula sa English fragment antigen-binding - isang antigen-binding fragment). Ang mga fragment ng fab ay ganap na magkapareho at, tulad ng ipinakita ng mga pag-aaral, ay idinisenyo upang magbigkis sa isang antigen. Ang rehiyon ng heavy chain sa loob ng Fab fragment ay tinatawag na Fd; ito ay binubuo ng V H at C H 1 na mga domain.

Ang ikatlong fragment ay maaaring maging crystallized mula sa solusyon at hindi maaaring magbigkis sa antigen. Ang piraso na ito ay tinatawag na Fc fragment(mula sa English na fragment na crystallisable - isang fragment ng crystallization). Ito ay responsable para sa mga biological function ng antibody molecule pagkatapos ng pagbubuklod ng antigen at ang Fab na bahagi ng intact antibody molecule.

Ang fragment ng Fc ay may parehong istraktura para sa mga antibodies ng bawat klase at subclass at naiiba para sa mga antibodies na kabilang sa iba't ibang mga subclass at klase.

Ang Fc fragment ng molecule ay nakikipag-ugnayan sa mga cell ng immune system: neutrophils, macrophage at iba pang mononuclear phagocytes na nagdadala ng mga receptor para sa Fc fragment sa kanilang ibabaw. Kung ang mga antibodies ay nakagapos sa mga pathogenic microorganism, maaari rin silang makipag-ugnayan sa mga phagocytes sa kanilang Fc fragment. Dahil dito, ang mga selula ng pathogen ay masisira ng mga phagocytes na ito. Sa katunayan, ang mga antibodies ay kumikilos sa kasong ito bilang mga intermediary molecule.

Kasunod nito, nalaman na ang mga fragment ng Fc ng mga immunoglobulin sa loob ng parehong isotype sa isang partikular na organismo ay mahigpit na magkapareho, anuman ang pagtitiyak ng antibody para sa antigen. Para sa invariance na ito, nagsimula silang tawaging mga pare-parehong rehiyon (fragment constant - Fc, ang pagdadaglat ay nag-tutugma).

2. Pag-cleavage ng immunoglobulin molecule ng pepsin.

Ang isa pang proteolytic enzyme - pepsin - ay pumuputol sa molekula sa ibang lugar, mas malapit sa C-terminus ng H-chain kaysa sa papain. Ang cleavage ay nangyayari "sa ibaba" ng mga disulfide bond na humahawak sa H-chain na magkasama. Bilang resulta, sa ilalim ng pagkilos ng pepsin, nabuo ang isang bivalent antigen-binding F(ab")2 fragment at isang truncated pFc" fragment. Ang fragment ng pFc" ay ang C-terminal na bahagi ng rehiyon ng Fc.

Pinuputol ng Pepsin ang pFc" na fragment mula sa malaking fragment na may sedimentation constant na 5S. Ang malaking fragment na ito ay tinatawag na F(ab")2 dahil, tulad ng parent antibody, ito ay bivalent para sa antigen binding. Binubuo ito ng konektadong mga fragment ng Fab na konektado ng isang disulfide bridge sa rehiyon ng bisagra. Ang mga fragment ng Fab na ito ay monovalent at homologous sa papain na mga fragment ng Fab I at II, ngunit ang kanilang Fd fragment ay halos sampung residue ng amino acid na mas malaki.

Antigen-binding site ng antibodies (paratopes)

Kasama sa Fab fragment ng isang immunoglobulin ang mga V-domain ng parehong chain, C L at C H 1 na mga domain. Ang antigen-binding site ng Fab fragment ay nakatanggap ng ilang pangalan: ang aktibo o antigen-binding site ng antibodies, antideterminant, o paratope.

Ang mga variable na segment ng magaan at mabibigat na kadena ay kasangkot sa pagbuo ng mga aktibong site. Ang aktibong site ay isang puwang na matatagpuan sa pagitan ng mga variable na domain ng magaan at mabibigat na kadena. Pareho sa mga domain na ito ay kasangkot sa pagbuo ng aktibong site.

Molecule ng immunoglobulin. L - mga light chain; H - mabibigat na kadena; V - variable na rehiyon; C - pare-pareho ang rehiyon; Ang mga rehiyon ng N-terminal ng L- at H-chain (V-region) ay bumubuo ng dalawang antigen-binding center sa loob ng mga fragment ng Fab.

Ang bawat Fab fragment ng IgG immunoglobulins ay may isang antigen-binding site. Ang mga aktibong sentro ng antibodies ng ibang mga klase na maaaring makipag-ugnayan sa antigen ay matatagpuan din sa mga fragment ng Fab. Ang mga antibodies na IgG, IgA at IgE ay may 2 aktibong sentro, IgM - 10 sentro bawat isa.

Ang mga immunoglobulin ay maaaring magbigkis ng mga antigen na may iba't ibang kemikal na kalikasan: peptides, carbohydrates, sugars, polyphosphates, steroid molecules.

Ang isang mahalaga at natatanging pag-aari ng mga antibodies ay ang kanilang kakayahang pumasok sa pagbubuklod sa buo, katutubong mga molekula ng antigens, nang direkta sa anyo kung saan ang antigen ay pumasok sa panloob na kapaligiran ng katawan. Hindi ito nangangailangan ng anumang metabolic pretreatment ng mga antigens.

Istraktura ng mga domain sa komposisyon ng mga molekula ng immunoglobulin

Ang pangalawang istraktura ng mga polypeptide chain ng immunoglobulin molecule ay may istraktura ng domain. Ang mga hiwalay na seksyon ng mabibigat at magaan na kadena ay nakatiklop sa mga globule (mga domain), na konektado ng mga linear na fragment. Ang bawat domain ay halos cylindrical ang hugis at isang β-sheet na istraktura na nabuo mula sa antiparallel β-sheet. Sa loob ng balangkas ng pangunahing istraktura, mayroong isang tiyak na pagkakaiba sa pagitan ng mga domain ng C at V, na makikita sa halimbawa ng isang light chain.

Ang figure ay schematically na nagpapakita ng natitiklop ng isang solong polypeptide chain ng Bence-Jones protein na naglalaman ng mga domain ng V L at CL. Ang pamamaraan ay binuo ayon sa pagsusuri ng X-ray diffraction - isang paraan na nagbibigay-daan sa iyo upang maitatag ang tatlong-dimensional na istraktura ng mga protina. Ipinapakita ng diagram ang pagkakatulad at pagkakaiba sa pagitan ng V at C na mga domain.

Ang itaas na bahagi ng figure ay schematically na nagpapakita ng spatial folding ng pare-pareho (C) at variable (V) na mga domain ng light chain ng molekula ng protina. Ang bawat domain ay isang cylindrical na "hugis-barrel" (hugis-barrel) na istraktura kung saan ang mga seksyon ng polypeptide chain (β-strands) na tumatakbo sa magkasalungat na direksyon (i.e. antiparallel) ay naka-pack upang bumuo sila ng dalawang β-sheet na pinagsasama-sama ng isang koneksyon ng disulfide.

Ang bawat isa sa mga domain, V- at C-, ay binubuo ng dalawang β-sheet (mga layer na may β-pleated na istraktura). Ang bawat β-sheet ay naglalaman ng ilang antiparallel (pumupunta sa magkasalungat na direksyon) β-strands: sa C-domain, ang β-sheet ay naglalaman ng apat at tatlong β-strand, sa V-domain, ang parehong mga layer ay binubuo ng apat na β-strands. Sa figure, ang mga β-strand ay ipinapakita sa dilaw at berde para sa C domain at pula at asul para sa V domain.

Sa ibaba ng figure, ang mga domain ng immunoglobulin ay tinalakay nang mas detalyado. Ang kalahati ng larawan na ito ay nagpapakita ng pag-aayos ng mga β-strands para sa V- at C-domain ng light chain. Posibleng isaalang-alang nang mas malinaw ang paraan kung saan inilatag ang kanilang mga polypeptide chain, na lumilikha ng pangwakas na istraktura, kapag bumubuo ng mga β-sheet mula sa kanila. Upang ipakita ang fold, ang mga β-strand ay nilagyan ng label ayon sa alpabeto ayon sa pagkakasunud-sunod ng paglitaw ng mga ito sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na bumubuo sa domain. Ang pagkakasunud-sunod sa bawat β-sheet ay isang katangian ng mga domain ng immunoglobulin.

Ang mga β-sheet (mga layer) sa mga domain ay konektado ng isang disulfide bridge (bond) na humigit-kumulang sa gitna ng bawat domain. Ang mga bono na ito ay ipinapakita sa figure: isang disulfide bond ay ipinapakita sa pagitan ng mga layer, pagkonekta sa B at F folds at pagpapatatag ng istraktura ng domain.

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng V at C na mga domain ay ang V domain ay mas malaki at naglalaman ng mga karagdagang β-strand, na itinalaga bilang Cʹ at Cʹʹ. Sa figure, ang Cʹ at Cʹ β-strands na nasa mga V domain ngunit wala sa C domain ay minarkahan ng isang asul na parihaba. Makikita na ang bawat polypeptide chain ay bumubuo ng nababaluktot na mga loop sa pagitan ng sunud-sunod na β-strands kapag nagbabago ng direksyon. Sa V domain, ang mga nababaluktot na loop na nabuo sa pagitan ng ilan sa mga β-strands ay pumapasok sa istraktura ng aktibong site ng immunoglobulin molecule.

Mga hypervariable na rehiyon sa loob ng mga V-domain

Ang antas ng pagkakaiba-iba sa loob ng mga variable na domain ay hindi pantay na ipinamamahagi. Hindi ang buong variable na domain ay variable sa komposisyon ng amino acid nito, ngunit isang maliit na bahagi lamang nito - hypervariable mga lugar. Ang mga ito ay nagkakahalaga ng halos 20% ng pagkakasunud-sunod ng amino acid ng mga V-domain.

Sa istraktura ng buong molekula ng immunoglobulin, ang mga domain ng V H at V L ay pinagsama. Ang kanilang mga hypervariable na rehiyon ay katabi ng bawat isa at lumikha ng isang solong hypervariable na rehiyon sa anyo ng isang bulsa. Ito ang site na partikular na nagbubuklod sa antigen. Tinutukoy ng mga hypervariable na rehiyon ang complementarity ng isang antibody sa isang antigen.

Dahil ang mga hypervariable na rehiyon ay may mahalagang papel sa pagkilala at pagbubuklod ng antigen, tinatawag din silang Complementarity Determining Regions (CDRs). Sa mga variable na domain ng mabibigat at magaan na chain, tatlong CDR ang nakahiwalay (V L CDR1–3, V H CDR1–3).

Sa pagitan ng mga hypervariable na rehiyon ay medyo pare-pareho ang mga seksyon ng sequence ng amino acid, na tinatawag na mga seksyon ng frame (framework region, FR). Ang mga ito ay nagkakahalaga ng halos 80% ng pagkakasunud-sunod ng amino acid ng mga V-domain. Ang papel ng naturang mga rehiyon ay upang mapanatili ang isang medyo pare-parehong three-dimensional na istraktura ng mga V-domain, na kinakailangan upang matiyak ang pakikipag-ugnayan ng affinity ng mga hypervariable na rehiyon sa antigen.

Sa pagkakasunud-sunod ng variable na domain ng rehiyon 3, ang mga hypervariant na rehiyon ay kahalili ng 4 na medyo invariant na "framework" na mga rehiyon na FR1-FR4,

H1–3, CDR loops na kasama sa mga chain.

Ang partikular na interes ay ang spatial na pag-aayos ng mga hypervariable na rehiyon sa tatlong magkahiwalay na mga loop ng variable na domain. Ang mga hypervariable na rehiyon na ito, bagaman matatagpuan sa isang malaking distansya mula sa bawat isa sa pangunahing istraktura ng light chain, ngunit, kapag bumubuo ng isang three-dimensional na istraktura, sila ay matatagpuan malapit sa bawat isa.

Sa spatial na istraktura ng mga V-domain, ang mga hypervariable na pagkakasunud-sunod ay matatagpuan sa fold zone ng polypeptide chain, na nakadirekta patungo sa kaukulang mga seksyon ng V-domain ng iba pang chain (ibig sabihin, ang mga CDR ng light at heavy chain ay nakadirekta sa isa't isa). Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng variable na domain ng H- at L-chain, nabuo ang antigen-binding site (aktibong sentro) ng immunoglobulin. Ayon sa electron microscopy, ito ay isang cavity na 6 nm ang haba at 1.2-1.5 nm ang lapad.

Ang spatial na istraktura ng cavity na ito, dahil sa istruktura ng hypervariable na mga rehiyon, ay tumutukoy sa kakayahan ng mga antibodies na makilala at magbigkis ng mga partikular na molekula batay sa spatial na sulat (antibody specificity). Ang mga spatially separated na rehiyon ng H- at L-chain ay nag-aambag din sa pagbuo ng aktibong sentro. Ang mga hypervariable na rehiyon ng mga V-domain ay hindi ganap na bahagi ng aktibong sentro - ang ibabaw ng antigen-binding site ay kumukuha lamang ng halos 30% ng CDR.

Tinutukoy ng mga hypervariable na rehiyon ng mabibigat at magaan na kadena ang mga indibidwal na tampok na istruktura ng antigen-binding center para sa bawat Ig clone at ang iba't ibang mga detalye ng mga ito.

Tinitiyak ng napakataas na pagkakaiba-iba ng mga CDR at aktibong site ang pagiging natatangi ng mga molekulang immunoglobulin na na-synthesize ng B-lymphocytes ng isang clone, hindi lamang sa istraktura, kundi pati na rin sa kakayahang magbigkis ng iba't ibang antigens. Sa kabila ng katotohanan na ang istraktura ng mga immunoglobulin ay lubos na kilala at ito ay ang mga CDR na may pananagutan para sa kanilang mga tampok, hindi pa rin malinaw kung aling domain ang pinaka responsable para sa antigen binding.

Pakikipag-ugnayan ng mga antibodies at antigens (interaksyon ng epitope at paratope)

Ang reaksyon ng antigen-antibody ay batay sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng antigen epitope at ang aktibong site ng antibody, batay sa kanilang spatial na sulat (complementarity). Bilang resulta ng pagbubuklod ng pathogen sa aktibong site ng antibody, ang pathogen ay neutralisado at ang pagtagos nito sa mga selula ng katawan ay nahahadlangan.

Sa proseso ng pakikipag-ugnayan sa antigen, hindi ang buong molekula ng immunoglobulin ay nakikibahagi, ngunit ang limitadong lugar lamang nito - ang antigen-binding center, o paratope, na naisalokal sa fragment ng Fab ng molekula ng Ig. Sa kasong ito, ang antibody ay hindi nakikipag-ugnayan sa buong molekula ng antigen nang sabay-sabay, ngunit lamang sa kanyang antigenic determinant (epitope).

Ang aktibong site ng isang antibody ay isang istraktura na spatially na komplementaryo (tiyak) sa determinant ng isang antigen group. Ang aktibong sentro ng mga antibodies ay may functional autonomy, i.e. kayang itali ang antigenic determinant sa isang nakahiwalay na anyo.

Sa panig ng antigen, ang mga epitope na nakikipag-ugnayan sa mga partikular na antibodies ay may pananagutan sa pakikipag-ugnayan sa mga aktibong sentro ng mga molekulang kumikilala ng antigen. Direktang pumapasok ang epitope sa ionic, hydrogen, van der Waals at hydrophobic bond na may aktibong site ng antibody.

Ang tiyak na pakikipag-ugnayan ng mga antibodies sa isang molekula ng antigen ay nauugnay sa isang medyo maliit na lugar ng ibabaw nito, na naaayon sa laki sa antigen-binding site ng mga receptor at antibodies.

Ang pagbubuklod ng antigen-antibody ay nangyayari sa pamamagitan ng mahinang pakikipag-ugnayan sa loob ng antigen-binding center. Ang lahat ng mga pakikipag-ugnayan na ito ay ipinapakita lamang sa malapit na pakikipag-ugnay ng mga molekula. Ang ganitong maliit na distansya sa pagitan ng mga molekula ay maaari lamang makamit dahil sa complementarity ng epitope at ang aktibong site ng antibody.

Minsan ang parehong antigen-binding center ng isang antibody molecule ay maaaring magbigkis sa ilang iba't ibang antigenic determinants (kadalasan ang mga antigenic determinant na ito ay halos magkapareho). Ang ganitong mga antibodies ay tinatawag cross-reactive may kakayahang polyspecific binding.

Halimbawa, kung ang antigen A ay may mga karaniwang epitope na may antigen B, ang ilan sa mga antibodies na partikular sa A ay magre-react din sa B. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na cross reactivity.

Kumpleto at hindi kumpletong antibodies. Valence

Valence- ito ang bilang ng mga aktibong site ng antibody na kayang pagsamahin sa mga antigenic determinants. Ang mga antibodies ay may ibang bilang ng mga aktibong sentro sa molekula, na tumutukoy sa kanilang lakas. Sa bagay na ito, makilala puno na at hindi kumpleto antibodies.

Ang mga kumpletong antibodies ay may hindi bababa sa dalawang aktibong site. Ang mga kumpletong (bi- at ​​pentavalent) na mga antibodies, kapag nakikipag-ugnayan sa vitro sa antigen bilang tugon sa kung saan sila ay ginawa, ay nagbibigay ng nakikitang mga reaksyon (agglutination, lysis, precipitation, complement fixation, atbp.).

Ang mga hindi kumpleto, o mga monovalent na antibodies ay naiiba sa kumbensyonal (kumpleto) na mga antibodies dahil mayroon lamang silang isang aktibong sentro, ang pangalawang sentro ay hindi gumagana sa mga naturang antibodies. Hindi ito nangangahulugan na ang pangalawang aktibong sentro ng molekula ay wala. Ang pangalawang aktibong sentro sa naturang mga immunoglobulin ay pinangangalagaan ng iba't ibang istruktura o may mababang avidity. Ang ganitong mga antibodies ay maaaring makipag-ugnayan sa antigen, harangan ito sa pamamagitan ng pagbubuklod ng mga epitope ng antigen at pagpigil sa pakikipag-ugnay ng kumpletong antibodies dito, ngunit hindi nagiging sanhi ng pagsasama-sama ng antigen. Samakatuwid sila ay tinatawag din pagharang.

Ang reaksyon sa pagitan ng hindi kumpletong antibodies at antigen ay hindi sinamahan ng macroscopic phenomena. Ang mga hindi kumpletong antibodies sa tiyak na pakikipag-ugnayan sa isang homologous antigen ay hindi nagbibigay ng nakikitang pagpapakita ng isang serological reaksyon, tk. hindi maaaring pagsama-samahin ang mga particle sa malalaking conglomerates, ngunit hinaharangan lamang ang mga ito.

Ang mga hindi kumpletong antibodies ay nabuo nang hiwalay sa mga kumpleto at gumaganap ng parehong mga function. Ang mga ito ay kinakatawan din ng iba't ibang klase ng mga immunoglobulin.

mga tanga at tanga

Ang mga antibodies ay mga kumplikadong molekula ng protina na ang kanilang mga sarili ay maaaring magkaroon ng mga katangian ng antigenic at maging sanhi ng pagbuo ng mga antibodies. Sa kanilang komposisyon, ang ilang mga uri ng antigenic determinants (epitypes) ay nakikilala: isotypes, allotypes at idiotypes.

Ang iba't ibang mga antibodies ay naiiba sa bawat isa sa kanilang mga variable na rehiyon. Ang mga antigenic determinants ng mga variable na rehiyon (V-rehiyon) ng mga antibodies ay tinatawag mga tanga. Ang mga idiotop ay maaaring itayo mula sa mga katangiang rehiyon ng V-rehiyon ng mga H-chain o L-chain lamang. Sa karamihan ng mga kaso, ang parehong mga chain ay kasangkot sa pagbuo ng isang idiotope nang sabay-sabay.

Ang mga idiotop ay maaaring nauugnay o hindi sa antigen-binding site (site-associated idiotopes) o hindi (non-associated idiotopes).

Ang mga idiotop na nauugnay sa site ay nakasalalay sa istraktura ng antigen-binding site ng antibody (na kabilang sa Fab fragment). Kung ang site na ito ay inookupahan ng isang antigen, kung gayon ang anti-idiotopic antibody ay hindi na makakapag-react sa isang antibody na may ganitong idiotope. Ang iba pang mga idiotop ay hindi lumilitaw na may ganoong kalapit na kaugnayan sa mga antigen-binding site.

Ang hanay ng mga idiotopes sa anumang molekula ng antibody ay tinutukoy bilang tanga. Kaya, ang isang idiotype ay binubuo ng isang hanay ng mga idiotopes - antigenic determinants ng V-rehiyon ng isang antibody.

Ang mga variant ng konstitusyonal ng grupo ng antigenic na istraktura ng mabibigat na kadena ay tinatawag mga allotype. Ang mga allotype ay mga determinant na naka-encode ng mga alleles ng isang ibinigay na immunoglobulin gene.

Ang mga isotype ay mga determinant kung saan nakikilala ang mga klase at subclass ng mabibigat na chain at variant ng κ (kappa) at λ (lambda) light chain.

Affinity at avidity ng antibodies

Ang lakas ng pagbubuklod ng mga antibodies ay maaaring makilala ng mga immunochemical na katangian: avidity at affinity.

Sa ilalim pagkakaugnay maunawaan ang lakas ng pagbubuklod ng aktibong sentro ng molekula ng antibody sa kaukulang determinant ng antigen. Ang lakas ng chemical bond ng isang antigenic epitope na may isa sa mga aktibong site ng Ig molecule ay tinatawag na affinity ng antibody-antigen bond. Karaniwang sinusukat ang affinity sa pamamagitan ng dissociation constant (sa mol-1) ng isang antigenic epitope na may isang aktibong site.

Ang affinity ay ang katumpakan ng coincidence ng spatial configuration ng active center (paratope) ng antibody at ang antigenic determinant (epitope). Ang mas maraming koneksyon ay nabuo sa pagitan ng epitope at paratope, mas mataas ang katatagan at habang-buhay ng nagreresultang immune complex. Ang immune complex na nabuo ng mga low-affinity antibodies ay lubhang hindi matatag at may maikling habang-buhay.

Ang affinity ng isang antibody para sa isang antigen ay tinatawag avidity antibodies. Ang avidity ng antibody-antigen bond ay ang kabuuang lakas at intensity ng bond ng buong molekula ng antibody kasama ang lahat ng antigenic epitopes na nagawa nitong magbigkis.

Ang avidity ng antibodies ay nailalarawan sa pamamagitan ng rate ng pagbuo ng "antigen-antibody" complex, ang pagkakumpleto ng pakikipag-ugnayan at ang lakas ng nagresultang complex. Ang avidity, pati na rin ang pagtitiyak ng mga antibodies, ay batay sa pangunahing istraktura ng determinant (aktibong sentro) ng antibody at ang antas ng pagbagay ng configuration ng ibabaw ng antibody polypeptides sa determinant (epitope) ng antigen na nauugnay dito .

Natutukoy ang avidity kapwa sa pamamagitan ng affinity ng interaksyon sa pagitan ng mga epitope at paratopes, at sa pamamagitan ng valence ng antibodies at antigen. Ang avidity ay depende sa bilang ng mga antigen-binding site sa isang antibody molecule at ang kanilang kakayahang magbigkis sa maraming epitope ng isang partikular na antigen.

Ang isang tipikal na molekula ng IgG, kapag ang parehong antigen-binding site ay kasangkot sa reaksyon, ay magbubuklod sa isang multivalent antigen nang hindi bababa sa 10,000 beses na mas malakas kaysa kapag isang site lamang ang nasasangkot.

Ang mga antibodies ng Class M ay may pinakamataas na avidity, dahil mayroon silang 10 antigen-binding centers. Kung ang affinity ng mga indibidwal na antigen-binding site ng IgG at IgM ay pareho, ang isang IgM molecule (na may 10 ganoong site) ay magpapakita ng hindi maihahambing na mas malaking avidity para sa isang multivalent antigen kaysa sa isang IgG molecule (may 2 site). Dahil sa kanilang mataas na pangkalahatang avidity, ang IgM antibodies, ang pangunahing klase ng mga immunoglobulin na ginawa sa simula ng isang immune response, ay maaaring gumana nang epektibo kahit na may mababang affinity ng mga indibidwal na binding site.

Ang pagkakaiba sa avidity ay mahalaga dahil ang mga antibodies na nabuo nang maaga sa immune response ay karaniwang may mas kaunting affinity para sa antigen kaysa sa mga ginawa mamaya. Ang pagtaas sa average na affinity ng mga ginawang antibodies sa paglipas ng panahon pagkatapos ng pagbabakuna ay tinatawag na affinity maturation.

Pagtitiyak ng pakikipag-ugnayan ng mga antigen at antibodies

Sa immunology, ang pagtitiyak ay nauunawaan bilang ang pagpili ng pakikipag-ugnayan ng mga inducers at mga produkto ng mga proseso ng immune, sa partikular, mga antigen at antibodies.

Ang pagiging tiyak ng pakikipag-ugnayan para sa mga antibodies ay ang kakayahan ng isang immunoglobulin na tumugon lamang sa isang tiyak na antigen, ibig sabihin, ang kakayahang magbigkis sa isang mahigpit na tinukoy na antigenic determinant. Ang kababalaghan ng pagtitiyak ay batay sa pagkakaroon ng mga aktibong sentro sa molekula ng antibody na nakikipag-ugnayan sa mga kaukulang determinant ng antigen. Ang selectivity ng pakikipag-ugnayan ay dahil sa complementarity sa pagitan ng istraktura ng aktibong sentro ng antibody (paratope) at ang istraktura ng antigenic determinant (epitope).

Ang pagiging tiyak ng isang antigen ay ang kakayahan ng isang antigen na mag-udyok ng immune response sa isang mahusay na tinukoy na epitope. Ang pagtitiyak ng isang antigen ay higit na tinutukoy ng mga katangian ng mga bumubuo nito na epitope.

Ang isa sa pinakamahalagang pag-andar ng immunoglobulins ay ang pagbubuklod ng antigen at ang pagbuo ng mga immune complex. Ang mga protina ng antibody ay partikular na tumutugon sa mga antigen, na bumubuo ng mga immune complex - mga complex ng mga antibodies na nauugnay sa mga antigen. Ang ganitong relasyon ay hindi matatag: ang nagreresultang immune complex (IC) ay madaling masira sa mga bumubuo nitong bahagi.

Ang ilang mga molekula ng antibody ay maaaring ilakip sa bawat molekula ng antigen, dahil mayroong ilang mga antigenic determinants sa antigen at maaaring mabuo ang mga antibodies laban sa bawat isa sa kanila. Bilang isang resulta, ang mga kumplikadong molekular na kumplikado ay lumitaw.

Ang pagbuo ng mga immune complex ay isang mahalagang bahagi ng isang normal na tugon ng immune. Ang pagbuo at biological na aktibidad ng mga immune complex ay nakasalalay, una sa lahat, sa likas na katangian ng mga antibodies at antigen na kasama sa kanilang komposisyon, pati na rin sa kanilang ratio. Ang mga tampok ng immune complex ay nakasalalay sa mga katangian ng antibodies (valence, affinity, synthesis rate, kakayahang magbigkis ng complement) at antigen (solubility, size, charge, valence, spatial distribution at density ng epitopes).

Pakikipag-ugnayan ng mga antigen at antibodies. Reaksyon ng antigen-antibody

Ang reaksyon ng antigen-antibody ay ang pagbuo ng isang complex sa pagitan ng isang antigen at mga antibodies na nakadirekta dito. Ang pag-aaral ng naturang mga reaksyon ay may malaking kahalagahan para sa pag-unawa sa mekanismo ng tiyak na pakikipag-ugnayan ng biological macromolecules at para sa elucidating ang mekanismo ng serological reaksyon.

Ang pagiging epektibo ng pakikipag-ugnayan ng isang antibody sa isang antigen ay makabuluhang nakasalalay sa mga kondisyon kung saan nangyayari ang reaksyon, pangunahin sa pH ng medium, osmotic density, komposisyon ng asin at temperatura ng medium. Ang pinakamainam na kondisyon para sa reaksyon ng antigen-antibody ay ang mga pisyolohikal na kondisyon ng panloob na kapaligiran ng macroorganism: malapit sa neutral na reaksyon ng kapaligiran, ang pagkakaroon ng phosphate-, carbonate-, chloride- at acetate ions, ang osmolarity ng saline (solusyon konsentrasyon 0.15 M), pati na rin ang temperatura na 36- 37 °C.

Ang pakikipag-ugnayan ng isang molekula ng antigen sa isang antibody o ang aktibong fragment ng Fab nito ay sinamahan ng mga pagbabago sa spatial na istraktura ng molekula ng antigen.

Dahil ang mga kemikal na bono ay hindi nangyayari kapag ang isang antigen ay pinagsama sa isang antibody, ang lakas ng koneksyon na ito ay tinutukoy ng spatial na katumpakan (katiyakan) ng mga nakikipag-ugnayan na mga seksyon ng dalawang molekula - ang aktibong sentro ng immunoglobulin at ang antigenic determinant. Ang sukat ng lakas ng bono ay tinutukoy ng affinity ng isang antibody (ang halaga ng bond ng isang antigen-binding center na may isang indibidwal na antigen epitope) at ang avidity nito (ang kabuuang lakas ng pakikipag-ugnayan ng isang antibody sa isang antigen sa kaso ng pakikipag-ugnayan ng isang polyvalent antibody na may polyvalent antigen).

Ang lahat ng mga reaksyon ng antigen-antibody ay nababaligtad; ang antigen-antibody complex ay maaaring maghiwalay upang maglabas ng mga antibodies. Sa kasong ito, ang reverse reaction ng antigen-antibody ay nagpapatuloy nang mas mabagal kaysa sa direktang isa.

Mayroong dalawang pangunahing paraan kung saan ang nabuo nang antigen-antibody complex ay maaaring bahagyang o ganap na paghiwalayin. Ang una ay binubuo sa pag-aalis ng mga antibodies sa pamamagitan ng labis na antigen, at ang pangalawa - sa epekto sa immune complex ng mga panlabas na kadahilanan na humahantong sa pagkasira ng mga bono (pagbabawas ng affinity) sa pagitan ng antigen at antibody. Ang bahagyang dissociation ng antigen-antibody complex ay karaniwang makakamit sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura.

Kapag gumagamit ng mga serological na pamamaraan, ang pinaka-unibersal na paraan upang ihiwalay ang mga immune complex na nabuo ng isang malawak na iba't ibang mga antibodies ay ang kanilang paggamot na may dilute acids at alkalis, pati na rin ang mga puro solusyon ng amides (urea, hydrochloric guanidine).

Ang heterogeneity ng antibody

Ang mga antibodies na nabuo sa panahon ng immune response ng katawan ay heterogenous at naiiba sa bawat isa, i.e. sila magkakaiba. Ang mga antibodies ay heterogenous sa kanilang physicochemical, biological properties at, higit sa lahat, sa kanilang specificity. Ang pangunahing batayan para sa heterogeneity (iba't ibang mga pagtitiyak) ng mga antibodies ay ang pagkakaiba-iba ng kanilang mga aktibong sentro. Ang huli ay nauugnay sa pagkakaiba-iba ng komposisyon ng amino acid sa mga rehiyon ng V ng molekula ng antibody.

Gayundin, ang mga antibodies ay magkakaiba sa pag-aari sa iba't ibang klase at subclass.

Ang heterogeneity ng mga antibodies ay dahil din sa katotohanan na ang mga immunoglobulin ay naglalaman ng 3 uri ng mga antigenic determinants: isotype, na nagpapakilala sa pag-aari ng isang immunoglobulin sa isang tiyak na klase; allotypic, naaayon sa allelic variants ng immunoglobulin; idiotypic, na sumasalamin sa mga indibidwal na katangian ng immunoglobulin. Ang idiottype-anti-idiotype system ay bumubuo ng batayan ng tinatawag na Jerne network theory.

Isotypes, allotypes, idiotypes ng antibodies

Ang mga immunoglobulin ay naglalaman ng tatlong uri ng mga antigenic determinants: isotypic (pareho para sa bawat kinatawan ng isang partikular na species), allotypic (mga determinant na naiiba sa mga kinatawan ng isang partikular na species) at idiotypic (mga determinant na tumutukoy sa indibidwalidad ng isang ibinigay na immunoglobulin at naiiba para sa antibodies ng parehong klase, subclass).

Sa bawat biological species, ang mabibigat at magaan na kadena ng mga immunoglobulin ay may ilang partikular na antigenic na katangian, ayon sa kung saan ang mga mabibigat na kadena ay nahahati sa 5 klase (γ, μ, α, δ, ε), at mga light chain sa 2 uri (κ at λ). Ang mga antigenic determinant na ito ay tinatawag na isotypic (isotypes), para sa bawat chain sila ay pareho para sa bawat kinatawan ng isang partikular na biological species.

Kasabay nito, may mga intraspecific na pagkakaiba sa mga pinangalanang chain ng immunoglobulins - allotypes, dahil sa mga genetic na katangian ng producer na organismo: ang kanilang mga palatandaan ay genetically tinutukoy. Halimbawa, higit sa 20 allotype ang inilarawan para sa mabibigat na kadena.

Kahit na ang mga antibodies sa isang partikular na antigen ay nabibilang sa parehong klase, subclass, at kahit allotype, sila ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga tiyak na pagkakaiba sa bawat isa. Ang mga pagkakaibang ito ay tinatawag na idiotypes. Nailalarawan nila ang "indibidwal" ng isang ibinigay na immunoglobulin depende sa pagtitiyak ng inducer antigen. Depende ito sa mga tampok na istruktura ng mga V-domain ng H- at L-chain, maraming iba't ibang variant ng kanilang mga pagkakasunud-sunod ng amino acid. Ang lahat ng mga pagkakaibang antigenic na ito ay tinutukoy gamit ang tiyak na sera.

Pag-uuri ng mga antibodies ayon sa mga reaksyon kung saan maaari silang lumahok

Sa una, ang mga antibodies ay kondisyon na inuri ayon sa kanilang mga functional na katangian sa neutralizing, lysing, at coagulating. Ang mga ahente sa pag-neutralize ay kinabibilangan ng mga antitoxin, antienzymes, at mga lysine na nag-neutralize ng virus. Upang coagulating - agglutinins at precipitin; sa lysing - hemolytic at complement-binding antibodies. Isinasaalang-alang ang functional na kakayahan ng mga antibodies, ang mga pangalan ng mga serological na reaksyon ay ibinigay: agglutination, hemolysis, lysis, precipitation, atbp.

Pananaliksik sa Antibody. Pagpapakita ng Phage.

Hanggang kamakailan lamang, ang pag-aaral ng mga antibodies ay nahahadlangan ng mga teknikal na dahilan. Ang mga immunoglobulin sa katawan ay isang kumplikadong halo ng mga protina. Ang serum immunoglobulin fraction ay isang halo ng isang malaking bilang ng iba't ibang mga antibodies. Bukod dito, ang kamag-anak na nilalaman ng bawat species ng mga ito, bilang isang panuntunan, ay napakaliit. Hanggang kamakailan, ang pagkuha ng mga purong antibodies mula sa bahagi ng immunoglobulin ay mahirap makuha. Ang kahirapan sa paghihiwalay ng mga indibidwal na immunoglobulin ay matagal nang naging hadlang sa kanilang biochemical na pag-aaral at sa pagtatatag ng kanilang pangunahing istraktura.

Sa mga nakalipas na taon, isang bagong larangan ng immunology ang lumitaw - ang antibody engineering, na nag-aalala sa pagkuha ng mga hindi natural na immunoglobulin na may ninanais na mga katangian. Para dito, kadalasang ginagamit ang dalawang pangunahing direksyon: ang biosynthesis ng full-length antibodies at ang paggawa ng minimal na mga fragment ng molekula ng antibody, na kinakailangan para sa epektibo at tiyak na pagbubuklod sa antigen.

Ang mga modernong teknolohiya para sa pagkuha ng mga antibodies sa vitro ay kinokopya ang mga diskarte sa pagpili ng immune system. Ang isa sa naturang teknolohiya ay ang pagpapakita ng phage, na ginagawang posible na makakuha ng mga fragment ng mga antibodies ng tao na may iba't ibang pagtitiyak. Ang mga gene ng mga fragment na ito ay maaaring gamitin upang bumuo ng buong haba na mga antibodies.

Bilang karagdagan, napakadalas na mga therapeutic na nakabatay sa antibody ay hindi nangangailangan ng kanilang mga effector function na masangkot sa pamamagitan ng Fc domain, halimbawa, sa pag-inactivate ng mga cytokine, pagharang sa mga receptor, o pag-neutralize ng mga virus. Samakatuwid, ang isa sa mga uso sa disenyo ng mga recombinant antibodies ay upang bawasan ang kanilang laki sa isang minimum na fragment na nagpapanatili ng parehong aktibidad at pagtitiyak.

Ang ganitong mga fragment ay maaaring sa ilang mga kaso ay mas kanais-nais dahil sa kanilang kakayahang tumagos sa mga tisyu nang mas mahusay at maalis mula sa katawan nang mas mabilis kaysa sa buong-haba na mga molekula ng antibody. Kasabay nito, ang nais na fragment ay maaaring gawin sa E. coli o lebadura, na makabuluhang binabawasan ang gastos nito kumpara sa mga antibodies na nakuha gamit ang mga mammalian cell culture. Bilang karagdagan, ang pamamaraang ito ng produksyon ay umiiwas sa biological na panganib na nauugnay sa paggamit ng mga antibodies na nakahiwalay sa naibigay na dugo.

Mga immunoglobulin ng Myeloma

protina ng Bence-Jones. Isang halimbawa ng isang molekula ng naturang immunoglobulin, na isang dimer ng kappa light chain

Ang terminong immunoglobulins ay tumutukoy hindi lamang sa mga normal na klase ng antibodies, kundi pati na rin sa isang malaking bilang ng mga abnormal na protina, na karaniwang tinutukoy bilang myeloma proteins. Ang mga protina na ito ay na-synthesize sa maraming dami sa multiple myeloma, isang malignant na sakit kung saan ang mga degenerated na partikular na cell ng antibody-forming system ay gumagawa ng malalaking halaga ng ilang partikular na protina, tulad ng Bence-Jones proteins, myeloma globulins, mga fragment ng immunoglobulins ng iba't ibang klase.

Ang mga protina ng Bence-Jones ay alinman sa iisang κ- o λ-chain, o mga dimer ng dalawang magkaparehong chain na konektado ng iisang disulfide bond; sila ay excreted sa ihi.

Myeloma globulins ay matatagpuan sa mataas na konsentrasyon sa plasma ng mga pasyente na may maramihang myeloma; ang kanilang H at L na mga kadena ay may kakaibang pagkakasunod-sunod. Sa isang pagkakataon, ipinapalagay na ang myeloma globulins ay mga pathological immunoglobulin na katangian ng tumor kung saan sila nabuo, ngunit ngayon ay pinaniniwalaan na ang bawat isa sa kanila ay isa sa mga indibidwal na immunoglobulin, na random na "napili" mula sa maraming libu-libong normal na antibodies na nabuo. sa katawan ng tao.

Ang kumpletong pagkakasunud-sunod ng amino acid ng ilang indibidwal na immunoglobulin, kabilang ang myeloma globulins, Bence-Jones protein, pati na rin ang magaan at mabibigat na chain ng parehong myeloma immunoglobulin, ay naitatag. Sa kaibahan sa mga antibodies ng isang malusog na tao, ang lahat ng mga molekula ng protina ng bawat pinangalanang pangkat ay may parehong pagkakasunud-sunod ng amino acid at isa sa maraming libu-libong posibleng antibodies ng isang indibidwal.

Hybridoma at monoclonal antibodies

Ang pagkuha ng mga antibodies para sa pangangailangan ng tao ay nagsisimula sa pagbabakuna ng mga hayop. Pagkatapos ng ilang mga iniksyon ng antigen (sa pagkakaroon ng immune response stimulants), ang mga tiyak na antibodies ay naipon sa serum ng dugo ng mga hayop. Ang nasabing sera ay tinatawag na immune. Ang mga antibodies ay nakahiwalay sa kanila sa pamamagitan ng mga espesyal na pamamaraan.

Gayunpaman, ang immune system ng hayop ay gumagawa ng mga espesyal na antibodies sa isang malaking iba't ibang mga antigens. Ang kakayahang ito ay batay sa pagkakaroon ng iba't ibang mga clone ng mga lymphocytes, na ang bawat isa ay gumagawa ng mga antibodies ng parehong uri na may makitid na pagtitiyak. Ang kabuuang bilang ng mga clone sa mga daga, halimbawa, ay umaabot sa 10^7 -10^10 degrees.

Samakatuwid, ang immune sera ay naglalaman ng maraming molekula ng antibody na may iba't ibang mga pagtitiyak, ibig sabihin, pagkakaroon ng pagkakaugnay para sa maraming antigenic determinants. Ang mga antibodies na nakuha mula sa immune sera ay parehong nakadirekta laban sa antigen kung saan isinagawa ang pagbabakuna, at laban sa iba pang mga antigen na nakatagpo ng donor na hayop.

Para sa modernong pagsusuri ng immunochemical at mga klinikal na aplikasyon, ang pagtitiyak at standardisasyon ng mga antibodies na ginamit ay napakahalaga. Ito ay kinakailangan upang makakuha ng ganap na magkaparehong mga antibodies, na hindi maaaring gawin gamit ang immune sera.

Noong 1975, nilutas nina G. Köhler at C. Milstein ang problemang ito sa pamamagitan ng pagmumungkahi ng isang paraan para sa pagkuha ng mga homogenous na antibodies. Binuo nila ang tinatawag na "hybridoma technology" - isang pamamaraan para sa pagkuha ng mga cell hybrids (hybridoma). Gamit ang pamamaraang ito, ang mga hybrid na selula ay nakuha na maaaring dumami nang walang katiyakan at mag-synthesize ng mga antibodies ng makitid na pagtitiyak - monoclonal antibodies.

Upang makakuha ng mga monoclonal antibodies, ang mga cell ng isang plasmacytic tumor (plasmocytoma o multiple myeloma) ay pinagsama sa mga spleen cell ng isang nabakunahang hayop, kadalasan ay isang mouse. Kasama sa teknolohiya ng Köhler at Milstein ang ilang yugto.

Ang mga daga ay tinuturok ng isang tiyak na antigen na nagiging sanhi ng paggawa ng mga antibodies laban sa antigen na iyon. Ang mga mouse spleen ay tinanggal at na-homogenize para makakuha ng cell suspension. Ang suspensyon na ito ay naglalaman ng mga B cell na gumagawa ng mga antibodies laban sa iniksyon na antigen.

Ang mga spleen cell ay hinaluan ng myeloma cells. Ang mga ito ay mga selula ng tumor na patuloy na lumalaki sa kultura; kulang din sila ng reserbang landas para sa synthesis ng nucleotide. Ang ilang mga spleen cell na gumagawa ng antibody at myeloma cell ay nagsasama upang bumuo ng mga hybrid na selula. Ang mga hybrid na cell na ito ay patuloy na lumaki sa kultura at makagawa ng mga antibodies.

Ang pinaghalong mga cell ay inilalagay sa isang pumipili na daluyan na nagpapahintulot lamang sa mga hybrid na selula na lumago. Namamatay ang mga unfused myeloma cells at B-lymphocytes.

Ang mga hybrid na selula ay dumarami, na bumubuo ng isang clone ng mga hybridoma. Ang mga hybrid ay nasubok para sa paggawa ng ninanais na mga antibodies. Ang mga piling hybridoma ay nilinang upang makagawa ng maraming monoclonal antibodies na walang mga dayuhang antibodies at napaka-homogenous na maaari silang ituring na mga purong kemikal.

Dapat pansinin na ang mga antibodies na ginawa ng isang hybridoma culture ay nagbubuklod lamang sa isang antigenic determinant (epitope). Kaugnay nito, kasing dami ng monoclonal antibodies ang maaaring makuha laban sa isang antigen na may ilang mga epitope dahil mayroon itong mga antigenic determinants. Posible rin na pumili ng mga clone na gumagawa ng mga antibodies ng isang nais lamang na pagtitiyak.

Ang pag-unlad ng teknolohiya para sa pagkuha ng mga hybridoma ay may rebolusyonaryong kahalagahan sa immunology, molecular biology at medisina. Pinahintulutan nito ang paglikha ng ganap na bagong mga pang-agham na direksyon. Salamat sa mga hybridoma, nagbukas ang mga bagong paraan para sa pag-aaral at paggamot ng mga malignant na tumor at marami pang ibang sakit.

Sa kasalukuyan, ang mga hybridoma ay naging pangunahing pinagmumulan ng mga monoclonal antibodies na ginagamit sa pangunahing pananaliksik at sa biotechnology upang lumikha ng mga sistema ng pagsubok. Ang mga monoclonal antibodies ay malawakang ginagamit sa pagsusuri ng mga nakakahawang sakit ng mga hayop sa bukid at mga tao.

Salamat sa monoclonal antibodies, ang enzyme immunoassay, immunofluorescence, flow cytometry, immunochromatography, at radioimmunoassay ay naging routine na.

Maraming mga teknolohiya ang binuo na nagpabuti ng synthesis ng mga antibodies. Ang mga ito ay mga teknolohiya sa recombination ng DNA, mga paraan ng pag-clone ng cell at iba pang mga teknolohiyang transgenic. Noong dekada 90, sa tulong ng mga pamamaraan ng genetic engineering, posible na mabawasan ang porsyento ng mga sequence ng amino acid ng mouse sa mga artipisyal na synthesized antibodies. Salamat dito, bilang karagdagan sa mouse, nakuha ang chimeric, humanized at ganap na mga antibodies ng tao.