Kháng thể và kháng nguyên tương tác trong cơ thể khi phản ứng miễn dịch được biểu hiện. Tuy nhiên, trong một số điều kiện nhất định, cái sau có thể gây ra trạng thái được gọi là vô trách nhiệm cụ thể - khoan dung. Kháng thể và kháng nguyên góp phần hình thành trí nhớ miễn dịch. Tiếp theo, hãy xem xét loại chất thứ hai. Trong bài viết chúng ta sẽ tìm hiểu kháng nguyên là gì.

Thông tin chung

Kháng nguyên là gì? Nói một cách đơn giản, đây thường là những hợp chất lạ. Chúng bao gồm polysacarit, protein và phức hợp của chúng. Khi thay đổi bằng cách biến đổi hóa học, có thể thu được các chất "liên hợp". Các hợp chất như vậy có thể được hình thành trên cơ sở các protein trực tiếp thuộc về người nhận. Một chất tự thân đã bị biến tính về mặt hóa học hoặc vật lý cũng có thể được chuyển đổi thành kháng nguyên.

Sự định nghĩa

Polyme sinh học hoặc các chất tương tự tổng hợp của chúng có thể gây ra phản ứng miễn dịch có thể xâm nhập vào cơ thể. Những hợp chất này được gọi là kháng nguyên. Chúng góp phần sản xuất các tế bào hiệu ứng tuyến ức. Các kháng thể xuất hiện trên nền phản ứng miễn dịch bắt đầu tương tác theo một cách cụ thể với các kháng nguyên hoặc hợp chất hóa học có cấu trúc tương tự. Nếu cái sau không gây ra phản ứng phòng thủ, thì chúng được gọi là haptens. Chính họ là người gây ra sự dung nạp miễn dịch. Các polypeptide tổng hợp có khả năng gây ra phản ứng bảo vệ, hoạt động như các kháng nguyên protein. Tuy nhiên, cấu trúc sơ cấp và không gian của chúng không nhất thiết phải giống với cấu trúc của bất kỳ hợp chất protein cụ thể nào. Một yếu tố thiết yếu trong việc biểu hiện các đặc tính kháng nguyên trong các chất này là sự hình thành cấu trúc không gian ổn định. Về vấn đề này, các polyme được hình thành từ một axit amin đơn lẻ (homopolyme) không có đặc tính gây ra phản ứng miễn dịch. Khả năng kháng nguyên xuất hiện trong polypeptide, sự hình thành liên quan đến 2 axit amin.

câu hỏi nghiên cứu

Kháng nguyên là gì? Miễn dịch học cổ điển gọi một chất như vậy là toàn bộ tế bào có nguồn gốc động vật hoặc vi khuẩn. Tuy nhiên, điều này không đúng từ quan điểm hóa học. Trên đây đã nói về bản chất kháng nguyên là gì. Đây không phải là một tế bào chứa một lượng lớn axit nucleic, protein, polysacarit. Các kháng nguyên tinh khiết của con người có thể được sử dụng để tạo ra phản ứng miễn dịch. Hơn nữa, nó sẽ dành riêng cho một loại polymer sinh học cụ thể. Xem xét một cấu trúc tinh khiết như một kháng nguyên riêng lẻ, bất kỳ sự kết hợp nào của chúng phải được mô tả như một họ các hợp chất riêng lẻ. Thuật ngữ này có thể được sử dụng khi đề cập đến một polyme sinh học cụ thể tổng hợp một cách tự nhiên. Một số kháng nguyên của virus hoặc vi khuẩn có thể làm ví dụ. Vì vậy, Flagella của các vi sinh vật gram âm thuộc chi Salmonella, Flagellin có thể được tìm thấy cả ở dạng trùng hợp và đơn phân. Trong cả hai trường hợp, kháng nguyên này có thể gây ra sự hình thành các kháng thể, mặc dù thực tế là các điều kiện cho điều này là khác nhau. Cụ thể, polymer fellagelin phụ thuộc vào tuyến ức, trong khi monome phụ thuộc vào tuyến ức.

Mối quan hệ với trọng lượng phân tử

Nó chỉ có thể được thiết lập khi so sánh các chất cùng loại. Ví dụ, điều này áp dụng cho các protein khác nhau có cùng loại cấu trúc bậc ba và bậc hai: dạng sợi và dạng cầu. Trong những trường hợp như vậy, có thể thiết lập mối quan hệ trực tiếp giữa khả năng polyme tạo ra sự hình thành kháng thể và trọng lượng phân tử của nó. Mô hình này, tuy nhiên, không phải là tuyệt đối. Trong số những thứ khác, nó phụ thuộc vào các tính chất khác của hợp chất, cả hóa học và sinh học.

Mức độ biểu hiện của các thuộc tính

Mức độ nghiêm trọng của các đặc điểm kháng nguyên của protein, là loại rộng rãi và quan trọng nhất, sẽ phụ thuộc vào mức độ xa cách tiến hóa của người cho mà từ đó hợp chất được thu nhận và người nhận mà nó được sử dụng. Nó sẽ chỉ đúng nếu cùng một loại chất được sử dụng trong đánh giá. Ví dụ, nếu chuột được chủng ngừa bằng albumin huyết thanh chuột và người, thì phản ứng đầu tiên sẽ rõ rệt hơn. Nếu polyme sinh học rất nhạy cảm với sự phân hủy, thì các đặc tính của nó sẽ kém rõ rệt hơn so với các chất có khả năng chống thủy phân bằng enzym cao hơn. Vì vậy, trong trường hợp sử dụng polypeptide tổng hợp hoặc liên hợp protein làm kháng nguyên, phản ứng với chất chứa D-axit amin không tự nhiên sẽ rõ rệt hơn. Vai trò quyết định trong biểu hiện của phản ứng miễn dịch được gán cho kiểu gen của người nhận.

nhóm quyết định

Chúng chỉ định các vùng phân tử của một chất trùng hợp sinh học, chất tương tự tổng hợp của nó hoặc một kháng nguyên liên hợp, được nhận biết bởi các thụ thể và kháng thể tế bào lympho B gắn kết với kháng nguyên. Một phân tử thường chứa một số nhóm quyết định khác nhau về cấu trúc của chúng. Mỗi người trong số họ có thể được lặp đi lặp lại nhiều lần. Nếu chỉ có một nhóm có cấu trúc nhất định trong phân tử của hợp chất, thì sự hình thành kháng thể chống lại nó sẽ không xảy ra. Trong quá trình gia tăng các phức hợp giống nhau, phản ứng miễn dịch đối với chúng cũng sẽ tăng lên. Tuy nhiên, quá trình này sẽ tiếp tục cho đến một thời điểm nhất định, sau đó nó sẽ giảm dần và có thể không được quan sát thấy sau đó. Hiện tượng này được khảo sát trong quá trình sử dụng các kháng nguyên liên hợp với số lượng nhóm thế khác nhau thực hiện nhiệm vụ của nhóm quyết định. Việc không có phản ứng miễn dịch đối với các polyme sinh học với mật độ epitope tăng lên là do cơ chế kích hoạt của các tế bào lympho nhóm B.

Kháng nguyên ung thư-phôi

Nó là một trong những loại protein mô bình thường, ở những người khỏe mạnh được sản xuất với một lượng nhỏ bởi các tế bào của một số cơ quan. CEA trong cấu trúc hóa học của nó là sự kết hợp của carbohydrate và protein. Mục đích của nó ở người lớn là không rõ. Tuy nhiên, trong thời kỳ hình thành trong tử cung, nó được các cơ quan của hệ tiêu hóa tổng hợp khá mạnh, đồng thời thực hiện các nhiệm vụ khá quan trọng. Chúng có liên quan đến việc kích thích sinh sản tế bào. Kháng nguyên phôi ung thư được phát hiện trong các mô của cơ quan tiêu hóa, nhưng với một lượng khá nhỏ. Tên của oncomarker này một phần đặc trưng cho bản chất sinh học của nó, nhưng phần lớn nó vẫn có các đặc tính có giá trị trong nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Thuật ngữ "phôi thai" có liên quan đến các nhiệm vụ sinh lý trong quá trình phát triển ở thời kỳ trước khi sinh, "kháng nguyên" chỉ ra khả năng xác định nó trong môi trường sinh học bằng phương pháp liên kết hóa miễn dịch. Đồng thời, nó không hiển thị bất kỳ thuộc tính nào trực tiếp trong cơ thể. Thông thường, ở một cơ thể khỏe mạnh, nồng độ CEA khá thấp. Trong bối cảnh của quá trình ung thư, mức độ của nó tăng khá mạnh, đạt tỷ lệ khá cao. Về vấn đề này, nó được đặc trưng như một dấu hiệu mô của các bệnh lý ung thư, hoặc một dấu hiệu khối u.

cấp độ CEA

Phân tích kháng nguyên được sử dụng trong chẩn đoán các khối u ác tính khác nhau, chủ yếu là ung thư trực tràng và ruột kết. Nghiên cứu được thực hiện ở giai đoạn đầu của bệnh lý, trong quá trình theo dõi tiến trình của bệnh và theo dõi hiệu quả của các biện pháp điều trị. Trong bối cảnh ung thư ruột kết và trực tràng, xét nghiệm có độ nhạy cao nhất. Đây là những gì cho phép nó được sử dụng trong chẩn đoán chính. Sau khi hoàn thành thành công ca phẫu thuật loại bỏ toàn bộ mô khối u, nồng độ CEA trở lại bình thường sau tối đa hai tháng. Các xét nghiệm thường xuyên sau đó cho phép đánh giá tình trạng của bệnh nhân sau khi được điều trị. Phát hiện mức CEA cao cho phép phát hiện kịp thời sự tái phát của bệnh lý. Với việc giảm hàm lượng kháng nguyên so với nền trị liệu, các chuyên gia kết luận rằng hiệu quả của hiệu quả điều trị.

Nồng độ CEA tăng cao: một loạt các bệnh lý

Tuy nhiên, xét nghiệm này không được coi là hoàn toàn cụ thể đối với các khối u. Sự gia tăng mức độ CEA có thể được quan sát thấy dựa trên nền tảng của các bệnh khác nhau của các cơ quan nội tạng, có tính chất viêm và bản chất khác. Ở 20-50% bệnh nhân có bệnh lý lành tính của tuyến tụy, ruột, phổi và gan, nồng độ kháng nguyên tăng nhẹ. Điều tương tự cũng xảy ra đối với bệnh xơ gan, viêm gan mãn tính, viêm loét đại tràng, xơ nang, khí thũng, viêm phế quản, bệnh Crohn, viêm tụy, viêm phổi, bệnh tự miễn, bệnh lao. Ngoài ra, sự gia tăng mức độ có thể không phải do bệnh tật mà do uống rượu hoặc hút thuốc thường xuyên chẳng hạn.

Đặc điểm của truyền máu

Cái chính là tính đặc hiệu và tính cá nhân mà các kháng nguyên hồng cầu sở hữu. Nếu các polyme sinh học của người nhận và người cho không tương thích, thì điều đó bị nghiêm cấm. Nếu không, các quá trình bệnh lý và thậm chí cái chết của bệnh nhân là không thể tránh khỏi. Trong di truyền miễn dịch, các phương pháp được sử dụng để kiểm tra và nghiên cứu các kháng nguyên hồng cầu, đặc biệt bao gồm các phản ứng tán huyết, kết tủa và ngưng kết. Các gen hồng cầu được trình bày dưới dạng các đại phân tử polyme sinh học phức tạp. Chúng tích tụ trên stroma (vỏ) và kết hợp với các phân tử hợp chất khác. Mỗi cá nhân được đặc trưng bởi một thành phần hóa học cá nhân và cấu trúc riêng của nó.

kháng nguyên- đây là những chất hoặc những dạng chất đó khi được đưa vào môi trường bên trong cơ thể có khả năng tạo ra phản ứng miễn dịch dưới hình thức sản xuất kháng thể đặc hiệu và/hoặc tế bào lympho T miễn dịch (R. M. Khaitov).

Thuật ngữ kháng nguyên (chống - chống lại, gen - một đơn vị di truyền rời rạc) là viết tắt của một thứ gì đó có cấu trúc mâu thuẫn với thông tin di truyền của sinh vật chủ. Tên này không hoàn toàn chính xác, vì các cấu trúc riêng của vi sinh vật cũng có thể có các đặc tính kháng nguyên. Chúng được gọi là tự kháng nguyên. Sẽ đúng hơn nếu coi kháng nguyên là chất có khả năng liên kết với các thụ thể nhận diện kháng nguyên của các tế bào có khả năng miễn dịch, tức là. tính kháng nguyên được xác định không nhiều bởi các đặc tính bên trong của chính kháng nguyên, mà bởi khả năng nhận ra nó (xác định là kháng nguyên) bởi các tế bào của hệ thống miễn dịch của sinh vật chủ, do đó, thuật ngữ chất tạo miễn dịch đúng hơn, nghĩa là rằng khi xâm nhập vào cơ thể vĩ mô, chất này có khả năng gây ra phản ứng miễn dịch. Đặc biệt, hệ thống miễn dịch cung cấp sự tổng hợp các glycoprotein đặc biệt (kháng thể) có thể liên kết cụ thể với một số chất gây miễn dịch.

Theo cấu trúc hóa học, các kháng nguyên (chất sinh miễn dịch) có thể là protein, glycoprotein, lipoprotein, polysacarit, phospholipid và glycolipid. Điều kiện chính là đủ trọng lượng phân tử, do đó các kháng nguyên là các đại phân tử. Mặt khác, hệ thống miễn dịch thậm chí không "kiểm tra" sự hiện diện của các đặc tính kháng nguyên trong một chất lạ. Thực tế là để kích hoạt các tế bào lympho, cần phải có sự phát triển sơ bộ của cái gọi là phản ứng tiền miễn dịch, tức là hoạt động của các tế bào thực bào. Loại thứ hai thu giữ các vật thể tích hợp hoặc đại phân tử và biến đổi chúng từ dạng tiểu thể (tiểu thể - hạt) thành dạng phân tử có thể tiếp cận được để các tế bào có khả năng miễn dịch nhận biết.

xảy ra

Trong một số ít trường hợp, có thể tạo ra phản ứng miễn dịch đối với các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp. Để đạt được trọng lượng phân tử thích hợp, một chất ngoại lai có trọng lượng phân tử thấp phải được liên hợp với một đại phân tử của sinh vật chủ. Trên thực tế, một chất gây miễn dịch như vậy được gọi là hapten (kháng nguyên không hoàn chỉnh) và đại phân tử được gọi là chất mang. Do sự tương tác của các thành phần này, có thể nhận ra toàn bộ phức hợp được hình thành, có đủ trọng lượng phân tử. Trong trường hợp này, phản ứng miễn dịch được định hướng cả chống lại hapten và chống lại đại phân tử của chính nó đã liên kết với kháng nguyên không hoàn chỉnh. Điều này có thể dẫn đến các phản ứng miễn dịch tự gây thương tích, được gọi là tự miễn dịch.

Các mầm bệnh thường được gọi là các vật thể tích hợp (tế bào vi khuẩn, vi rút, hạt bụi, v.v.), khi chúng xâm nhập vào cơ thể sẽ dẫn đến những thay đổi bệnh lý trong đó. Thông thường, một mầm bệnh chứa nhiều kháng nguyên. tài liệu từ trang web

Hãy tưởng tượng rằng một loại vi khuẩn gây bệnh đã xâm chiếm cơ thể con người. Tế bào vi khuẩn có nhiều phân tử bề mặt thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Tất cả chúng đều là biểu hiện kiểu hình của bộ gen vi khuẩn, tức là chúng được đặc trưng bởi sự xa lạ. Nhưng không phải mỗi cấu trúc bề mặt này đều có đặc tính kháng nguyên, vì chỉ những phân tử đó mới được xác định là kháng nguyên, tại thời điểm mầm bệnh xâm nhập có các tế bào có khả năng miễn dịch với các thụ thể nhận diện kháng nguyên bổ sung. Do đó, phổ kháng nguyên của một mầm bệnh cụ thể được xác định bởi trạng thái hiện tại của hệ thống miễn dịch của sinh vật chủ và có thể thay đổi không chỉ ở các đại diện của một loài sinh học mà còn ở một sinh vật cụ thể trong các giai đoạn phát sinh khác nhau. Điều này giải thích tính cá nhân cao của phản ứng miễn dịch, vì các phản ứng miễn dịch chống lại các cấu trúc khác nhau của mầm bệnh không gây bất lợi như nhau cho nó.

KHÁNG NGUYÊN(Tiếng Hy Lạp chống lại + gennaö tạo ra, sản xuất) - bất kỳ chất nào xâm nhập vào cơ thể bằng đường tiêm, gây ra phản ứng miễn dịch cụ thể, biểu hiện ở sự hình thành các kháng thể cụ thể. Sự xâm nhập của các kháng nguyên vào cơ thể có thể đi kèm với sự xuất hiện của tình trạng dung nạp chất này (xem Dung nạp miễn dịch) hoặc tăng độ nhạy cảm với kháng nguyên này. (xem Dị ứng).

Kháng nguyên cụ thể có thể là một chất đồng nhất về mặt phân tử. Tuy nhiên, các đặc tính kháng nguyên của các chất riêng lẻ cũng được biểu hiện nếu chúng là một phần của các hỗn hợp và hệ thống phức tạp. Do đó, trong phòng khám các bệnh truyền nhiễm, trong phòng thí nghiệm và thực hành dịch tễ học, thuật ngữ "kháng nguyên" thường được sử dụng liên quan đến các hệ thống phức tạp như vi sinh vật, tế bào thực vật và động vật, dịch chiết mô, dịch sinh học, v.v. cá nhân chứa trong các kháng nguyên hệ thống này. Thuật ngữ "kháng nguyên" thường được dùng để chỉ các chất, không giống như các kháng nguyên chính thức, không thể kích thích độc lập quá trình tổng hợp kháng thể (xem) trong cơ thể, nhưng có thể phản ứng đặc biệt với các kháng thể đã hình thành. Trong miễn dịch học, một thuật ngữ đặc biệt được sử dụng để định nghĩa các chất như vậy - haptens (xem).

Về bản chất, các kháng nguyên là các polyme cao phân tử có nguồn gốc tự nhiên hoặc được tổng hợp nhân tạo. Protein, polypeptide, polysacarit, và có lẽ là axit nucleic cao phân tử và các hợp chất phức tạp của các chất này có đặc tính của các kháng nguyên chính thức.

Tính kháng nguyên không chỉ được xác định bởi các đặc điểm cấu trúc hóa học của các chất, mà còn phụ thuộc vào loài động vật được tiêm chủng và cấu tạo di truyền của nó (xem Di truyền học miễn dịch). Cùng một chất, không có tính kháng nguyên đối với động vật của một loài, gây ra phản ứng miễn dịch cụ thể khi dùng cho các cá thể của loài khác. Do đó, polysacarit dextran không phải là kháng nguyên dành cho thỏ và khi dùng cho người, nó sẽ kích thích tổng hợp các kháng thể cụ thể ngay cả sau một lần tiêm. Hơn nữa, trong cùng một loài, có những cá thể kháng lại (không tạo ra kháng thể) và ngược lại, rất nhạy cảm với một kháng nguyên nhất định.

Tính kháng nguyên như một hiện tượng sinh học là tương đối và để thực hiện tính chất này, sự xâm nhập của một chất vào môi trường bên trong của một sinh vật có khả năng miễn dịch nhạy cảm với chất này là cần thiết.

Mặc dù có rất nhiều dữ kiện thu được trong quá trình nghiên cứu hóa học về kháng nguyên, nhưng miễn dịch học vẫn chưa đạt đến mức có thể lập danh sách đầy đủ các đặc điểm hóa lý về cấu trúc của các chất tạo cơ sở cần thiết cho sự xuất hiện của các đặc tính kháng nguyên. Tuy nhiên, một số tính năng được biết là phân biệt các chất kháng nguyên với các chất không kháng nguyên, ví dụ, các chất được đặc trưng bởi trọng lượng phân tử cao từ 10.000 trở lên, có các đặc tính của kháng nguyên chính thức.

Các protein hoạt động về mặt chức năng bao gồm các tiểu đơn vị - chuỗi polypeptide được kết nối với nhau thành một phân tử duy nhất bằng liên kết disulfide hoặc hydro. Sự phân ly của các liên kết này trong một số trường hợp dẫn đến vi phạm tính đặc hiệu của kháng nguyên. Do đó, enzyme lactate dehydrogenase (trọng lượng phân tử 135.000) bao gồm bốn tiểu đơn vị thuộc hai loại khác nhau về mặt di truyền. Không giống như enzyme tự nhiên, các tiểu đơn vị polypeptide phân ly không những không thể tạo ra sự tổng hợp các kháng thể cụ thể mà còn không phản ứng với kháng huyết thanh chống lại enzyme tự nhiên.

Sự xuất hiện của khả năng kháng nguyên với sự gia tăng trọng lượng phân tử của các chất là đặc trưng không chỉ đối với protein mà còn đối với polysacarit. Một nghiên cứu về các chế phẩm khác nhau của dextrans có trọng lượng phân tử từ 10.000 đến 200.000 cho thấy rằng sự kích thích tạo ra kháng thể ở người là do dextrans có trọng lượng phân tử ít nhất là 50.000. trọng lượng phân tử là thuộc tính bắt buộc của kháng nguyên. Vì vậy, polystyrene sulfon hóa - một loại polymer có trọng lượng phân tử cao - không có tính kháng nguyên. Axit nucleic, mặc dù có trọng lượng phân tử cao, nhưng lại là những kháng nguyên yếu hơn nhiều so với protein. Albumin huyết thanh và huyết sắc tố có cùng trọng lượng phân tử (khoảng 70.000), nhưng khả năng tạo ra các kháng thể trong huyết sắc tố kém rõ rệt hơn nhiều so với albumin.

Một ngoại lệ rõ ràng ở trên là các chất có hoạt tính kháng nguyên, được đặc trưng bởi trọng lượng phân tử tương đối thấp: glucagon, hormone tuyến tụy (trọng lượng phân tử 3800) và các chất khác, tác dụng kháng nguyên của chúng được biểu hiện trong quá trình tiêm chủng bằng chất bổ trợ (xem). Hơn nữa, các polypeptide tổng hợp có trọng lượng phân tử 4000 và 1200 có thể có đặc tính miễn dịch.

Ngoài kích thước của phân tử, tính kháng nguyên của một chất còn được xác định bởi một số tính chất khác của nó. Một trong những tính chất cần thiết của kháng nguyên được cho là tính cứng nhắc trong cấu trúc của các nhóm quyết định cấu thành của nó. Do đó, gelatin, một loại protein kháng nguyên yếu bị biến tính khi đun nóng, không có cấu trúc bên trong cố định; nó chứa nhiều glyxin không có nhóm phụ ở vị trí α nên có thể quay dọc. Tuy nhiên, nếu các nhóm hóa học được đưa vào phân tử gelatin làm tăng độ cứng của cấu trúc (tyrosine, tryptophan, phenylalanine), thì nó sẽ được chuyển đổi thành một kháng nguyên tương đối mạnh. Dữ liệu tương tự đã thu được trong nghiên cứu về đặc tính kháng nguyên của polypeptide tổng hợp. Vòng pyranose hoặc furanose có thể làm tăng độ cứng của các phân tử trong kháng nguyên polysacarit.

Nghiên cứu về polypeptide nhân tạo giúp thiết lập vai trò của một số axit amin nhất định trong việc biểu hiện tính chất kháng nguyên của các chất. Khi so sánh các polypeptide glu58-, tyr4-, glu57-, lys38-, ala5-, người ta đã chứng minh rằng alanine, giống như tyrosine, giúp tăng cường các đặc tính sinh miễn dịch của polypeptide. Việc giảm tác dụng của axit glutamic đối với tính kháng nguyên của polypeptide sau khi đưa một lượng nhỏ tyrosine vào thành phần của nó đã được thiết lập.

Ít rõ ràng hơn là câu hỏi về tầm quan trọng của các nhóm tích điện đối với biểu hiện của tính kháng nguyên. Theo một số nhà nghiên cứu, nhóm NH 3 + - cần thiết để đảm bảo hoạt tính kháng nguyên của polypeptide. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khác tin rằng trong các polypeptide tổng hợp không chứa các nhóm tích điện sau khi khử amin, khả năng tạo ra sự tổng hợp kháng thể không chỉ được bảo tồn mà thậm chí còn được tăng cường.

Đặc tính của kháng nguyên là khả năng trải qua các quá trình trao đổi chất trong cơ thể. Về vấn đề này, dữ liệu về vai trò của đồng phân quang học của axit amin trong việc xác định tính kháng nguyên của một chất đang được quan tâm. Hóa ra, polypeptit được tạo ra từ axit L-amino là chất kích thích tích cực cho sự hình thành kháng thể, trong khi polypeptide từ axit D-amino chỉ có khả năng tạo ra kháng thể khi chúng được sử dụng với liều lượng nhỏ. Ở liều cao, D-polypeptide gây ra sự dung nạp.

Hoạt tính kháng nguyên của các chất, và đặc biệt là khả năng tạo ra sự tổng hợp kháng thể của chúng, rõ ràng nhất nếu động vật được chủng ngừa thuộc về một loài khác với nguồn gốc của chất đó. Người ta thường chấp nhận rằng tính kháng nguyên của protein càng cao thì động vật được chủng ngừa càng thuộc về nhóm phân loại xa hơn.

Protein và carbohydrate của máu và các cơ quan nội tạng thường không có tính kháng nguyên đối với sinh vật mà chúng được tổng hợp, đồng thời có tính kháng nguyên đối với các cá thể khác cùng loài. Mô hình này không áp dụng cho cái gọi là. các cơ quan xuyên rào, nghĩa là các cơ quan được ngăn cách với dòng máu bằng các rào cản đặc biệt (hàng rào máu não, hàng rào máu-tinh hoàn, v.v.), có protein thường không đi vào máu và là kháng nguyên cho cơ thể của chính chúng. Những cơ quan này bao gồm não, thủy tinh thể, tuyến cận giáp và tinh hoàn.

Khả năng chịu đựng (không phản ứng miễn dịch của cơ thể với một kháng nguyên nhất định) đối với protein của chính nó được giải thích rõ ràng từ quan điểm của lý thuyết chọn lọc dòng vô tính về miễn dịch. Một trong những điều khoản chính của lý thuyết này nói rằng "sự công nhận" các protein của chính cơ thể và khả năng chịu đựng chúng có liên quan đến việc loại bỏ trong thời kỳ phôi thai phát triển của tất cả các dòng tế bào bạch huyết có thể phản ứng chống lại kháng nguyên của một sinh vật nhất định. . Từ quan điểm của lý thuyết này, các kháng nguyên được đại diện bởi các chất mang dấu hiệu của thông tin di truyền ngoài hành tinh. Do đó, để một chất thể hiện tính chất kháng nguyên của nó, nó phải khác với kháng nguyên của các mô của cá nhân được chủng ngừa. Điều này ngụ ý rằng tính kháng nguyên của một chất cũng phụ thuộc vào tính đặc hiệu của nó.

Sử dụng phương pháp kháng nguyên phức hợp, tức là đưa kháng nguyên vào phân tử mà một hóa chất nhất định được đưa vào một cách nhân tạo. nhóm, người ta thấy rằng tính đặc hiệu kháng nguyên của các kháng nguyên phức hợp không được xác định bởi toàn bộ đại phân tử nói chung, mà bởi các đặc tính của nhóm này - nhóm quyết định. Hóa ra tính đặc hiệu của kháng nguyên không chỉ được xác định bởi thành phần hóa học của nhóm quyết định, mà còn bởi vị trí của nó trong kháng nguyên, cũng như sự sắp xếp không gian của các nguyên tử trong đó và đồng phân lập thể của chúng liên quan đến điều này.

Trong các protein tự nhiên, tính đặc hiệu của kháng nguyên cũng được xác định bởi một phần nhỏ trong phân tử của nó. Người ta đã xác định rằng phản ứng hình thành kháng thể chống lại sợi tơ có thể bị ức chế đặc biệt bởi các sản phẩm thủy phân tơ có trọng lượng phân tử chỉ khoảng 600-1000 và chuỗi glycylalanine dài 12 axit amin (trọng lượng phân tử 900) là hiệu quả nhất trong sự đàn áp như vậy. Trong số các octapeptide, gly-/gly3-ala3-/tyr- với trọng lượng phân tử khoảng 600, là phần chính của chất quyết định kháng nguyên cụ thể, hóa ra là hiệu quả nhất. Theo các nhà nghiên cứu khác, tính đặc hiệu kháng nguyên của dextran, polypeptide tổng hợp (polyalanine, polylysine), myoglobin phụ thuộc vào các vị trí phản ứng nhỏ với trọng lượng phân tử trong khoảng 350-990.

So sánh các đặc tính kháng nguyên của protein với trình tự dư lượng axit amin đã biết giúp xác định rằng những thay đổi tối thiểu trong cấu trúc sơ cấp của protein là đủ để xuất hiện tính đặc hiệu của kháng nguyên mới. Do đó, sự khác biệt về kháng nguyên trong insulin ở một số động vật (lợn, gia súc, cừu, ngựa) là do sự thay thế của dư lượng axit amin chỉ trong ba phần của chuỗi polypeptide. Các biến thể di truyền của các phân tử globulin miễn dịch ở người chỉ khác nhau ở một dư lượng axit amin ở vị trí thứ 189 của chuỗi nhẹ, nhưng điều này đủ để chúng khác biệt với tư cách là kháng nguyên.

Phân tích tính đặc hiệu kháng nguyên của polypeptide tổng hợp cho thấy thêm rằng tính đặc hiệu của chúng phần lớn được xác định bởi bản chất của các nhóm kết thúc. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, có thể ghi nhận sự tồn tại của các phản ứng chéo giữa các polypeptide, các nhóm cuối của chúng khác nhau. Như người ta đã phát hiện ra, những phản ứng chéo như vậy là do sự hiện diện của các axit amin phổ biến ở các vị trí khác. Trong các thí nghiệm tiếp theo, người ta phát hiện ra rằng các kháng thể có thể trực tiếp chống lại toàn bộ chuỗi polypeptit gồm 5 axit amin. Các kết quả tương tự cũng thu được trong các thí nghiệm với cacbohydrat hapten. Ở đây, ảnh hưởng hàng đầu đến tính đặc hiệu của kháng nguyên nhóm cuối cũng được tiết lộ, và nó cũng cho thấy rằng các kháng thể có thể được định hướng chống lại toàn bộ hapten nói chung. Nhóm lớn nhất có thể phản ứng với một kháng thể nhất định và do đó xác định tính đặc hiệu của kháng nguyên rõ ràng là các hexasacarit.

Do đó, trong các protein và polysacarit tự nhiên, tính đặc hiệu của kháng nguyên được xác định bởi thành phần và trình tự của các axit amin trong chuỗi polypeptide và các monosacarit trong polysacarit, đặc biệt là các axit amin hoặc monosacarit cuối cùng của chúng.

Như đã biết, cấu trúc bậc hai và cuối cùng là bậc ba của một phân tử protein được xác định bởi trình tự các axit amin. Mặt khác, tính đặc hiệu kháng nguyên của một phân tử protein được xác định chủ yếu bởi các nhóm nằm trên bề mặt của nó. Do đó, có thể lập luận rằng tính đặc hiệu kháng nguyên của protein cũng phụ thuộc vào cấu trúc bậc hai và có thể là bậc ba của nó. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu đặc tính kháng nguyên của lactate dehydrogenase ở trên cho thấy tính đặc hiệu kháng nguyên của các protein trọng lượng phân tử cao bao gồm các tiểu đơn vị cũng có thể được xác định bởi cấu trúc bậc bốn của chúng.

Các yếu tố quyết định kháng nguyên được hình thành trên bề mặt của một phân tử protein có thể khác nhau về hình dạng, kích thước, số lượng và bộ axit amin có trong các yếu tố quyết định này. Kết quả là, trong quá trình tiêm chủng ngay cả với chế phẩm protein tinh thể nguyên chất, các kháng thể thuộc các loại khác nhau được hình thành trong cơ thể, không đồng nhất về tính đặc hiệu. Số lượng các yếu tố quyết định kháng nguyên trong một phân tử (kháng nguyên hóa trị) thay đổi đối với các protein khác nhau tùy thuộc vào kích thước của các phân tử: từ 5 trong phân tử albumin trứng (trọng lượng phân tử 40.500) đến 40 trong phân tử thyroglobulin (trọng lượng phân tử 650.000). Tuy nhiên, không có mối quan hệ trực tiếp giữa hóa trị và trọng lượng phân tử của kháng nguyên.

Bản chất của sự tương tác giữa các yếu tố quyết định kháng nguyên và phần còn lại của phân tử trong việc xác định các đặc tính kháng nguyên của một chất vẫn chưa được tiết lộ đầy đủ. Tuy nhiên, các sự kiện tích lũy chỉ ra rằng việc kích thích các phản ứng miễn dịch của cơ thể được thực hiện bởi các nhóm phân tử kháng nguyên phản ứng xác định tính đặc hiệu của nó, tức là các nhóm quyết định.

Nói về tính đặc hiệu của các kháng nguyên tự nhiên, về cơ bản chúng có nghĩa là tính đặc hiệu của loài. Thật vậy, đối với các cá thể của loài này, tính đặc hiệu kháng nguyên là cố hữu, không phải là đặc điểm của các cá thể thuộc bất kỳ loài sinh vật nào khác. Tuy nhiên, không nên nghĩ rằng có một số chất đặc biệt "chịu trách nhiệm" về tính đặc hiệu của loài kháng nguyên. Rõ ràng, nhiều, nếu không muốn nói là hầu hết các chất chứa trong cơ thể đều có tính đặc trưng của loài như vậy.

Mặc dù tất cả các loài sinh vật khác nhau rõ ràng về các kháng nguyên đặc trưng cho loài của chúng, nhưng mức độ khác biệt này có thể không giống nhau. Các loài có quan hệ họ hàng gần được đặc trưng bởi sự hiện diện của các kháng nguyên đặc trưng cho loài tương đối giống nhau. Các loài cách xa nhau cũng có các kháng nguyên đặc trưng cho loài khác nhau rõ rệt. Dựa trên hiện tượng này, một hướng sinh học độc lập đã phát triển - hệ thống miễn dịch, sử dụng phương pháp phân tích kháng nguyên để giải quyết các vấn đề phân loại phức tạp và các vấn đề về mối quan hệ tiến hóa của các loại vi sinh vật, thực vật và động vật.

Ngay từ đầu thế kỷ của chúng ta, người ta đã xác định rằng các nhóm gồm các cá thể khác nhau cùng loài có thể khác nhau về hàm lượng kháng nguyên, sau này được gọi là đồng kháng nguyên. Isoantigens đã được phát hiện trong các tế bào của tất cả các loài động vật được nghiên cứu. Tuy nhiên, chúng chỉ được nghiên cứu đầy đủ ở người. Hóa ra, cấu trúc đồng kháng nguyên của tế bào người cực kỳ phức tạp. Hơn 15 hệ thống đồng kháng nguyên, bao gồm khoảng 100 kháng nguyên, đã được xác định riêng trong hồng cầu người. (xem Nhóm máu). Giống như thực hành truyền máu đòi hỏi sự phát triển của các nghiên cứu dẫn đến việc mô tả cấu trúc kháng nguyên của hồng cầu, sự quan tâm ngày càng tăng của các bác sĩ lâm sàng đối với cấy ghép mô và cơ quan quan sát thấy ngày nay đã dẫn đến một nghiên cứu kỹ lưỡng về thành phần kháng nguyên của các tế bào cơ thể khác. Người ta thấy rằng hầu hết các kháng nguyên xác định phản ứng của người nhận chống lại cơ quan cấy ghép đều chứa trong bạch cầu. Do đó, người ta đặc biệt chú ý đến việc nghiên cứu các kháng nguyên có trong các tế bào máu này. Nhiều nhà nghiên cứu đã mô tả rất nhiều loại kháng nguyên bạch cầu. Khi so sánh tất cả các kháng nguyên này với nhau, hóa ra hầu hết chúng đều thuộc về một hệ thống duy nhất, được gọi là HL-A. Ngoài hệ thống này, một hệ thống kháng nguyên bạch cầu khác, độc lập về mặt di truyền với hệ thống HL-A, đã được xác định - hệ thống nhóm 5. Như đã được tìm thấy, tất cả các kháng nguyên của cả hai hệ thống, có thể ngoại trừ kháng nguyên 9, được đại diện bởi một số alen (xem). Người ta cũng chỉ ra rằng những kháng nguyên này, ngoài bạch cầu, còn có trong tế bào của nhiều cơ quan và mô của con người, điều này đặc biệt quan trọng đối với việc lựa chọn người cho và người nhận để cấy ghép nội tạng trong phòng khám (xem Sự không tương thích miễn dịch).

Ngoài đặc điểm đồng kháng nguyên của hồng cầu và bạch cầu, người ta còn tìm thấy các đồng kháng nguyên vốn có trong tiểu cầu, tế bào lympho, bạch cầu hạt, huyết thanh, v.v. Do đó, ngoài các đồng kháng nguyên “chung”, rõ ràng còn có các đồng kháng nguyên đặc hiệu cho cơ quan. Câu hỏi này, có ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn to lớn (trong cấy ghép nội tạng), đồng thời cũng đặc biệt phức tạp, hiện nay hầu như chưa được phát triển.

Ngay cả I. I. Mechnikov cũng phát hiện ra rằng có thể thu được huyết thanh miễn dịch chống lại các tế bào của một số cơ quan hoặc mô, cái gọi là độc tố tế bào. Phát hiện này đã hình thành cơ sở của học thuyết về tính đặc hiệu của cơ quan (mô) kháng nguyên. Sự tồn tại của các kháng nguyên đặc hiệu của cơ quan đã được chứng minh ở hầu hết các cơ quan. Dữ liệu thu được cho thấy trong một số cơ quan có hai loại kháng nguyên đặc trưng cho cơ quan được tìm thấy trong các cơ quan cùng tên của đại diện của các loài sinh vật khác nhau và các kháng nguyên chỉ đặc trưng cho các cơ quan của loài này.

Hiện nay, đối với hầu hết các cơ quan (gan, thận, thủy tinh thể của mắt, v.v.), chủ yếu là các kháng nguyên đặc hiệu của cơ quan hòa tan trong nước, là các hệ thống protein ít nhiều phức tạp, đã được nghiên cứu. Đối với các kháng nguyên dành riêng cho cơ quan không đi vào chiết xuất, chỉ có một số dữ liệu rời rạc về chúng. Gần đây, người ta đã phát hiện ra các kháng nguyên phổ biến ở thận, gan, lá lách, tim nhưng không có trong huyết thanh. Một số nhà nghiên cứu phân biệt chúng thành một nhóm mới - kháng nguyên nội tạng.

Nhóm các kháng nguyên được mô tả được kết hợp bởi cái gọi là kháng nguyên cơ quan được phân lập bởi một số nhà nghiên cứu, đặc trưng cho tính đặc hiệu kháng nguyên của nhân tế bào, ty thể, ribosome, v.v.

Trong những năm gần đây, sự tồn tại của các kháng nguyên đặc trưng của sinh vật, cơ quan hoặc mô của chúng, đang ở một số giai đoạn phát triển cá thể, đã được thiết lập. Những kháng nguyên này được gọi là kháng nguyên đặc hiệu cho từng giai đoạn.

Đối với bệnh lý, việc phát hiện ra cái gọi là kháng nguyên bệnh lý phát sinh do quá trình bệnh lý là điều cần thiết. Chúng bao gồm "ung thư", "bỏng", "bức xạ" và các kháng nguyên khác được hình thành trong các mô bị biến đổi bệnh lý. Sự xuất hiện của các kháng nguyên mới (ghép, cố định bổ thể và bề mặt) trong các tế bào khối u do virus gây ra đã được chứng minh.

Tính đặc hiệu kháng nguyên của các chất trong tế bào và mô phản ánh các đặc điểm cơ bản về cấu trúc, chức năng và trạng thái sinh lý của chúng. Việc phát hiện ra nguyên nhân gây ra tác dụng kháng nguyên của các chất, phân tích tính chất của chúng, làm sáng tỏ cơ sở hóa học về tính đặc hiệu kháng nguyên của các chất - tất cả những vấn đề này là một trong những vấn đề chính của hóa học miễn dịch hiện đại. Đồng thời, việc nghiên cứu các đặc tính của kháng nguyên tự nhiên trong thời điểm hiện tại không giới hạn trong phạm vi miễn dịch hóa học miễn dịch và miễn dịch truyền nhiễm và giúp giải quyết nhiều vấn đề có ý nghĩa sinh học nói chung, đặc biệt là các câu hỏi về sự tiến hóa của các kháng nguyên tự nhiên. thế giới động vật và thực vật.

Phân tích các đặc tính kháng nguyên của virus, vi khuẩn, tế bào và mô của các sinh vật đa bào cho thấy cấu trúc kháng nguyên phức tạp đặc biệt của chúng. Cùng với các kháng nguyên đặc trưng của các nhóm cá thể hoặc tất cả các cá thể thuộc một loài (loài, kháng nguyên nhóm của vi khuẩn, isoantigens), các mô động vật chứa các kháng nguyên ít nhiều phân bố rộng rãi giữa các đại diện của các loài khác. Điều quan trọng là phải chứng minh rằng, ở một mức độ nhất định, các kháng nguyên thông thường, ngoại trừ các kháng nguyên không đồng nhất như kháng nguyên Forssmann, phản ánh mối quan hệ phả hệ giữa các loài mà chúng xuất hiện.

Các mô khác nhau của cơ thể khác nhau về mức độ tương đồng giữa các loài của các kháng nguyên của chúng. Huyết thanh, gan, lá lách và một số cơ quan nội tạng khác chứa chủ yếu là các kháng nguyên có tính đặc hiệu loài rõ rệt. Ngược lại, các kháng nguyên của cơ, tinh hoàn, não, thủy tinh thể khác rất ít về tính đặc hiệu so với các kháng nguyên của các cơ quan và mô tương đồng ở đại diện của các loài động vật có vú khác nhau và thậm chí ở động vật có xương sống nói chung. Điều này là do sự giống nhau về cấu trúc hóa học và tính chất của các protein tương ứng mang cùng chức năng. Rõ ràng, trong quá trình tiến hóa, ở một số giai đoạn, đã đạt được sự thích nghi đặc biệt hoàn chỉnh về cấu trúc của các protein như vậy để thực hiện các chức năng có tầm quan trọng sống còn, do đó tất cả các đột biến tiếp theo vi phạm sự tương ứng này đều bị chọn lọc tự nhiên loại bỏ. Theo quy định, các kháng nguyên phổ biến như vậy là các protein được đặc trưng bởi tính kháng nguyên cực kỳ yếu (hemoglobin, insulin, carbomil synthetase) hoặc protein của các mô được phân lập về mặt giải phẫu từ hệ bạch huyết của cơ thể (protein thấu kính tinh thể).

Một số kháng nguyên của động vật có tổ chức cao và đặc biệt là của con người có chức năng bảo vệ trong việc duy trì tính bất biến di truyền của môi trường bên trong cơ thể. Người ta đã xác định rằng các kháng nguyên của hệ thống AB0 (xem Nhóm máu) không chỉ hiện diện trong các mô mà còn ở dạng kháng nguyên hòa tan trong nước trong chất lỏng và bí mật sinh học. Giải thích ý nghĩa có thể có của hiện tượng tiết kháng nguyên, P. N. Kosyakov cho rằng kháng nguyên AB0 trong nước bọt và trong đường tiêu hóa trên đóng vai trò bảo vệ, vô hiệu hóa hemagglutinin có nguồn gốc động vật hoặc thực vật (lectin) có trong thực phẩm. Các kháng nguyên nhóm của tinh dịch bảo vệ các tế bào mầm của nam giới khỏi tiếp xúc với các đồng kháng thể nằm trong đường sinh dục nữ tại thời điểm thụ tinh.

Trong hiện tượng không tương thích nhóm của cơ thể mẹ và thai nhi, các chất đồng kháng nguyên (hệ thống AB0, v.v.) của cơ thể sau, nằm trong nước ối, màng ối và màng đệm, đóng vai trò bảo vệ, liên kết các kháng thể của mẹ xâm nhập vào nhau thai. , và không "tiếp nhận" chúng vào các mô của thai nhi.

Trong những năm gần đây, một số nhà nghiên cứu đã đưa ra quan điểm về vai trò hình thái có thể có của các kháng nguyên trong quá trình tạo phôi (xem Miễn dịch học của quá trình tạo phôi).

Ý nghĩa sinh học của các kháng nguyên chắc chắn không chỉ giới hạn ở việc chúng tham gia vào các hiện tượng đã thảo luận ở trên. Ví dụ, câu hỏi về mối liên hệ giữa các đồng kháng nguyên trong máu và khuynh hướng của những người được phân biệt theo các kháng nguyên này với một số loại bệnh đã được nghiên cứu chuyên sâu gần đây.

Thư mục: Các vấn đề chuyên đề về miễn dịch học, ed. L. A. Zilber và P. A. Vershilova, tr. 312, M.. 1964, thư tịch; Boyd W. Nguyên tắc cơ bản của miễn dịch học, xuyên. từ tiếng Anh, M., 1969, thư mục; G và γ-ρο trong và c F. Hóa miễn dịch và sinh tổng hợp kháng thể, làn đường với tiếng Anh. từ tiếng Anh, M., 1969, thư mục; Zilber JI. A. và Abelev G. I. Virus học và miễn dịch học của bệnh ung thư, M., 1962, thư mục; Kosyakov P. N. Miễn dịch học của đồng kháng nguyên và đồng kháng thể, M., 1965, bibliogr.; Petrov R. V. Miễn dịch học về chấn thương bức xạ cấp tính, M., 1962, thư mục; Tumanov A. K. Hệ thống máu huyết thanh, M., 1968, thư mục; Efroimson V. P. Giới thiệu về di truyền y học, M., 1968, bibliogr.; Andersson B. Tương tác giữa tế bào có thẩm quyền miễn dịch và kháng nguyên, Stockholm, 1972, thư mục; Dung nạp miễn dịch đối với các kháng nguyên vi sinh vật, ed. của H. Friedman, N. Y., 1971. bibliogr.; Kissme-y e r-N ielsen F. a. Thorsby E. Kháng nguyên cấy ghép người, Copenhagen, 1970; Các kháng nguyên tương hợp mô mạnh và yếu, Copenhagen, 1970, bibli-ogr.; Kháng nguyên bề mặt trên tế bào có nhân, Copenhagen, 1971, bibliogr.

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

Kế hoạch bài giảng:

1. Kháng nguyên: định nghĩa, cấu tạo, tính chất cơ bản.

2. Kháng nguyên của vi sinh vật.

3. Kháng nguyên người và động vật.

4. Kháng thể: định nghĩa, chức năng chính, cấu trúc.

5. Các loại globulin miễn dịch, đặc điểm của chúng.

6. Động lực hình thành kháng thể.

Kháng nguyên (từ tiếng Hy Lạp. chống- chống lại, genos- tạo nên; thuật ngữ được đề xuất trong 1899 Tiếng Đức) - các chất có nguồn gốc khác nhau, mang dấu hiệu ngoại lai di truyền và khi được đưa vào cơ thể, gây ra sự phát triển của các phản ứng miễn dịch cụ thể.

Các chức năng chính của kháng nguyên:

Chúng gây ra phản ứng miễn dịch (tổng hợp kháng thể và kích hoạt các phản ứng miễn dịch tế bào).

Tương tác cụ thể với các kháng thể đã hình thành (in vivo và in vitro).

Cung cấp trí nhớ miễn dịch- khả năng của cơ thể đáp ứng với việc đưa kháng nguyên lặp đi lặp lại bằng một phản ứng miễn dịch đặc trưng bởi sức mạnh lớn hơn và sự phát triển nhanh hơn.

nguyên nhân phát triển dung nạp miễn dịch- không có đáp ứng miễn dịch với một kháng nguyên cụ thể trong khi vẫn duy trì khả năng đáp ứng miễn dịch với các kháng nguyên khác.

Cấu trúc của kháng nguyên:

Kháng nguyên gồm 2 phần:

1. Chất mang cao phân tử (schlepper)- một loại protein cao polymer quyết định tính kháng nguyên và khả năng sinh miễn dịch của kháng nguyên.

2. Các nhóm xác định (epitope)- cấu trúc bề mặt của kháng nguyên bổ sung cho vị trí hoạt động của kháng thể hoặc thụ thể tế bào lympho T và xác định tính đặc hiệu của kháng nguyên. Trên một chất mang có thể có một số epitop khác nhau, bao gồm các peptid hoặc lipopolysaccharid và nằm ở các phần khác nhau của phân tử kháng nguyên. Sự đa dạng của chúng đạt được thông qua khảm các dư lượng axit amin hoặc lipopolysacarit nằm trên bề mặt của protein.

Số nhóm quyết định hoặc epitope quyết định hóa trị kháng nguyên.

hóa trị kháng nguyên- số lượng các epitope giống hệt nhau trên một phân tử kháng nguyên, bằng số lượng phân tử kháng thể có thể gắn vào nó.

Các tính chất chính của kháng nguyên:

1. sinh miễn dịch- khả năng tạo miễn dịch, khả năng chống nhiễm trùng (được sử dụng để mô tả các tác nhân truyền nhiễm).

2. tính kháng nguyên- khả năng gây ra sự hình thành các kháng thể cụ thể (biến thể riêng của tính sinh miễn dịch).

3. độ đặc hiệu- một tính chất mà các kháng nguyên khác nhau và xác định khả năng phản ứng chọn lọc với các kháng thể cụ thể hoặc tế bào lympho nhạy cảm.

Tính sinh miễn dịch, tính kháng nguyên và tính đặc hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Các yếu tố quyết định tính kháng nguyên:

- Ngoại lai (không đồng nhất)- một đặc tính được xác định về mặt di truyền của các kháng nguyên của một số loài động vật khác với các kháng nguyên của các loài động vật khác (các động vật càng ở xa nhau trong mối quan hệ kiểu hình thì tính kháng nguyên của chúng càng lớn trong mối quan hệ với nhau).

- Trọng lượng phân tửít nhất phải là 10.000 dalton, khi trọng lượng phân tử tăng thì tính kháng nguyên tăng.

- Bản chất hóa học và tính đồng nhất hóa học: protein, phức hợp của chúng với lipid (lipoprotein), với carbohydrate (glycoprotein), với axit nucleic (nucleoprotein), cũng như các polysacarit phức tạp (với khối lượng hơn 100.000 D), lipopolysacarit có tính kháng nguyên cao nhất; bản thân axit nucleic, lipid, do cấu trúc không đủ độ cứng, không gây miễn dịch.

- Độ cứng của kết cấu(ngoài bản chất hóa học nhất định, kháng nguyên phải có độ cứng chắc về cấu trúc nhất định, ví dụ protein bị biến tính thì không có tính kháng nguyên).

- Độ hòa tan(protein không hòa tan không thể ở pha keo và không gây ra sự phát triển của các phản ứng miễn dịch).

Các yếu tố quyết định tính sinh miễn dịch:

tính chất của kháng nguyên.

Đường dùng của kháng nguyên (uống, trong da, tiêm bắp).

liều kháng nguyên.

Khoảng cách giữa các lần tiêm.

Trạng thái của vi sinh vật đã được miễn dịch.

Tốc độ phá hủy kháng nguyên trong cơ thể và loại bỏ nó khỏi cơ thể.

Tính sinh miễn dịch và tính kháng nguyên có thể không giống nhau! Ví dụ, trực khuẩn lỵ có tính kháng nguyên cao, nhưng không phát triển khả năng miễn dịch rõ rệt chống lại bệnh lỵ.

Các yếu tố quyết định tính đặc hiệu:

Bản chất hóa học của yếu tố quyết định kháng nguyên.

Cấu trúc của yếu tố quyết định kháng nguyên (loại và trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide sơ cấp).

Cấu hình không gian của các yếu tố quyết định kháng nguyên.

Các loại kháng nguyên theo cấu trúc:

1. Haptens (kháng nguyên không hoàn chỉnh)- đây là nhóm xác định thuần túy (chúng có trọng lượng phân tử nhỏ, không được các tế bào có khả năng miễn dịch nhận biết, chỉ có tính đặc hiệu, tức là chúng không thể gây ra sự hình thành kháng thể mà tham gia vào một phản ứng cụ thể với chúng):

- đơn giản- tương tác với các kháng thể trong cơ thể, nhưng không thể phản ứng với chúng trong ống nghiệm;

- tổ hợp- tương tác với các kháng thể in vivo và in vitro.

2. Kháng nguyên hoàn chỉnh (liên hợp)- được hình thành khi một hapten được liên kết với chất mang cao phân tử có khả năng sinh miễn dịch.

3. bán hapten là các gốc vô cơ (J - , Cr - , Br - , N + ) liên kết với nhau bởi các phân tử protein.

4. tiền kháng nguyên- hapten có khả năng gắn vào các protein của cơ thể và làm chúng nhạy cảm với tư cách là các chất tự kháng nguyên.

5. Dung nạp- các kháng nguyên có khả năng ngăn chặn các phản ứng miễn dịch với sự phát triển của một khả năng cụ thể để đáp ứng với chúng.

Các loại kháng nguyên theo mức độ ngoại lai:

1. kháng nguyên loài- kháng nguyên của một loại sinh vật nhất định.

2. Kháng nguyên nhóm (alloantigens)- các kháng nguyên gây ra sự khác biệt giữa các cá thể cùng loài, chia chúng thành các nhóm (nhóm huyết thanh ở vi sinh vật, nhóm máu ở người).

3. Kháng nguyên riêng lẻ (isoantigens)- kháng nguyên của một cá nhân cụ thể.

4. Kháng nguyên không đồng nhất (phản ứng chéo, xenoantigens)- các kháng nguyên chung cho các sinh vật thuộc các loài khác nhau, cách xa nhau:

- bắt chước kháng nguyên- không có phản ứng miễn dịch với các kháng nguyên trong thời gian dài do sự tương đồng với các kháng nguyên của vật chủ (vi sinh vật không được công nhận là ngoại lai);

- phản ứng chéo- Kháng thể được hình thành chống lại kháng nguyên của vi sinh vật tiếp xúc với kháng nguyên của vật chủ và có thể gây ra quá trình miễn dịch (ví dụ: liên cầu khuẩn tan máu có kháng nguyên phản ứng chéo với kháng nguyên của cơ tim và cầu thận; virut sởi có kháng nguyên phản ứng chéo với protein myelin , vì vậy phản ứng miễn dịch thúc đẩy quá trình khử myelin của các sợi thần kinh và phát triển bệnh đa xơ cứng).

Kháng nguyên của vi sinh vật tùy thuộc vào vị trí hệ thống:

1. loài cụ thể- kháng nguyên của một loại vi sinh vật.

2. nhóm cụ thể- kháng nguyên của một nhóm trong loài (vi sinh vật được chia thành nhóm huyết thanh).

3. Loại cụ thể- kháng nguyên cùng loại (biến thể) trong loài (vi sinh vật được chia thành serovar/serotype).

kháng nguyên là gì

Đây là bất kỳ chất nào có trong vi sinh vật và các tế bào khác (hoặc do chúng tiết ra) mang dấu hiệu của thông tin di truyền xa lạ và có khả năng được hệ thống miễn dịch của cơ thể nhận ra. Khi được đưa vào môi trường bên trong cơ thể, những chất lạ về mặt di truyền này có khả năng tạo ra nhiều loại phản ứng miễn dịch.

Mỗi vi sinh vật, dù nguyên thủy đến đâu, đều chứa một số kháng nguyên. Cấu trúc của nó càng phức tạp thì càng có nhiều kháng nguyên trong thành phần của nó.

Các yếu tố khác nhau của vi sinh vật có đặc tính kháng nguyên - Flagella, viên nang, thành tế bào, màng tế bào chất, ribosome và các thành phần khác của tế bào chất, cũng như các sản phẩm protein khác nhau do vi khuẩn tiết ra môi trường bên ngoài, bao gồm cả độc tố và enzyme.

Có các kháng nguyên ngoại sinh (xâm nhập vào cơ thể từ bên ngoài) và các kháng nguyên nội sinh (tự kháng nguyên - sản phẩm của tế bào của chính cơ thể), cũng như các kháng nguyên gây ra phản ứng dị ứng - chất gây dị ứng.

kháng thể là gì

Cơ thể liên tục gặp phải nhiều loại kháng nguyên. Nó bị tấn công cả từ bên ngoài - từ virus và vi khuẩn, và từ bên trong - từ các tế bào của cơ thể có đặc tính kháng nguyên.

- protein trong huyết thanh, được tạo ra bởi các tế bào plasma để đáp ứng với sự xâm nhập của kháng nguyên vào cơ thể. Các kháng thể được tạo ra bởi các tế bào của các cơ quan bạch huyết và lưu thông trong huyết tương, bạch huyết và các chất dịch cơ thể khác.

Vai trò quan trọng chính của kháng thể là nhận biết và ràng buộc vật lạ (kháng nguyên), cũng như khởi động cơ chế tiêu diệt vật lạ này. Một đặc tính thiết yếu và duy nhất của kháng thể là khả năng liên kết trực tiếp với kháng nguyên ở dạng mà nó xâm nhập vào cơ thể.

Kháng thể có khả năng phân biệt kháng nguyên này với kháng nguyên khác. Chúng có khả năng tương tác đặc hiệu với một kháng nguyên, nhưng chỉ tương tác với kháng nguyên đó (với một số ít ngoại lệ) đã tạo ra chúng và tiếp cận chúng về mặt cấu trúc không gian. Khả năng này của một kháng thể được gọi là bổ sung cho nhau.

Vẫn chưa có sự hiểu biết đầy đủ về cơ chế phân tử của sự hình thành kháng thể. Các cơ chế phân tử và di truyền làm cơ sở cho việc nhận biết hàng triệu kháng nguyên khác nhau được tìm thấy trong môi trường chưa được nghiên cứu.

Kháng thể và globulin miễn dịch

Vào cuối những năm 1930, nghiên cứu về bản chất phân tử của kháng thể bắt đầu. Một trong những cách để nghiên cứu các phân tử là điện di, được đưa vào thực tế trong cùng những năm đó. Điện di cho phép các protein được phân tách bằng điện tích và trọng lượng phân tử của chúng. Điện di protein huyết thanh thường tạo ra 5 dải chính tương ứng (từ + đến -) với các phần của albumin, alpha1-, alpha2-, beta- và gamma-globulin.

Năm 1939, nhà hóa học Thụy Điển Arne Tiselius và nhà hóa học miễn dịch người Mỹ Alvin Kabet (Tiselius, Kabat) đã sử dụng phương pháp điện di để phân đoạn huyết thanh của động vật đã được tiêm chủng. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng các kháng thể được chứa trong một phần nhất định của protein huyết thanh. Cụ thể, các kháng thể chủ yếu đề cập đến gamma globulin. Vì một số cũng rơi vào khu vực của beta globulin, nên một thuật ngữ tốt hơn đã được đề xuất cho kháng thể - immunoglobulin.

Theo phân loại quốc tế, tổng số protein huyết thanh có đặc tính của kháng thể được gọi là Globulin miễn dịch và được biểu thị bằng ký hiệu Ig (từ chữ "Immunoglobulin").

Thuật ngữ "globulin miễn dịch" phản ánh cấu trúc hóa học của các phân tử của các protein này. Thuật ngữ "kháng thể" xác định các đặc tính chức năng của phân tử và tính đến khả năng của kháng thể chỉ phản ứng với một kháng nguyên cụ thể.

Trước đây người ta cho rằng globulin miễn dịch và kháng thể là từ đồng nghĩa. Hiện nay, có ý kiến ​​cho rằng tất cả các kháng thể đều là globulin miễn dịch nhưng không phải phân tử globulin miễn dịch nào cũng có chức năng của kháng thể.

Chúng ta đang nói về kháng thể chỉ liên quan đến kháng nguyên, tức là. nếu đã biết kháng nguyên. Nếu chúng ta không biết kháng nguyên bổ sung cho một số globulin miễn dịch mà chúng ta có "trong tay", thì chúng ta chỉ có một globulin miễn dịch. Trong bất kỳ kháng huyết thanh nào, ngoài các kháng thể chống lại kháng nguyên này, còn có một số lượng lớn các globulin miễn dịch mà hoạt tính của kháng thể không thể phát hiện được, nhưng điều này không có nghĩa là các globulin miễn dịch này không phải là kháng thể đối với bất kỳ kháng nguyên nào khác. Câu hỏi về sự tồn tại của các phân tử immunoglobulin ban đầu không có đặc tính của kháng thể vẫn còn bỏ ngỏ.

Kháng thể (AT, globulin miễn dịch, IG, Ig) là nhân tố trung tâm của miễn dịch dịch thể. Vai trò chính trong việc bảo vệ miễn dịch của cơ thể là do các tế bào lympho, được chia thành hai loại chính - tế bào lympho T và tế bào lympho B.

Các kháng thể hoặc globulin miễn dịch (Ig) được tổng hợp bởi các tế bào lympho B, và cụ thể hơn là bởi các tế bào hình thành kháng thể (AFC). Quá trình tổng hợp kháng thể bắt đầu để đáp ứng với các kháng nguyên xâm nhập vào môi trường bên trong cơ thể. Để tổng hợp kháng thể, tế bào B cần tiếp xúc với kháng nguyên và kết quả là tế bào B trưởng thành thành tế bào sản xuất kháng thể. Một số lượng đáng kể các kháng thể được tạo ra bởi cái gọi là tế bào plasma hình thành từ tế bào lympho B - AFC, được phát hiện trong máu và các mô. Globulin miễn dịch được tìm thấy với số lượng lớn trong huyết thanh, dịch kẽ và các chất tiết khác, mang lại phản ứng thể dịch.

các lớp globulin miễn dịch

Globulin miễn dịch (Ig) khác nhau về cấu trúc và chức năng. Có 5 loại globulin miễn dịch khác nhau được tìm thấy ở người: IgG,IgA,IgM,IgE,IgD, một số trong đó được chia nhỏ hơn nữa thành các phân lớp. Có các phân lớp trong globulin miễn dịch của các lớp G (Gl, G2, G3, G4), A (A1, A2) và M (M1, M2).

Các lớp và các lớp con kết hợp với nhau được gọi là kiểu mẫu globulin miễn dịch.

Các kháng thể thuộc các lớp khác nhau khác nhau về kích thước phân tử, điện tích của phân tử protein, thành phần axit amin và hàm lượng thành phần carbohydrate. Lớp kháng thể được nghiên cứu nhiều nhất là IgG.

Thông thường, các globulin miễn dịch lớp IgG chiếm ưu thế trong huyết thanh người. Chúng chiếm khoảng 70-80% tổng số kháng thể trong huyết thanh. Hàm lượng IgA - 10-15%, IgM - 5-10%. Hàm lượng globulin miễn dịch của các lớp IgE và IgD rất nhỏ - khoảng 0,1% cho mỗi lớp này.

Người ta không nên nghĩ rằng các kháng thể chống lại một kháng nguyên cụ thể chỉ thuộc về một trong năm loại globulin miễn dịch. Ngược lại, các kháng thể chống lại cùng một kháng nguyên có thể được đại diện bởi các lớp Ig khác nhau.

Vai trò chẩn đoán quan trọng nhất được thực hiện bằng cách xác định các kháng thể của lớp M và G, vì sau khi một người bị nhiễm bệnh, các kháng thể của lớp M xuất hiện đầu tiên, sau đó là lớp G và cuối cùng là các globulin miễn dịch A và E.

Tính sinh miễn dịch và tính kháng nguyên của kháng nguyên

Để đối phó với sự xâm nhập của các kháng nguyên vào cơ thể, một loạt các phản ứng bắt đầu nhằm giải phóng môi trường bên trong cơ thể khỏi các sản phẩm của thông tin di truyền ngoài hành tinh. Tập hợp các phản ứng bảo vệ này của hệ thống miễn dịch được gọi là phản ứng miễn dịch.

sinh miễn dịchđược gọi là khả năng của một kháng nguyên gây ra phản ứng miễn dịch, nghĩa là gây ra phản ứng bảo vệ cụ thể của hệ thống miễn dịch. Khả năng sinh miễn dịch cũng có thể được mô tả là khả năng tạo ra khả năng miễn dịch.

Tính sinh miễn dịch phần lớn phụ thuộc vào bản chất của kháng nguyên, tính chất của nó (khối lượng phân tử, tính di động của các phân tử kháng nguyên, hình dạng, cấu trúc, khả năng thay đổi), vào đường đi và phương thức xâm nhập của kháng nguyên vào cơ thể, cũng như các tác dụng bổ sung và kiểu gen của người nhận.

Như đã đề cập ở trên, một trong những hình thức đáp ứng của hệ thống miễn dịch đối với việc đưa kháng nguyên vào cơ thể là sinh tổng hợp kháng thể. Các kháng thể có thể liên kết với kháng nguyên gây ra sự hình thành của chúng, và do đó bảo vệ cơ thể khỏi tác hại có thể có của các kháng nguyên lạ. Về vấn đề này, khái niệm về tính kháng nguyên được đưa ra.

tính kháng nguyên- đây là khả năng của một kháng nguyên tương tác đặc biệt với các yếu tố miễn dịch, cụ thể là tương tác với các sản phẩm của phản ứng miễn dịch do chất đặc biệt này gây ra (kháng thể và thụ thể nhận diện kháng nguyên T và B).

Một số thuật ngữ sinh học phân tử

lipid(từ tiếng Hy Lạp khác λίπος - chất béo) - một nhóm rộng lớn các hợp chất hữu cơ tự nhiên khá đa dạng, bao gồm chất béo và các chất giống như chất béo. Lipid được tìm thấy trong tất cả các tế bào sống và là một trong những thành phần chính của màng sinh học. Chúng không hòa tan trong nước và hòa tan cao trong dung môi hữu cơ. photpholipid- chất béo phức tạp chứa axit béo cao hơn và dư lượng axit photphoric.

cấu tạo phân tử (từ lat. Conformatio - hình dạng, cấu trúc, sự sắp xếp) - hình dạng hình học mà các phân tử hợp chất hữu cơ có thể có khi các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử (nhóm thế) xoay quanh các liên kết đơn giản mà vẫn duy trì trật tự liên kết hóa học của các nguyên tử (cấu trúc hóa học) , độ dài liên kết và góc hóa trị.

Các hợp chất hữu cơ (axit) có cấu trúc đặc biệt. Phân tử của chúng đồng thời chứa nhóm amino (NH 2) và nhóm cacboxyl (COOH). Tất cả các axit amin chỉ bao gồm 5 nguyên tố hóa học: C, H, O, N, S.

peptit(tiếng Hy Lạp πεπτος - dinh dưỡng) - một họ các chất có phân tử được tạo thành từ hai hoặc nhiều gốc axit amin được kết nối với nhau trong một chuỗi bằng liên kết peptit (amide). Các peptit có trình tự dài hơn khoảng 10-20 gốc axit amin được gọi là polypeptit.

Trong chuỗi polipeptit có điểm cuối N, được hình thành bởi một nhóm α-amino tự do và điểm cuối C có nhóm α-cacboxyl tự do. Các peptit được viết và đọc từ đầu N đến đầu C - từ axit amin ở đầu N đến axit amin ở đầu C.

Dư lượng axit amin là các đơn phân của axit amin tạo nên peptit. Gốc axit amin có nhóm amin tự do được gọi là đầu N và được viết ở bên trái, và có nhóm α-carboxyl tự do được gọi là đầu C và được viết ở bên phải.

protein thường được gọi là polypeptide chứa khoảng 50 gốc axit amin. Là một từ đồng nghĩa với thuật ngữ "protein", thuật ngữ "protein" cũng được sử dụng (từ tiếng Hy Lạp protos - từ đầu tiên, quan trọng nhất). Phân tử của bất kỳ protein nào có cấu trúc ba chiều được xác định rõ ràng, khá phức tạp.

Dư lượng axit amin trong protein thường được biểu thị bằng mã ba chữ cái hoặc một chữ cái. Mã ba chữ cái là tên viết tắt của tên tiếng Anh của các axit amin và thường được sử dụng trong các tài liệu khoa học. Mã một chữ cái hầu như không có mối liên hệ trực quan nào với tên của axit amin và được sử dụng trong tin sinh học để biểu thị một chuỗi axit amin dưới dạng văn bản dễ phân tích trên máy tính.

xương sống peptide. Trong chuỗi polipeptit, trình tự các nguyên tử -NH-CH-CO- được lặp đi lặp lại nhiều lần, trình tự này tạo thành xương sống peptit. Chuỗi polypeptide bao gồm một xương sống polypeptide (bộ xương), có cấu trúc lặp lại, đều đặn và các nhóm bên riêng lẻ (nhóm R).

liên kết peptit kết hợp các axit amin thành peptit. Liên kết peptit được hình thành do sự tương tác giữa nhóm α-cacboxyl của axit amin này với nhóm α-amino của axit amin kế tiếp. Liên kết peptit rất bền và không tự đứt ở điều kiện bình thường tồn tại trong tế bào.

Nhóm nguyên tử -CO-NH- lặp đi lặp lại nhiều lần trong phân tử peptit được gọi là nhóm peptit. Nhóm peptide có cấu trúc phẳng (phẳng) cứng nhắc.

cấu tạo protein- vị trí của chuỗi polypeptide trong không gian. Cấu trúc không gian đặc trưng của phân tử prôtêin được hình thành do tương tác nội phân tử. Chuỗi polypeptide tuyến tính của các protein riêng lẻ, do sự tương tác của các nhóm axit amin chức năng, có được cấu trúc ba chiều nhất định, được gọi là cấu trúc protein protein.

Quá trình hình thành cấu trúc protein hoạt động chức năng được gọi là gấp. Độ cứng của liên kết peptit làm giảm số bậc tự do của chuỗi polipeptit, đóng vai trò quan trọng trong quá trình gấp nếp.

Protein hình cầu và fibrillar. Các protein được nghiên cứu cho đến nay có thể được chia thành hai lớp lớn theo khả năng có hình dạng hình học nhất định trong dung dịch: sợi nhỏ(kéo dài thành một chủ đề) và hình cầu(lăn thành quả bóng). Các chuỗi polypeptide của các protein dạng sợi được kéo dài, sắp xếp song song với nhau và tạo thành các lớp hoặc sợi dài. Trong các protein hình cầu, các chuỗi polypeptide được gấp chặt thành các khối cầu - cấu trúc hình cầu nhỏ gọn.

Cần lưu ý rằng protein thường được chia thành dạng sợi và dạng hình cầu, vì có một số lượng lớn protein có cấu trúc trung gian.

Cấu trúc sơ cấp của protein(cấu trúc chính của protein) là một chuỗi thẳng của các axit amin tạo nên protein trong chuỗi polypeptide. Các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit. Trình tự axit amin được viết bắt đầu từ đầu C của phân tử về phía đầu N của chuỗi polipeptit.

PSb là cấp tổ chức cấu trúc đơn giản nhất của phân tử protein. Đầu tiên P.S.B. được thành lập bởi F. Sanger cho insulin (Giải thưởng Nobel năm 1958).

(cấu trúc thứ cấp của protein) - sự sắp xếp chuỗi polypeptide của protein là kết quả của sự tương tác giữa các axit amin có khoảng cách gần nhau trong cùng một chuỗi peptit - giữa các axit amin nằm cách xa nhau một vài gốc.

Cấu trúc thứ cấp của protein là một cấu trúc không gian được hình thành do sự tương tác giữa các nhóm chức năng tạo nên xương sống peptide.

Cấu trúc bậc hai của protein là do khả năng của các nhóm liên kết peptit đối với các tương tác hydro giữa các nhóm chức -C=O và -NH- của xương sống peptit. Trong trường hợp này, peptide có xu hướng chấp nhận một cấu trúc với sự hình thành số lượng liên kết hydro tối đa. Tuy nhiên, khả năng hình thành của chúng bị hạn chế bởi bản chất của liên kết peptit. Do đó, chuỗi peptide không có cấu trúc tùy ý mà được xác định nghiêm ngặt.

Cấu trúc bậc hai được hình thành từ các phân đoạn của chuỗi polipeptit có liên quan đến sự hình thành mạng lưới liên kết hydro thông thường.

Nói cách khác, cấu trúc bậc hai của polypeptide là cấu trúc của chuỗi chính (xương sống) của nó mà không tính đến cấu trúc của các nhóm bên.

Chuỗi polypeptide của protein, gấp lại dưới tác động của các liên kết hydro thành một dạng nhỏ gọn, có thể tạo thành một số cấu trúc thông thường nhất định. Một số cấu trúc như vậy đã được biết đến: cấu trúc α (alpha)-helix, β (beta) (tên khác là lớp gấp β hoặc tấm gấp β), cuộn và xoay ngẫu nhiên. Một loại cấu trúc thứ cấp hiếm gặp của protein là xoắn ốc π. Ban đầu, các nhà nghiên cứu tin rằng loại xoắn này không xảy ra trong tự nhiên, nhưng sau đó những xoắn này được phát hiện trong protein.

Cấu trúc xoắn α và cấu trúc β là cấu hình thuận lợi nhất về mặt năng lượng, vì cả hai đều được ổn định bằng liên kết hydro. Ngoài ra, cả cấu trúc xoắn α và cấu trúc β đều được ổn định hơn nữa nhờ sự đóng gói chặt chẽ của các nguyên tử xương sống, khớp với nhau như các mảnh của cùng một trò chơi ghép hình.

Những đoạn này và sự kết hợp của chúng trong một số protein, nếu có, còn được gọi là cấu trúc bậc hai của protein này.

Trong cấu trúc của protein hình cầu, có thể có các mảnh có cấu trúc thông thường thuộc tất cả các loại trong bất kỳ sự kết hợp nào, nhưng có thể không có một loại nào. Trong các protein dạng sợi, tất cả các phần dư đều thuộc về một loại: ví dụ, len chứa các chuỗi xoắn α và tơ chứa các cấu trúc β.

Do đó, hầu hết cấu trúc bậc hai của protein là sự gấp khúc của chuỗi polypeptide protein thành các đoạn xoắn ốc α và sự hình thành cấu trúc β (các lớp) với sự tham gia của các liên kết hydro. Nếu liên kết hydro được hình thành giữa các vị trí uốn cong của một chuỗi, thì chúng được gọi là chuỗi liên kết, nếu giữa các chuỗi - liên chuỗi. Liên kết hydro nằm vuông góc với chuỗi polypeptide.

chuỗi xoắn α- được hình thành bởi các liên kết hydro nội chuỗi giữa nhóm NH của một gốc axit amin và nhóm CO của gốc thứ tư từ nó. Chiều dài trung bình của xoắn α trong protein là 10 gốc axit amin

Trong chuỗi xoắn α, các liên kết hydro được hình thành giữa nguyên tử oxy của nhóm carbonyl và hydro của nitơ amit của axit amin thứ 4 từ nó. Tất cả các nhóm C=O và NH của chuỗi polypeptide chính đều tham gia vào việc hình thành các liên kết hydro này. Các chuỗi bên của dư lượng axit amin nằm dọc theo ngoại vi của chuỗi xoắn và không tham gia vào quá trình hình thành cấu trúc bậc hai.

cấu trúc βđược hình thành giữa các vùng tuyến tính của xương sống peptit của một chuỗi polypeptit, do đó tạo thành các cấu trúc gấp nếp (một số chuỗi polypeptide ngoằn ngoèo).

Cấu trúc β được hình thành do sự hình thành nhiều liên kết hydro giữa các nguyên tử của các nhóm peptide của chuỗi tuyến tính. Trong các cấu trúc β, các liên kết hydro được hình thành giữa các axit amin hoặc các chuỗi protein khác nhau tương đối xa nhau trong cấu trúc sơ cấp và không cách đều nhau, như trường hợp của chuỗi xoắn α.

Ở một số protein, cấu trúc β có thể được hình thành do sự hình thành liên kết hydro giữa các nguyên tử của khung peptit của các chuỗi polypeptide khác nhau.

Chuỗi polypeptit hoặc các phần của chúng có thể tạo thành cấu trúc β song song hoặc phản song song. Nếu một số chuỗi polipeptit được kết nối có hướng ngược nhau và đầu tận cùng N và C không khớp nhau thì phản song song cấu trúc β, nếu chúng khớp nhau - song song cấu trúc β.

Một tên gọi khác của cấu trúc β là tấm β(các lớp xếp li β, tờ β). Tấm β được hình thành từ hai hoặc nhiều vùng cấu trúc β của chuỗi polypeptide, được gọi là sợi β (β-strands). Thông thường, các tấm β được tìm thấy trong các protein hình cầu và chứa không quá 6 sợi β.

sợi β(sợi β) là các phần của phân tử protein trong đó các liên kết của khung peptit của một số polypeptit liên tiếp được sắp xếp theo một cấu trúc phẳng. Trong các hình minh họa, các sợi β của protein đôi khi được mô tả dưới dạng "dải băng có mũi tên" phẳng để nhấn mạnh hướng của chuỗi polypeptide.

Phần chính của chuỗi β nằm cạnh các chuỗi khác và cùng với chúng tạo thành một hệ thống liên kết hydro rộng lớn giữa các nhóm C=O và NH của chuỗi protein chính (xương sống peptide). sợi β có thể được đóng gói , được ổn định theo chiều ngang bởi hai hoặc ba liên kết hydro giữa các chuỗi liên tiếp. Cách xếp chồng này được gọi là tờ β.

lộn xộn rối- đây là một đoạn của chuỗi peptit không có tổ chức không gian đều đặn, tuần hoàn. Các vị trí như vậy trong mỗi protein có cấu trúc cố định riêng, được xác định bởi thành phần axit amin của vị trí này, cũng như cấu trúc bậc hai và bậc ba của các vùng lân cận xung quanh "mớ ngẫu nhiên". Trong các khu vực của một cuộn dây rối loạn, chuỗi peptit có thể uốn cong và thay đổi cấu trúc tương đối dễ dàng, trong khi các xoắn ốc α và lớp nếp gấp β là các cấu trúc khá cứng.

Một dạng khác của cấu trúc thứ cấp được ký hiệu là lần lượt. Cấu trúc này được hình thành bởi 4 hoặc nhiều dư lượng axit amin có liên kết hydro giữa đầu tiên và cuối cùng, và theo cách mà chuỗi peptide thay đổi hướng 180 °. Cấu trúc vòng lặp của một lượt như vậy được ổn định nhờ liên kết hydro giữa carbonyl oxy của gốc axit amin ở đầu lượt và nhóm NH của gốc thứ ba ở cuối lượt ở cuối lượt.

Nếu các sợi β phản song song tiếp cận vòng quay β từ cả hai đầu, thì cấu trúc thứ cấp được hình thành, được gọi là kẹp tóc(β-kẹp tóc)

Cấu trúc bậc ba của protein(cấu trúc bậc ba của prôtêin) - Trong dung dịch ở điều kiện sinh lý, chuỗi polipeptit gấp nếp tạo thành thể rắn có cấu trúc không gian nhất định gọi là cấu trúc bậc ba của prôtêin. Nó được hình thành do sự tự cuộn lại do sự tương tác giữa các gốc (liên kết cộng hóa trị và hydro, tương tác ion và kỵ nước). Lần đầu tiên T.s.b. được thành lập cho protein myoglobin bởi J. Kendrew và M. Perutz vào năm 1959 (Giải thưởng Nobel năm 1962). T.s.b. gần như hoàn toàn do cấu trúc bậc 1 của protein quyết định. Hiện nay, sử dụng các phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X và quang phổ từ hạt nhân (quang phổ NMR), cấu trúc không gian (bậc ba) của một số lượng lớn protein đã được xác định.

Cấu trúc bậc 4 của protein. Protein bao gồm một chuỗi polypeptide duy nhất chỉ có cấu trúc bậc ba. Tuy nhiên, một số protein được xây dựng từ một số chuỗi polypeptide, mỗi chuỗi có cấu trúc bậc ba. Đối với các protein như vậy, khái niệm cấu trúc bậc bốn đã được đưa ra, đó là tổ chức của một số chuỗi polypeptide có cấu trúc bậc ba thành một phân tử protein chức năng duy nhất. Một protein có cấu trúc bậc bốn như vậy được gọi là oligome và chuỗi polypeptide của nó có cấu trúc bậc ba được gọi là protom hoặc tiểu đơn vị.

liên hợp(liên hợp, lat. conjugatio - kết nối) - một phân tử lai được tổng hợp nhân tạo (về mặt hóa học hoặc bằng cách tái tổ hợp trong ống nghiệm), trong đó hai phân tử có các đặc tính khác nhau được kết nối (kết hợp); dụng rộng rãi trong y học và sinh học thực nghiệm.

xảy ra

xảy ra- đây là những "kháng nguyên kém hơn" (thuật ngữ được đề xuất bởi nhà miễn dịch học K. Landsteiner). Khi được đưa vào cơ thể trong điều kiện bình thường, hapten không thể tạo ra phản ứng miễn dịch trong cơ thể vì chúng có khả năng sinh miễn dịch cực kỳ thấp.

Thông thường, hapten là hợp chất có trọng lượng phân tử thấp (khối lượng phân tử nhỏ hơn 10 kDa). Chúng được cơ thể người nhận công nhận là ngoại lai về mặt di truyền (nghĩa là chúng có tính đặc hiệu), nhưng do trọng lượng phân tử thấp nên bản thân chúng không gây ra phản ứng miễn dịch. Tuy nhiên, chúng không mất đi đặc tính kháng nguyên, cho phép chúng tương tác đặc biệt với các yếu tố miễn dịch làm sẵn (kháng thể, tế bào lympho).

Trong những điều kiện nhất định, có thể buộc hệ thống miễn dịch của vi sinh vật phản ứng đặc biệt với hapten với tư cách là một kháng nguyên chính thức. Để làm được điều này, cần phải phóng to phân tử hapten một cách giả tạo - để kết nối nó bằng một liên kết bền vững với một phân tử protein đủ lớn hoặc polyme mang khác. Cộng hợp được tổng hợp theo cách này sẽ có tất cả các đặc tính của một kháng nguyên chính thức và gây ra phản ứng miễn dịch khi đưa vào cơ thể.

Epitopes (quyết định kháng nguyên)

Cơ thể có thể hình thành kháng thể đối với hầu hết mọi phần của phân tử kháng nguyên, nhưng điều này thường không xảy ra trong phản ứng miễn dịch bình thường. Các kháng nguyên phức hợp (protein, polysaccharid) có những vị trí đặc biệt trên đó thực sự hình thành phản ứng miễn dịch đặc hiệu. Những khu vực như vậy được gọi là văn bia(epitope), từ tiếng Hy Lạp. epi - trên, trên, trên và topos - địa điểm, khu vực. Từ đồng nghĩa - quyết định kháng nguyên.

Các vị trí này bao gồm một số axit amin hoặc carbohydrate, mỗi vị trí là một nhóm dư lượng axit amin của một kháng nguyên protein hoặc một phần của chuỗi polysacarit. Các epitope có thể tương tác cả với các thụ thể đặc hiệu của tế bào lympho, do đó tạo ra phản ứng miễn dịch và với các trung tâm liên kết kháng nguyên của các kháng thể đặc hiệu.

Epitopes rất đa dạng trong cấu trúc của chúng. Quyết định kháng nguyên (epitope) có thể là diện tích bề mặt protein được hình thành bởi các gốc axit amin, hapten hoặc nhóm giả của protein (thành phần phi protein liên kết với protein), đặc biệt là các nhóm glycoprotein polysacarit.

Yếu tố quyết định kháng nguyên hay epitope là những vùng cụ thể trong cấu trúc ba chiều của kháng nguyên. Có nhiều loại văn bia khác nhau - tuyến tính Và có hình dạng.

Các epitop tuyến tính được hình thành bởi một chuỗi tuyến tính của dư lượng axit amin.

Kết quả nghiên cứu cấu trúc của prôtêin, người ta thấy rằng các phân tử prôtêin có cấu trúc không gian phức tạp. Khi gấp lại (thành một quả bóng), các đại phân tử protein có thể tiếp cận các gốc ở cách xa nhau theo một trình tự tuyến tính, tạo thành một yếu tố quyết định kháng nguyên có hình dạng.

Ngoài ra, còn có các epitope cuối cùng (nằm trên các phần cuối cùng của phân tử kháng nguyên) và các epitope trung tâm. Họ cũng xác định các yếu tố quyết định kháng nguyên "sâu", hoặc ẩn, xuất hiện khi kháng nguyên bị phá hủy.

Các phân tử của hầu hết các kháng nguyên là khá lớn. Một đại phân tử protein (kháng nguyên), bao gồm hàng trăm axit amin, có thể chứa nhiều epitope khác nhau. Một số protein có thể có cùng một yếu tố quyết định kháng nguyên trong một số bản sao (các yếu tố quyết định kháng nguyên lặp lại).

Chống lại một epitope, một loạt các kháng thể khác nhau được hình thành. Mỗi epitope có thể kích thích sản xuất các kháng thể cụ thể khác nhau. Các kháng thể cụ thể có thể được tạo ra cho từng epitope.

Có một hiện tượng ưu thế miễn dịch, điều này thể hiện ở chỗ các epitope khác nhau về khả năng tạo ra phản ứng miễn dịch.

Không phải tất cả các epitope trong protein đều có tính kháng nguyên như nhau. Theo quy luật, một số epitope của một kháng nguyên có tính kháng nguyên đặc biệt, biểu hiện ở sự hình thành chủ yếu các kháng thể chống lại các epitope này. Một hệ thống phân cấp được thiết lập trong phổ các epitope của một phân tử protein - một số epitope chiếm ưu thế và hầu hết các kháng thể được hình thành đặc biệt cho chúng. Những epitope này được gọi là epitope miễn dịch. Chúng hầu như luôn nằm trên các phần nổi bật của phân tử kháng nguyên.

Cấu trúc của kháng thể (immunoglobulin)

Globulin miễn dịch IgG dựa trên dữ liệu thực nghiệm. Mỗi dư lượng axit amin của một phân tử protein được mô tả như một quả bóng nhỏ. Hình dung được xây dựng bằng chương trình RasMol.

Trong thế kỷ 20, các nhà hóa sinh đã tìm cách tìm ra những biến thể của globulin miễn dịch tồn tại và cấu trúc phân tử của những protein này là gì. Cấu trúc của các kháng thể được thiết lập trong quá trình thí nghiệm khác nhau. Về cơ bản, chúng bao gồm thực tế là các kháng thể được xử lý bằng các enzym phân giải protein (papain, pepsin) và chịu tác dụng của alkyl hóa và khử bằng mercaptoethanol.

Sau đó, các đặc tính của các mảnh thu được đã được nghiên cứu: trọng lượng phân tử (sắc ký), cấu trúc bậc bốn (phân tích nhiễu xạ tia X), khả năng liên kết với kháng nguyên, v.v. Các kháng thể đối với các mảnh này cũng được sử dụng: người ta đã tìm ra liệu các kháng thể đối với một loại mảnh có thể liên kết với các mảnh thuộc loại khác hay không. Dựa trên dữ liệu thu được, một mô hình phân tử kháng thể đã được xây dựng.

Hơn 100 năm nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của globulin miễn dịch chỉ làm nổi bật bản chất phức tạp của các protein này. Hiện tại, cấu trúc của các phân tử globulin miễn dịch của con người vẫn chưa được mô tả đầy đủ. Hầu hết các nhà nghiên cứu đã tập trung nỗ lực không phải vào việc mô tả cấu trúc của các protein này, mà vào việc làm sáng tỏ các cơ chế mà các kháng thể tương tác với các kháng nguyên. Ngoài ra, các phân tử kháng thể , do đó, việc nghiên cứu các kháng thể, được bảo quản không thay đổi, trở thành một nhiệm vụ khó khăn. Thường xuyên hơn, có thể tìm ra cấu trúc chính xác của các mảnh kháng thể riêng lẻ.

Bất chấp sự đa dạng được cho là của các globulin miễn dịch, các phân tử của chúng đã được phân loại theo cấu trúc có trong các phân tử này. Sự phân loại này dựa trên thực tế là các globulin miễn dịch của tất cả các lớp được xây dựng theo một kế hoạch chung, có cấu trúc phổ quát nhất định.

Các phân tử của globulin miễn dịch là sự hình thành không gian phức tạp. Không có ngoại lệ, tất cả các kháng thể đều thuộc cùng một loại phân tử protein có cấu trúc thứ cấp hình cầu, tương ứng với tên của chúng - "globulin miễn dịch" (cấu trúc thứ cấp của protein là cách đặt chuỗi polypeptide của nó trong không gian). Chúng có thể là monome hoặc polyme được xây dựng từ một số tiểu đơn vị.

Chuỗi polypeptide nặng và nhẹ trong cấu trúc của globulin miễn dịch

Chuỗi peptide của globulin miễn dịch. Sơ đồ hình ảnh. Các vùng biến được đánh dấu bằng các đường chấm chấm.

Đơn vị cấu trúc của globulin miễn dịch là một monome, một phân tử bao gồm các chuỗi polypeptide được kết nối với nhau bằng liên kết disulfide (cầu nối S-S).

Nếu một phân tử Ig được xử lý bằng 2-mercaptoethanol (một loại thuốc thử phá hủy các liên kết disulfide), thì nó sẽ bị phân hủy thành các cặp chuỗi polypeptide. Các chuỗi polypeptide thu được được phân loại theo trọng lượng phân tử: nhẹ và nặng. Chuỗi nhẹ có trọng lượng phân tử thấp (khoảng 23 kD) và được ký hiệu bằng chữ L, từ tiếng Anh. Nhẹ nhàng - dễ dàng. Chuỗi nặng H (từ tiếng Anh. Nặng - nặng) có trọng lượng phân tử cao (thay đổi trong khoảng 50 - 73 kD).

Cái gọi là globulin miễn dịch đơn phân chứa hai chuỗi L và hai chuỗi H. Các chuỗi nhẹ và nặng được giữ với nhau bằng các cầu nối disulfua. Liên kết disulfua kết nối các chuỗi nhẹ với chuỗi nặng, cũng như các chuỗi nặng với nhau.

Tiểu đơn vị cấu trúc chính của tất cả các lớp globulin miễn dịch là cặp chuỗi nhẹ-chuỗi nặng (L-H). Cấu trúc của các globulin miễn dịch của các lớp và phân lớp khác nhau khác nhau về số lượng và vị trí của các liên kết disulfide giữa các chuỗi nặng, cũng như số lượng tiểu đơn vị (L-H) trong phân tử. Chuỗi H được giữ với nhau bằng một số liên kết disulfide khác nhau. Các loại chuỗi nặng và chuỗi nhẹ tạo nên các loại globulin miễn dịch khác nhau cũng khác nhau.

Hình này cho thấy sơ đồ tổ chức của IgG như một globulin miễn dịch điển hình. Giống như tất cả các globulin miễn dịch, IgG chứa hai chuỗi nặng (H) giống hệt nhau và hai chuỗi nhẹ (L) giống hệt nhau, được kết hợp thành một phân tử bốn chuỗi thông qua các liên kết disulfua liên chuỗi (-S-S-). Liên kết disulfua duy nhất nối chuỗi H và L nằm gần đầu C của chuỗi nhẹ. Ngoài ra còn có một liên kết disulfide giữa hai chuỗi nặng.

Các miền trong một phân tử kháng thể

Chuỗi polypeptide nhẹ và nặng trong thành phần của phân tử Ig có cấu trúc cụ thể. Mỗi chuỗi được chia thành các phần cụ thể được gọi là miền.

Cả chuỗi nhẹ và chuỗi nặng đều không phải là chuỗi thẳng. Bên trong mỗi chuỗi, ở các khoảng cách đều đặn và xấp xỉ bằng nhau của 100-110 axit amin, có các cầu nối disulfua tạo thành các vòng trong cấu trúc của mỗi chuỗi. Sự hiện diện của các cầu nối disulfua có nghĩa là mỗi vòng trong chuỗi peptit phải tạo thành một miền hình cầu gấp gọn. Do đó, mỗi chuỗi polypeptide trong thành phần của globulin miễn dịch tạo thành một số miền hình cầu ở dạng vòng, bao gồm khoảng 110 gốc axit amin.

Chúng ta có thể nói rằng các phân tử globulin miễn dịch được lắp ráp từ các miền riêng biệt, mỗi miền nằm xung quanh cầu nối disulfide và tương đồng với các miền khác.

Trong mỗi chuỗi nhẹ của các phân tử kháng thể, tương ứng có hai liên kết disulfua nội chuỗi, mỗi chuỗi nhẹ có hai miền. Số lượng các liên kết như vậy trong các chuỗi nặng khác nhau; chuỗi nặng chứa bốn hoặc năm miền. Các miền được phân tách bằng các phân đoạn được tổ chức dễ dàng. Sự hiện diện của các cấu hình như vậy đã được xác nhận bằng các quan sát trực tiếp và bằng phân tích di truyền.

Cấu trúc bậc một, bậc hai, bậc ba và bậc bốn của globulin miễn dịch

Cấu trúc của phân tử globulin miễn dịch (cũng như các protein khác) được xác định bởi cấu trúc bậc một, bậc hai, bậc ba và bậc bốn. Cấu trúc chính là trình tự các axit amin tạo nên chuỗi nhẹ và nặng của globulin miễn dịch. Phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy các chuỗi globulin miễn dịch nhẹ và nặng bao gồm các miền hình cầu nhỏ gọn (được gọi là miền globulin miễn dịch). Các miền được sắp xếp theo cấu trúc bậc ba đặc trưng được gọi là nếp gấp globulin miễn dịch.

Các miền globulin miễn dịch là các vùng trong cấu trúc bậc ba của phân tử Ig, được đặc trưng bởi sự tự chủ nhất định của tổ chức cấu trúc. Các miền được hình thành bởi các phân đoạn khác nhau của cùng một chuỗi polypeptide, được gấp lại thành "cuộn" (quả cầu). Khối cầu bao gồm khoảng 110 dư lượng axit amin.

Các miền có cấu trúc chung giống nhau và có chức năng nhất định với nhau. Bên trong các miền, các đoạn peptit tạo nên miền tạo thành cấu trúc tấm β đối song song được nén chặt được ổn định bằng các liên kết hydro (cấu trúc thứ cấp của protein). Hầu như không có vùng nào có cấu trúc xoắn ốc trong cấu trúc miền.

Cấu trúc thứ cấp của mỗi miền được hình thành bằng cách xếp chồng chuỗi polypeptide mở rộng qua lại thành hai lớp β đối song song (tấm β) chứa một số nếp gấp β. Mỗi tấm β có hình dạng phẳng - các chuỗi polypeptide trong nếp gấp β gần như kéo dài hoàn toàn.

Hai tấm β tạo nên miền globulin miễn dịch được xếp chồng lên nhau trong một cấu trúc gọi là bánh sandwich β ("giống như hai miếng bánh mì chồng lên nhau"). Cấu trúc của mỗi miền globulin miễn dịch được ổn định bằng liên kết disulfide nội miền - các tờ β được liên kết cộng hóa trị bằng liên kết disulfua giữa các dư lượng cysteine ​​của mỗi tờ β. Mỗi tấm β bao gồm các sợi β đối song song được nối với nhau bằng các vòng có độ dài khác nhau.

Đến lượt mình, các miền được liên kết với nhau bằng sự tiếp tục của chuỗi polypeptide, kéo dài ra ngoài các tấm gấp nếp β. Các phần mở của chuỗi polypeptide giữa các hạt cầu đặc biệt nhạy cảm với các enzym phân giải protein.

Miền hình cầu của một cặp chuỗi nhẹ và nặng tương tác với nhau để tạo thành cấu trúc bậc bốn. Do đó, các đoạn chức năng được hình thành cho phép phân tử kháng thể liên kết đặc hiệu với kháng nguyên, đồng thời thực hiện một số chức năng tác động sinh học.

Miền biến và hằng

Các miền trong chuỗi peptit khác nhau về tính không đổi của thành phần axit amin của chúng. Có miền (miền) biến và hằng. Các miền biến được ký hiệu bằng chữ V, từ tiếng Anh. biến - "có thể thay đổi" và được gọi là miền V. Các miền vĩnh viễn (không đổi) được ký hiệu bằng chữ C, từ hằng số tiếng Anh - "vĩnh viễn" và được gọi là miền C.

Globulin miễn dịch được tạo ra bởi các dòng tế bào plasma khác nhau có các miền biến đổi của các trình tự axit amin khác nhau. Các miền cố định tương tự hoặc rất gần với mỗi isotype globulin miễn dịch.

Mỗi miền được dán nhãn bằng một chữ cái cho biết nó thuộc chuỗi nhẹ hay nặng và một số chỉ vị trí của nó.

Miền đầu tiên trên chuỗi nhẹ và chuỗi nặng của tất cả các kháng thể rất khác nhau về trình tự axit amin; nó được ký hiệu lần lượt là V L và V H.

Vùng thứ hai và vùng tiếp theo trên cả hai chuỗi nặng đều nhất quán hơn nhiều về trình tự axit amin. Chúng được chỉ định là C H hoặc C H 1, C H 2 và C H 3. Các globulin miễn dịch IgM và IgE có thêm một miền C H 4 trên chuỗi nặng, nằm phía sau miền C H 3.

Một nửa của chuỗi nhẹ bao gồm đầu carboxyl được gọi là vùng hằng định C L và nửa đầu N của chuỗi nhẹ được gọi là vùng biến đổi V L.

Chuỗi carbohydrate cũng được liên kết với miền C H 2. Globulin miễn dịch của các lớp khác nhau rất khác nhau về số lượng và sự sắp xếp của các nhóm carbohydrate. Các thành phần carbohydrate của globulin miễn dịch có cấu trúc tương tự nhau. Chúng bao gồm một lõi không đổi và một phần bên ngoài có thể thay đổi. Thành phần carbonhydrat ảnh hưởng đến đặc tính sinh học của kháng thể.

các đoạn Fab và Fc của phân tử globulin miễn dịch

Các vùng biến đổi của chuỗi nhẹ và chuỗi nặng (V H và V L) cùng với các vùng cố định gần chúng nhất (C H 1 và CL 1) tạo thành các đoạn Fab kháng thể (đoạn, liên kết kháng nguyên). Vị trí globulin miễn dịch liên kết với một kháng nguyên cụ thể được hình thành bởi các vùng biến đổi ở đầu N của chuỗi nhẹ và chuỗi nặng, tức là Miền V H - và V L -.

Phần còn lại, được đại diện bởi các miền cố định của chuỗi nặng ở đầu C, được gọi là đoạn Fc (đoạn, có thể kết tinh). Đoạn Fc bao gồm các miền CH còn lại được giữ với nhau bằng liên kết disulfua. Một vùng bản lề nằm ở điểm nối của các mảnh Fab và Fc, cho phép các mảnh liên kết kháng nguyên mở ra để tiếp xúc gần hơn với kháng nguyên.

khu vực bản lề

Trên biên giới của các mảnh Fab- và Fc là cái gọi là. "vùng bản lề" có cấu trúc linh hoạt. Nó cung cấp tính di động giữa hai mảnh Fab của phân tử kháng thể hình chữ Y. Tính di động của các đoạn phân tử kháng thể so với nhau là một đặc điểm cấu trúc quan trọng của globulin miễn dịch. Loại hợp chất interpeptide này tạo ra cấu trúc của tính năng động của phân tử - nó cho phép bạn dễ dàng thay đổi cấu hình tùy thuộc vào các điều kiện và trạng thái xung quanh.

Vùng bản lề là một phần của chuỗi nặng. Vùng bản lề chứa các liên kết disulfua nối các chuỗi nặng với nhau. Mỗi loại globulin miễn dịch có vùng bản lề riêng.

Trong các globulin miễn dịch (có thể ngoại trừ IgM và IgE), vùng bản lề bao gồm một đoạn axit amin ngắn và được tìm thấy giữa vùng C H 1 và C H 2 của chuỗi nặng. Phân khúc này bao gồm chủ yếu là dư lượng cysteine ​​​​và proline. Cysteine ​​tham gia vào việc hình thành cầu nối disulfua giữa các chuỗi và dư lượng proline ngăn chặn sự gấp nếp thành cấu trúc hình cầu.

Cấu trúc điển hình của phân tử globulin miễn dịch sử dụng IgG làm ví dụ

Sơ đồ vẽ trong một bản vẽ phẳng không phản ánh chính xác cấu trúc của Ig; trên thực tế, các miền biến đổi của chuỗi nhẹ và nặng không được sắp xếp song song mà đan xen chặt chẽ, chéo với nhau.

Thật thuận tiện khi xem xét cấu trúc điển hình của globulin miễn dịch bằng cách sử dụng ví dụ về phân tử kháng thể lớp IgG. Tổng cộng, có 12 miền trong phân tử IgG - 4 trên chuỗi nặng và 2 trên chuỗi nhẹ.

Mỗi chuỗi nhẹ bao gồm hai miền - một miền biến đổi (V L , miền biến đổi của chuỗi nhẹ) và một miền cố định (C L , miền không đổi của chuỗi nhẹ). Mỗi chuỗi nặng chứa một miền biến đổi (V H , miền biến đổi của chuỗi nặng) và ba miền cố định (C H 1–3, miền cố định của chuỗi nặng). Khoảng một phần tư chuỗi nặng, bao gồm đầu tận cùng N, được gán cho vùng biến đổi của chuỗi H (V H), phần còn lại là vùng cố định (CH 1, CH 2, CH 3).

Mỗi cặp vùng chức năng biến đổi V H và V L nằm trong chuỗi nặng và chuỗi nhẹ liền kề nhau, tạo thành một mảnh biến đổi (Fv, biến mảnh).

Các loại chuỗi nặng và chuỗi nhẹ trong thành phần của phân tử kháng thể

Theo sự khác biệt trong cấu trúc chính của các vùng cố định, các chuỗi được chia thành các loại. Các loại được xác định bởi trình tự axit amin chính của chuỗi và mức độ glycosyl hóa của chúng. Chuỗi nhẹ được chia thành hai loại: κ và λ (kappa và lambda), chuỗi nặng được chia thành năm loại: α, γ, μ, ε và δ (alpha, gamma, mu, epsilon và delta). Trong số các chuỗi nặng của các loại alpha, mu và gamma, các kiểu phụ được phân biệt.

Phân loại globulin miễn dịch

Globulin miễn dịch được phân loại theo loại chuỗi H (chuỗi nặng). Các vùng cố định của chuỗi nặng trong các globulin miễn dịch thuộc các lớp khác nhau là không giống nhau. Globulin miễn dịch của con người được chia thành 5 lớp và một số phân lớp, theo các loại chuỗi nặng là một phần của chúng. Các lớp này được gọi là IgA, IgG, IgM, IgD và IgE.

Bản thân các chuỗi H được chỉ định bằng một chữ cái Hy Lạp tương ứng với chữ cái Latinh viết hoa của tên của một trong các globulin miễn dịch. IgA có chuỗi nặng α (alpha), IgM - μ (mu), IgG - γ (gamma), IgE - ε (epsilon), IgD - δ (delta).

Các globulin miễn dịch IgG, IgM và IgA có một số phân lớp. Sự phân chia thành các phân lớp (subtypes) cũng xảy ra tùy thuộc vào đặc điểm của chuỗi H. Ở người, có 4 phân lớp IgG: IgG1, IgG2, IgG3 và IgG4, chứa các chuỗi nặng γ1, γ2, γ3 và γ4 tương ứng. Các chuỗi H này khác nhau ở các chi tiết nhỏ của đoạn Fc. Đối với chuỗi μ, 2 kiểu con được biết đến - μ1- và μ2-. IgA có 2 phân lớp: IgA1 và IgA2 với các phân nhóm α1 và α2 của chuỗi α.

Trong mỗi phân tử globulin miễn dịch, tất cả các chuỗi nặng thuộc cùng một loại, theo lớp hoặc phân lớp.

Tất cả 5 loại globulin miễn dịch bao gồm chuỗi nặng và chuỗi nhẹ.

Chuỗi nhẹ (chuỗi L) trong các loại globulin miễn dịch thuộc các lớp khác nhau là như nhau. Tất cả các globulin miễn dịch có thể có cả chuỗi nhẹ κ (kappa) hoặc cả λ (lambda). Globulin miễn dịch của tất cả các lớp được chia thành các loại K và L, tùy thuộc vào sự hiện diện trong các phân tử của chúng trong các chuỗi nhẹ của các loại κ- hoặc λ, tương ứng. Ở người, tỷ lệ loại K và L là 3:2.

Các lớp và phân lớp được kết hợp với nhau được gọi là các isotype immunoglobulin. Kiểu mẫu của kháng thể (lớp, phân lớp của globulin miễn dịch - IgM1, IgM2, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgD, IgE) được xác định bởi các miền C của chuỗi nặng.

Mỗi lớp bao gồm rất nhiều loại globulin miễn dịch riêng lẻ, khác nhau về cấu trúc chính của các vùng biến đổi; tổng số globulin miễn dịch của tất cả các lớp là ≈ 10^7.

Cấu trúc của các phân tử kháng thể của các lớp khác nhau

Sơ đồ cấu trúc của globulin miễn dịch. (A) - IgG đơn phân, IgE, IgD, IgA; (B) - bài tiết cao phân tử Ig A (slgA) và IgM (C); (1) - thành phần bài tiết; (2) - kết nối chuỗi J.

1. Các loại kháng thể IgG, IgD và IgE

Các phân tử kháng thể của lớp IgG, IgD và IgE là đơn phân; chúng có hình chữ Y.

Globulin miễn dịch IgG chiếm 75% tổng số globulin miễn dịch của con người. Chúng được tìm thấy cả trong máu và bên ngoài mạch máu. Một đặc tính quan trọng của IgG là khả năng đi qua nhau thai. Do đó, các kháng thể của mẹ xâm nhập vào cơ thể trẻ sơ sinh và bảo vệ trẻ khỏi bị nhiễm trùng trong những tháng đầu đời (miễn dịch thụ động tự nhiên).

IgD chủ yếu được tìm thấy trên màng tế bào lympho B. Chúng có cấu trúc gần giống IgG, 2 trung tâm hoạt động. Chuỗi nặng (chuỗi δ) bao gồm một miền biến đổi và 3 miền không đổi. Vùng bản lề của chuỗi δ dài nhất và quá trình nội địa hóa carbohydrate trong chuỗi này cũng không bình thường.

IgE - nồng độ của loại globulin miễn dịch này trong huyết thanh là cực kỳ thấp. Các phân tử IgE chủ yếu được cố định trên bề mặt tế bào mast và basophils. Về cấu trúc, IgE tương tự như IgG, nó có 2 trung tâm hoạt động. Chuỗi nặng (chuỗi ε) có một miền biến đổi và 4 miền không đổi. Người ta cho rằng IgE rất cần thiết trong việc phát triển khả năng miễn dịch chống giun sán. IgE đóng vai trò chính trong cơ chế bệnh sinh của một số bệnh dị ứng (hen phế quản, sốt cỏ khô) và sốc phản vệ.

2. Lớp kháng thể IgM và IgA

Globulin miễn dịch IgM và IgA tạo thành cấu trúc polymer. Để trùng hợp, IgM và IgA bao gồm một chuỗi polypeptide bổ sung có trọng lượng phân tử 15 kDa, được gọi là chuỗi J (liên kết chung, từ tiếng Anh nối - kết nối). Chuỗi J này liên kết với các cystein đầu cuối tại đầu C của chuỗi μ- và chuỗi α nặng của IgM và IgA, tương ứng.

Trên bề mặt tế bào lympho B trưởng thành, các phân tử IgM nằm ở dạng đơn phân. Tuy nhiên, trong huyết thanh, chúng tồn tại dưới dạng ngũ phân tử: phân tử IgM bao gồm năm phân tử cấu trúc được sắp xếp hướng tâm. Pentamer IgM được hình thành từ năm monome "slingshot", tương tự như IgG, được kết nối với nhau bằng liên kết disulfua và chuỗi J. Các mảnh Fc của chúng hướng vào trung tâm (nơi chúng được nối với nhau bằng sợi J) và các mảnh Fab hướng ra ngoài.

Trong IgM, chuỗi nặng (H) bao gồm 5 miền, vì chúng chứa 4 miền không đổi. Chuỗi nặng IgM không có vùng bản lề; vai trò của nó do miền C H 2 đảm nhận, miền này có một số tính ổn định về hình dạng.

IgM được tổng hợp chủ yếu trong quá trình đáp ứng miễn dịch cơ bản và chủ yếu được chứa trong lòng mạch. Lượng Ig M trong huyết thanh của người khỏe mạnh là khoảng 10% tổng lượng Ig.

Kháng thể IgA được tạo ra từ nhiều lượng đơn phân khác nhau. Globulin miễn dịch loại A được chia thành hai loại: huyết thanh và tiết. Hầu hết (80%) IgA có trong huyết thanh có cấu trúc đơn phân. Ít hơn 20% IgA trong huyết thanh được đại diện bởi các phân tử dimeric.

IgA bài tiết không được tìm thấy trong máu, nhưng là một phần của bài tiết trên màng nhầy và được chỉ định là sIgA. Trong dịch tiết niêm mạc, IgA hiện diện dưới dạng dimer. IgA bài tiết tạo thành một dimer của hai "slingshots" (Ig monome). Đầu C của chuỗi nặng trong phân tử sIgA được liên kết với nhau bằng chuỗi J và một phân tử protein được gọi là "thành phần bài tiết".

Thành phần bài tiết được sản xuất bởi các tế bào biểu mô của màng nhầy. Nó gắn vào phân tử IgA khi nó đi qua các tế bào biểu mô. Thành phần bài tiết bảo vệ sIgA khỏi sự phân cắt và bất hoạt bởi các enzym phân giải protein, được tìm thấy với số lượng lớn trong chất tiết của màng nhầy.

Chức năng chính của sIgA là bảo vệ niêm mạc khỏi bị nhiễm trùng. Vai trò của sIgA trong việc cung cấp khả năng miễn dịch tại chỗ là rất quan trọng, bởi vì. tổng diện tích của màng nhầy trong cơ thể của một người trưởng thành là vài trăm mét vuông và vượt xa bề mặt da.

Nồng độ sIgA cao được tìm thấy trong sữa mẹ, đặc biệt là trong những ngày đầu tiên cho con bú. Chúng bảo vệ đường tiêu hóa của trẻ sơ sinh khỏi bị nhiễm trùng.

Em bé được sinh ra không có IgA và nhận nó từ sữa mẹ. Người ta đã chứng minh một cách đáng tin cậy rằng trẻ em được bú sữa mẹ ít có khả năng bị nhiễm trùng đường ruột và các bệnh về đường hô hấp hơn so với trẻ em được cung cấp dinh dưỡng nhân tạo.

Các kháng thể của lớp IgA chiếm 15-20% tổng lượng globulin miễn dịch. IgA không vượt qua hàng rào nhau thai. Ig A được tổng hợp bởi các tế bào plasma nằm chủ yếu ở các mô dưới niêm mạc, trên bề mặt biểu mô niêm mạc của đường hô hấp, niệu sinh dục và đường ruột, ở hầu hết các tuyến bài tiết. Một phần Ig A đi vào tuần hoàn chung, nhưng phần lớn được tiết ra cục bộ trên màng nhầy dưới dạng sIgA và đóng vai trò là hàng rào miễn dịch bảo vệ cục bộ của màng nhầy. IgA và sIgA huyết thanh là các globulin miễn dịch khác nhau, sIgA không có trong huyết thanh.

Những người bị suy giảm miễn dịch IgA có xu hướng mắc các bệnh tự miễn dịch, nhiễm trùng đường hô hấp, xoang hàm và xoang trán và rối loạn đường ruột.

Sự phân cắt của một phân tử globulin miễn dịch bởi các enzyme

Các enzym phân giải protein (chẳng hạn như papain hoặc pepsin) phá vỡ các phân tử globulin miễn dịch thành các mảnh. Đồng thời dưới tác dụng của các protease khác nhau có thể thu được các sản phẩm khác nhau. Các mảnh globulin miễn dịch thu được theo cách này có thể được sử dụng cho mục đích nghiên cứu hoặc y tế.

Cấu trúc hình cầu của globulin miễn dịch và khả năng enzyme phân chia các phân tử này thành các thành phần lớn ở những nơi được xác định nghiêm ngặt và không phá vỡ chúng thành oligopeptide và axit amin, cho thấy cấu trúc cực kỳ nhỏ gọn.

1. Sự phân cắt của phân tử globulin miễn dịch bằng papain. các đoạn kháng thể Fab và Fc.

Vào cuối những năm 50 - đầu những năm 60, nhà bác học người Anh R.R. Porter đã phân tích các đặc điểm cấu trúc của kháng thể IgG bằng cách tách phân tử của chúng bằng papain (một loại enzyme tinh khiết trong nước ép đu đủ). Papain phá hủy globulin miễn dịch ở vùng bản lề, phía trên các liên kết disulfide liên chuỗi. Enzyme này chia phân tử globulin miễn dịch thành ba mảnh có kích thước xấp xỉ nhau.

Hai trong số họ được đặt tên mảnh vỡ(từ tiếng Anh đoạn liên kết kháng nguyên - đoạn liên kết kháng nguyên). Các mảnh Fab hoàn toàn giống nhau và, như các nghiên cứu đã chỉ ra, được thiết kế để liên kết với một kháng nguyên. Vùng chuỗi nặng của đoạn Fab được gọi là Fd; nó bao gồm các miền V H và C H 1.

Mảnh thứ ba có thể được kết tinh từ dung dịch và không thể liên kết với kháng nguyên. Mảnh này được gọi là đoạn Fc(từ mảnh tiếng Anh có thể kết tinh - một mảnh kết tinh). Nó chịu trách nhiệm về các chức năng sinh học của phân tử kháng thể sau khi gắn kháng nguyên và phần Fab của phân tử kháng thể nguyên vẹn.

Đoạn Fc có cấu trúc giống nhau đối với các kháng thể của từng lớp và phân lớp và khác nhau đối với các kháng thể thuộc các phân lớp và phân lớp khác nhau.

Đoạn Fc của phân tử tương tác với các tế bào của hệ thống miễn dịch: bạch cầu trung tính, đại thực bào và các thực bào đơn nhân khác mang thụ thể cho đoạn Fc trên bề mặt của chúng. Nếu kháng thể đã liên kết với vi sinh vật gây bệnh, chúng cũng có thể tương tác với thực bào bằng đoạn Fc của chúng. Do đó, các tế bào của mầm bệnh sẽ bị các thực bào này tiêu diệt. Trên thực tế, các kháng thể trong trường hợp này hoạt động như các phân tử trung gian.

Sau đó, người ta đã biết rằng các đoạn Fc của globulin miễn dịch trong cùng một kiểu mẫu ở một sinh vật nhất định là hoàn toàn giống nhau, bất kể tính đặc hiệu của kháng thể đối với kháng nguyên. Đối với sự bất biến này, chúng bắt đầu được gọi là các vùng không đổi (hằng số mảnh - Fc, viết tắt trùng khớp).

2. Sự phân cắt của phân tử globulin miễn dịch bởi pepsin.

Một enzym phân giải protein khác - pepsin - tách phân tử ở một vị trí khác, gần với đầu C của chuỗi H hơn so với papain. Sự phân cắt xảy ra "bên dưới" các liên kết disulfua giữ các chuỗi H lại với nhau. Kết quả là, dưới tác dụng của pepsin, một đoạn F(ab")2 gắn với kháng nguyên hóa trị hai và một đoạn pFc" bị cắt cụt được hình thành. Đoạn pFc" là phần đầu C của vùng Fc.

Pepsin tách đoạn pFc" khỏi đoạn lớn có hằng số lắng là 5S. Đoạn lớn này được gọi là F(ab")2 bởi vì, giống như kháng thể mẹ, nó có hóa trị hai để liên kết với kháng nguyên. Nó bao gồm các mảnh Fab được kết nối với nhau bằng cầu nối disulfua trong vùng bản lề. Các mảnh Fab này là một hóa trị và tương đồng với các mảnh Fab I và II của papain, nhưng mảnh Fd của chúng lớn hơn khoảng 10 gốc axit amin.

Vị trí gắn kháng nguyên của kháng thể (paratopes)

Đoạn Fab của globulin miễn dịch bao gồm các miền V của cả hai chuỗi, miền C L và C H 1. Vị trí liên kết kháng nguyên của đoạn Fab đã nhận được một số tên: vị trí hoạt động hoặc liên kết kháng nguyên của kháng thể, kháng nguyên hoặc paratope.

Các phân đoạn biến đổi của chuỗi nhẹ và nặng tham gia vào việc hình thành các vị trí hoạt động. Vị trí hoạt động là khoảng trống nằm giữa miền biến đổi của chuỗi nhẹ và chuỗi nặng. Cả hai miền này đều tham gia vào việc hình thành trang web đang hoạt động.

Phân tử của globulin miễn dịch. L - chuỗi nhẹ; H - chuỗi nặng; V - vùng biến đổi; C - vùng không đổi; Vùng đầu tận cùng N của chuỗi L- và chuỗi H (vùng V) tạo thành hai trung tâm liên kết kháng nguyên trong các mảnh Fab.

Mỗi mảnh Fab của globulin miễn dịch IgG có một trung tâm liên kết kháng nguyên. Các trung tâm hoạt động của các kháng thể thuộc các lớp khác có thể tương tác với kháng nguyên cũng nằm trong các mảnh Fab. Kháng thể IgG, IgA và IgE có 2 trung tâm hoạt động, IgM - mỗi trung tâm 10.

Globulin miễn dịch có thể liên kết các kháng nguyên có bản chất hóa học khác nhau: peptide, carbohydrate, đường, polyphosphate, phân tử steroid.

Một đặc tính thiết yếu và duy nhất của kháng thể là khả năng liên kết với toàn bộ phân tử tự nhiên của kháng nguyên, trực tiếp ở dạng mà kháng nguyên xâm nhập vào môi trường bên trong cơ thể. Nó không yêu cầu bất kỳ tiền xử lý trao đổi chất nào của kháng nguyên.

Cấu trúc của các miền trong thành phần của các phân tử globulin miễn dịch

Cấu trúc thứ cấp của chuỗi polypeptide của phân tử globulin miễn dịch có cấu trúc miền. Các phần riêng biệt của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ được gấp lại thành các hạt (miền), được nối với nhau bằng các mảnh tuyến tính. Mỗi miền có hình dạng gần như hình trụ và là một cấu trúc tờ β được hình thành từ các tờ β phản song song. Trong khuôn khổ của cấu trúc cơ bản, có sự khác biệt nhất định giữa miền C và V, có thể thấy trong ví dụ về chuỗi nhẹ.

Hình này thể hiện dưới dạng biểu đồ sự gấp của một chuỗi polypeptit đơn lẻ của protein Bence-Jones chứa các vùng chức năng V L và CL. Đề án được xây dựng theo phân tích nhiễu xạ tia X - một phương pháp cho phép bạn thiết lập cấu trúc ba chiều của protein. Sơ đồ cho thấy sự tương đồng và khác biệt giữa miền V và C.

Phần trên của hình biểu thị sơ đồ sự gấp nếp trong không gian của các miền cố định (C) và miền biến đổi (V) của chuỗi nhẹ của phân tử protein. Mỗi miền là một cấu trúc "hình thùng" (hình thùng) hình trụ, trong đó các phần của chuỗi polypeptide (sợi β) chạy ngược chiều nhau (tức là phản song song) được đóng gói sao cho chúng tạo thành hai phiến β được giữ với nhau bởi một liên kết disulfua.

Mỗi miền, V- và C-, bao gồm hai tờ β (các lớp có cấu trúc gấp nếp). Mỗi tờ β chứa một số sợi β phản song song (đi ngược chiều nhau): trong miền C, tờ β chứa bốn và ba sợi β, trong miền V, cả hai lớp bao gồm bốn sợi β. Trong hình, các sợi β được hiển thị bằng màu vàng và xanh lá cây cho miền C và màu đỏ và xanh dương cho miền V.

Ở dưới cùng của hình, các lĩnh vực globulin miễn dịch được thảo luận chi tiết hơn. Nửa hình này cho thấy sự sắp xếp của các sợi β cho vùng chức năng V và C của chuỗi nhẹ. Có thể xem xét rõ ràng hơn cách sắp xếp các chuỗi polypeptide của chúng, cách thức tạo ra cấu trúc cuối cùng, khi hình thành các tấm β từ chúng. Để hiển thị nếp gấp, các chuỗi β được đánh dấu theo thứ tự bảng chữ cái theo thứ tự xuất hiện trong chuỗi axit amin tạo nên miền. Thứ tự trong mỗi tờ β là một đặc điểm của các miền globulin miễn dịch.

Các tờ β (các lớp) trong các miền được kết nối với nhau bằng một cầu disulfua (liên kết) ở khoảng giữa mỗi miền. Các liên kết này được thể hiện trong hình: một liên kết disulfide được hiển thị giữa các lớp, kết nối các nếp gấp B và F và ổn định cấu trúc miền.

Sự khác biệt chính giữa miền V và C là miền V lớn hơn và chứa các chuỗi β bổ sung, được ký hiệu là Cʹ và Cʹʹ. Trong hình, các sợi Cʹ và Cʹʹ β có trong miền V nhưng không có trong miền C được đánh dấu bằng một hình chữ nhật màu xanh lam. Có thể thấy rằng mỗi chuỗi polypeptide tạo thành các vòng linh hoạt giữa các chuỗi β liên tiếp khi thay đổi hướng. Trong miền V, các vòng linh hoạt được hình thành giữa một số sợi β đi vào cấu trúc của vị trí hoạt động của phân tử globulin miễn dịch.

Các vùng siêu biến trong miền V

Mức độ biến thiên trong các miền biến thiên phân bố không đều. Không phải toàn bộ miền biến đổi là biến đổi trong thành phần axit amin của nó, mà chỉ một phần nhỏ của nó - siêu biến khu vực. Chúng chiếm khoảng 20% ​​trình tự axit amin của miền V.

Trong cấu trúc của toàn bộ phân tử globulin miễn dịch, các miền V H và V L được kết hợp. Các vùng siêu biến của chúng liền kề nhau và tạo ra một vùng siêu biến duy nhất ở dạng túi. Đây là vị trí liên kết đặc hiệu với kháng nguyên. Các vùng siêu biến đổi xác định tính bổ sung của một kháng thể đối với một kháng nguyên.

Do các vùng siêu biến đổi đóng vai trò chính trong việc nhận diện và gắn kết kháng nguyên nên chúng còn được gọi là Vùng xác định bổ sung (CDR). Trong vùng biến đổi của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ, ba CDR được phân lập (V L CDR1–3, V H CDR1–3).

Giữa các vùng siêu biến đổi là các đoạn tương đối không đổi của trình tự axit amin, chúng được gọi là các đoạn khung (framework region, FR). Chúng chiếm khoảng 80% trình tự axit amin của miền V. Vai trò của các vùng như vậy là duy trì cấu trúc ba chiều tương đối đồng nhất của các miền V, cần thiết để đảm bảo tương tác ái lực của các vùng siêu biến đổi với kháng nguyên.

Trong chuỗi miền biến đổi của vùng 3, các vùng siêu biến đổi xen kẽ với 4 vùng "khung" tương đối bất biến FR1-FR4,

Các vòng lặp H1–3, CDR được bao gồm trong chuỗi.

Quan tâm đặc biệt là sự sắp xếp không gian của các vùng siêu biến trong ba vòng riêng biệt của miền biến. Các vùng siêu biến này, mặc dù nằm ở khoảng cách rất xa nhau trong cấu trúc chính của chuỗi nhẹ, nhưng khi hình thành cấu trúc ba chiều, chúng lại nằm gần nhau.

Trong cấu trúc không gian của vùng chức năng V, các trình tự siêu biến nằm trong vùng nếp gấp của chuỗi polypeptide, hướng tới các phần tương ứng của vùng chức năng V của chuỗi khác (nghĩa là các CDR của chuỗi nhẹ và chuỗi nặng là hướng vào nhau). Do sự tương tác của miền biến đổi của chuỗi H và L, vị trí gắn kháng nguyên (trung tâm hoạt động) của globulin miễn dịch được hình thành. Theo kính hiển vi điện tử, nó là một khoang dài 6 nm và rộng 1,2–1,5 nm.

Cấu trúc không gian của khoang này, do cấu trúc của các vùng siêu biến đổi, xác định khả năng kháng thể nhận biết và liên kết các phân tử cụ thể dựa trên sự tương ứng về không gian (độ đặc hiệu của kháng thể). Các vùng tách biệt về mặt không gian của chuỗi H và L cũng góp phần hình thành trung tâm hoạt động. Các vùng siêu biến của các miền V không hoàn toàn là một phần của trung tâm hoạt động - bề mặt của vị trí liên kết kháng nguyên chỉ chiếm khoảng 30% CDR.

Các vùng siêu biến đổi của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ xác định các đặc điểm cấu trúc riêng lẻ của trung tâm liên kết kháng nguyên đối với mỗi dòng Ig và sự đa dạng về tính đặc hiệu của chúng.

Độ biến thiên cực cao của CDR và ​​các vị trí hoạt động đảm bảo tính duy nhất của các phân tử immunoglobulin được tổng hợp bởi các tế bào lympho B của một dòng vô tính, không chỉ về cấu trúc mà còn về khả năng liên kết các kháng nguyên khác nhau. Mặc dù thực tế là cấu trúc của các globulin miễn dịch đã được biết khá rõ và chính các CDR chịu trách nhiệm về các đặc tính của chúng, vẫn chưa rõ miền nào chịu trách nhiệm nhiều nhất cho việc liên kết kháng nguyên.

Tương tác kháng thể và kháng nguyên (interaction of epitope and paratope)

Phản ứng kháng nguyên-kháng thể dựa trên sự tương tác giữa epitope kháng nguyên và vị trí hoạt động của kháng thể, dựa trên sự tương ứng về không gian của chúng (tính bổ sung). Do sự liên kết của mầm bệnh với vị trí hoạt động của kháng thể, mầm bệnh bị vô hiệu hóa và sự xâm nhập của nó vào các tế bào của cơ thể bị cản trở.

Trong quá trình tương tác với kháng nguyên, không phải toàn bộ phân tử globulin miễn dịch tham gia mà chỉ có một khu vực giới hạn của nó - trung tâm liên kết kháng nguyên, hay paratope, được định vị trong đoạn Fab của phân tử Ig. Trong trường hợp này, kháng thể không tương tác với toàn bộ phân tử kháng nguyên cùng một lúc mà chỉ tương tác với quyết định kháng nguyên của nó (epitope).

Vị trí hoạt động của kháng thể là một cấu trúc bổ sung về mặt không gian (đặc hiệu) với yếu tố quyết định của một nhóm kháng nguyên. Trung tâm hoạt động của kháng thể có quyền tự chủ về chức năng, tức là có khả năng liên kết quyết định kháng nguyên ở dạng phân lập.

Về phía kháng nguyên, các epitope tương tác với các kháng thể đặc hiệu chịu trách nhiệm tương tác với các trung tâm hoạt động của các phân tử nhận diện kháng nguyên. Các epitope trực tiếp xâm nhập vào các liên kết ion, hydro, van der Waals và kỵ nước với vị trí hoạt động của kháng thể.

Sự tương tác cụ thể của các kháng thể với một phân tử kháng nguyên có liên quan đến một diện tích tương đối nhỏ trên bề mặt của nó, tương ứng về kích thước với vị trí gắn kháng nguyên của các thụ thể và kháng thể.

Liên kết kháng nguyên-kháng thể xảy ra thông qua các tương tác yếu trong trung tâm liên kết kháng nguyên. Tất cả những tương tác này chỉ được thể hiện khi tiếp xúc gần gũi với các phân tử. Khoảng cách nhỏ như vậy giữa các phân tử chỉ có thể đạt được do tính bổ sung của epitope và vị trí hoạt động của kháng thể.

Đôi khi cùng một trung tâm liên kết kháng nguyên của một phân tử kháng thể có thể liên kết với một số yếu tố quyết định kháng nguyên khác nhau (thông thường các yếu tố quyết định kháng nguyên này rất giống nhau). Những kháng thể như vậy được gọi là phản ứng chéo có khả năng liên kết đa đặc hiệu.

Ví dụ, nếu kháng nguyên A có chung epitope với kháng nguyên B, thì một số kháng thể đặc hiệu với A cũng sẽ phản ứng với B. Hiện tượng này được gọi là phản ứng chéo.

Kháng thể hoàn chỉnh và không đầy đủ. hóa trị

hóa trị- đây là số vị trí hoạt động của kháng thể có khả năng kết hợp với các yếu tố quyết định kháng nguyên. Các kháng thể có số lượng trung tâm hoạt động khác nhau trong phân tử, quyết định hóa trị của chúng. Về vấn đề này, phân biệt đầy Và chưa hoàn thiện kháng thể.

Kháng thể hoàn chỉnh có ít nhất hai vị trí hoạt động. Các kháng thể hoàn chỉnh (hóa trị hai và hóa trị năm), khi tương tác trong ống nghiệm với kháng nguyên để đáp ứng với chúng được tạo ra, sẽ tạo ra các phản ứng có thể nhìn thấy bằng mắt thường (ngưng kết, ly giải, kết tủa, cố định bổ thể, v.v.).

Các kháng thể không hoàn chỉnh hoặc đơn trị giá khác với các kháng thể thông thường (đầy đủ) ở chỗ chúng chỉ có một trung tâm hoạt động, trung tâm thứ hai không hoạt động trong các kháng thể đó. Điều này không có nghĩa là không có trung tâm hoạt động thứ hai của phân tử. Trung tâm hoạt động thứ hai trong các globulin miễn dịch như vậy được che chắn bởi các cấu trúc khác nhau hoặc có ái lực thấp. Các kháng thể như vậy có thể tương tác với kháng nguyên, ngăn chặn nó bằng cách liên kết các epitope của kháng nguyên và ngăn chặn sự tiếp xúc của các kháng thể hoàn chỉnh với nó, nhưng không gây ra sự kết tụ kháng nguyên. Vì vậy chúng còn được gọi là chặn.

Phản ứng giữa kháng thể và kháng nguyên không hoàn chỉnh không kèm theo hiện tượng vĩ mô. Các kháng thể không hoàn chỉnh trong tương tác cụ thể với một kháng nguyên tương đồng không đưa ra biểu hiện rõ ràng của phản ứng huyết thanh học, tk. không thể tập hợp các hạt lại thành kết khối lớn mà chỉ kết khối lại với nhau.

Các kháng thể không hoàn chỉnh được hình thành độc lập với các kháng thể hoàn chỉnh và thực hiện các chức năng giống nhau. Chúng cũng được đại diện bởi các loại globulin miễn dịch khác nhau.

đồ ngốc và đồ ngốc

Kháng thể là các phân tử protein phức tạp mà bản thân chúng có thể có đặc tính kháng nguyên và gây ra sự hình thành kháng thể. Trong thành phần của chúng, một số loại yếu tố quyết định kháng nguyên (epitypes) được phân biệt: kiểu mẫu, kiểu mẫu và kiểu ngu ngốc.

Các kháng thể khác nhau khác nhau ở các vùng biến đổi của chúng. Các yếu tố quyết định kháng nguyên của các vùng biến đổi (vùng V) của kháng thể được gọi là đồ ngốc. Các đồng vị có thể được xây dựng từ các vùng đặc trưng của vùng V chỉ của chuỗi H hoặc chuỗi L. Trong hầu hết các trường hợp, cả hai chuỗi đều tham gia vào việc hình thành một ngu ngốc cùng một lúc.

Các chất đồng vị có thể có hoặc không liên quan đến vị trí gắn kháng nguyên (site-associated diotopes) hoặc không (non-associated diotopes).

Vị trí liên quan đến vị trí phụ thuộc vào cấu trúc của vị trí liên kết với kháng nguyên của kháng thể (thuộc về đoạn Fab). Nếu vị trí này bị chiếm giữ bởi một kháng nguyên, thì kháng thể chống ngu ngốc không còn có thể phản ứng với một kháng thể có ngu ngốc này. Các ngu ngốc khác dường như không có mối liên hệ chặt chẽ như vậy với các vị trí gắn kháng nguyên.

Tập hợp các kẻ ngốc trên bất kỳ phân tử kháng thể nào được ký hiệu là kẻ ngốc. Do đó, một thằng ngốc bao gồm một tập hợp các thằng ngốc - các yếu tố quyết định kháng nguyên của vùng V của một kháng thể.

Các biến thể hiến pháp nhóm của cấu trúc kháng nguyên của chuỗi nặng được gọi là kiểu mẫu. Các kiểu mẫu là các yếu tố quyết định được mã hóa bởi các alen của một gen globulin miễn dịch nhất định.

Các kiểu mẫu là yếu tố quyết định theo đó các lớp và phân lớp của chuỗi nặng và các biến thể của chuỗi nhẹ κ (kappa) và λ (lambda) được phân biệt.

Ái lực và ái lực của kháng thể

Độ bền liên kết của các kháng thể có thể được đặc trưng bởi các đặc tính hóa miễn dịch: ái lực và ái lực.

Dưới sự giống nhau hiểu được cường độ liên kết của trung tâm hoạt động của phân tử kháng thể với yếu tố quyết định tương ứng của kháng nguyên. Độ bền của liên kết hóa học của một epitope kháng nguyên với một trong những vị trí hoạt động của phân tử Ig được gọi là ái lực của liên kết kháng thể-kháng nguyên. Ái lực thường được định lượng bằng hằng số phân ly (tính bằng mol-1) của một epitope kháng nguyên với một vị trí hoạt động.

Ái lực là độ chính xác của sự trùng khớp về cấu hình không gian của trung tâm hoạt động (paratope) của kháng thể và yếu tố quyết định kháng nguyên (epitope). Càng nhiều kết nối được hình thành giữa epitope và paratope thì độ ổn định và tuổi thọ của phức hợp miễn dịch thu được càng cao. Phức hợp miễn dịch được hình thành bởi các kháng thể có ái lực thấp cực kỳ không ổn định và có tuổi thọ ngắn.

Ái lực của một kháng thể đối với một kháng nguyên được gọi là lòng tham kháng thể. Tính ái lực của liên kết kháng thể-kháng nguyên là tổng độ bền và cường độ liên kết của toàn bộ phân tử kháng thể với tất cả các epitope kháng nguyên mà nó liên kết được.

Tính ái lực của các kháng thể được đặc trưng bởi tốc độ hình thành phức hợp "kháng nguyên-kháng thể", tính đầy đủ của sự tương tác và sức mạnh của phức hợp thu được. Tính ái lực, cũng như tính đặc hiệu của kháng thể, dựa trên cấu trúc chính của yếu tố quyết định (trung tâm hoạt động) của kháng thể và mức độ thích ứng của cấu hình bề mặt của kháng thể polypeptide với yếu tố quyết định (epitop) của kháng nguyên liên kết với nó .

Tính ái lực được xác định bởi cả ái lực của sự tương tác giữa các epitope và paratope, và bởi hóa trị của kháng thể và kháng nguyên. Tính ái lực phụ thuộc vào số lượng vị trí gắn kháng nguyên trong một phân tử kháng thể và khả năng chúng gắn với nhiều vị trí kháng nguyên của một kháng nguyên nhất định.

Một phân tử IgG điển hình, khi cả hai vị trí liên kết kháng nguyên tham gia vào phản ứng, sẽ liên kết với một kháng nguyên đa hóa trị mạnh hơn ít nhất 10.000 lần so với khi chỉ có một vị trí tham gia.

Kháng thể loại M có ái lực cao nhất vì chúng có 10 trung tâm liên kết kháng nguyên. Nếu ái lực của các vị trí liên kết kháng nguyên riêng lẻ của IgG và IgM là như nhau, thì một phân tử IgM (có 10 vị trí như vậy) sẽ thể hiện tính ái lực đối với kháng nguyên đa hóa trị cao hơn rất nhiều so với phân tử IgG (có 2 vị trí). Do tính ái lực tổng thể cao, các kháng thể IgM, loại globulin miễn dịch chính được tạo ra khi bắt đầu đáp ứng miễn dịch, có thể hoạt động hiệu quả ngay cả với ái lực thấp của các vị trí gắn kết riêng lẻ.

Sự khác biệt về ái lực rất quan trọng vì các kháng thể được hình thành sớm trong phản ứng miễn dịch thường có ái lực với kháng nguyên ít hơn nhiều so với các kháng thể được tạo ra sau đó. Sự gia tăng ái lực trung bình của các kháng thể được tạo ra theo thời gian sau khi chủng ngừa được gọi là sự trưởng thành ái lực.

Tính đặc hiệu của sự tương tác giữa kháng nguyên và kháng thể

Trong miễn dịch học, tính đặc hiệu được hiểu là tính chọn lọc của sự tương tác giữa các chất cảm ứng và sản phẩm của các quá trình miễn dịch, đặc biệt là kháng nguyên và kháng thể.

Tính đặc hiệu của sự tương tác đối với các kháng thể là khả năng của một globulin miễn dịch chỉ phản ứng với một kháng nguyên nhất định, cụ thể là khả năng liên kết với một yếu tố quyết định kháng nguyên được xác định nghiêm ngặt. Hiện tượng đặc hiệu dựa trên sự hiện diện của các trung tâm hoạt động trong phân tử kháng thể tiếp xúc với các yếu tố quyết định tương ứng của kháng nguyên. Tính chọn lọc của tương tác là do sự bổ sung giữa cấu trúc của trung tâm hoạt động của kháng thể (paratope) và cấu trúc của yếu tố quyết định kháng nguyên (epitope).

Tính đặc hiệu của một kháng nguyên là khả năng của một kháng nguyên gây ra phản ứng miễn dịch đối với một văn bia được xác định rõ. Tính đặc hiệu của một kháng nguyên phần lớn được xác định bởi các đặc tính của các epitope cấu thành nó.

Một trong những chức năng quan trọng nhất của globulin miễn dịch là liên kết kháng nguyên và hình thành các phức hợp miễn dịch. Protein kháng thể phản ứng đặc hiệu với kháng nguyên, hình thành phức hợp miễn dịch - phức hợp kháng thể kết hợp với kháng nguyên. Mối quan hệ như vậy là không ổn định: phức hợp miễn dịch (IC) thu được có thể dễ dàng phân hủy thành các thành phần cấu thành của nó.

Một số phân tử kháng thể có thể gắn vào mỗi phân tử kháng nguyên, vì có một số yếu tố quyết định kháng nguyên trên kháng nguyên và các kháng thể có thể hình thành để chống lại từng yếu tố đó. Kết quả là, phức hợp phân tử phức tạp phát sinh.

Sự hình thành các phức hợp miễn dịch là một thành phần thiết yếu của phản ứng miễn dịch bình thường. Sự hình thành và hoạt động sinh học của các phức hợp miễn dịch trước hết phụ thuộc vào bản chất của các kháng thể và kháng nguyên có trong thành phần của chúng, cũng như vào tỷ lệ của chúng. Đặc điểm của phức hợp miễn dịch phụ thuộc vào đặc tính của kháng thể (hóa trị, ái lực, tốc độ tổng hợp, khả năng liên kết bổ thể) và kháng nguyên (độ hòa tan, kích thước, điện tích, hóa trị, phân bố không gian và mật độ của các epitope).

Tương tác của kháng nguyên và kháng thể. Phản ứng kháng nguyên-kháng thể

Phản ứng kháng nguyên-kháng thể là sự hình thành phức hợp giữa kháng nguyên và kháng thể hướng tới nó. Nghiên cứu về các phản ứng như vậy có tầm quan trọng lớn để hiểu cơ chế tương tác cụ thể của các đại phân tử sinh học và để làm sáng tỏ cơ chế của các phản ứng huyết thanh học.

Hiệu quả tương tác của kháng thể với kháng nguyên phụ thuộc đáng kể vào các điều kiện xảy ra phản ứng, chủ yếu vào độ pH của môi trường, mật độ thẩm thấu, thành phần muối và nhiệt độ của môi trường. Các điều kiện tối ưu cho phản ứng kháng nguyên-kháng thể là các điều kiện sinh lý của môi trường bên trong của vi sinh vật: môi trường gần với phản ứng trung tính, sự có mặt của các ion photphat-, cacbonat-, clorua- và axetat, độ thẩm thấu của nước muối (dung dịch nồng độ 0,15 M), cũng như nhiệt độ 36-37 °C.

Sự tương tác của một phân tử kháng nguyên với một kháng thể hoặc đoạn Fab hoạt động của nó đi kèm với những thay đổi trong cấu trúc không gian của phân tử kháng nguyên.

Vì liên kết hóa học không xảy ra khi kháng nguyên được kết hợp với kháng thể, nên độ bền của liên kết này được xác định bởi độ chính xác về không gian (tính đặc hiệu) của các phần tương tác của hai phân tử - trung tâm hoạt động của globulin miễn dịch và yếu tố quyết định kháng nguyên. Phép đo cường độ liên kết được xác định bởi ái lực của kháng thể (giá trị liên kết của một trung tâm liên kết kháng nguyên với một kháng nguyên riêng lẻ) và ái lực của nó (tổng cường độ tương tác của kháng thể với kháng nguyên trong trường hợp tương tác của một kháng thể đa hóa trị với một kháng nguyên đa hóa trị).

Tất cả các phản ứng kháng nguyên-kháng thể đều có thể đảo ngược; phức hợp kháng nguyên-kháng thể có thể phân ly để giải phóng kháng thể. Trong trường hợp này, phản ứng ngược kháng nguyên-kháng thể diễn ra chậm hơn nhiều so với phản ứng trực tiếp.

Có hai cách chính để phân tách một phần hoặc hoàn toàn phức hợp kháng nguyên-kháng thể đã hình thành. Đầu tiên bao gồm sự dịch chuyển của các kháng thể do dư thừa kháng nguyên và thứ hai - tác động lên phức hợp miễn dịch của các yếu tố bên ngoài dẫn đến phá vỡ liên kết (giảm ái lực) giữa kháng nguyên và kháng thể. Sự phân ly một phần của phức hợp kháng nguyên-kháng thể thường có thể đạt được bằng cách tăng nhiệt độ.

Khi sử dụng các phương pháp huyết thanh học, cách phổ biến nhất để phân tách các phức hợp miễn dịch được hình thành bởi nhiều loại kháng thể là xử lý chúng bằng axit và kiềm loãng, cũng như các dung dịch amit đậm đặc (urê, guanidine hydrochloric).

Kháng thể không đồng nhất

Các kháng thể được hình thành trong phản ứng miễn dịch của cơ thể không đồng nhất và khác nhau, tức là. Họ không đồng nhất. Các kháng thể không đồng nhất về tính chất hóa lý, sinh học và trên hết là tính đặc hiệu của chúng. Cơ sở chính cho tính không đồng nhất (nhiều tính đặc hiệu) của kháng thể là sự đa dạng của các trung tâm hoạt động của chúng. Loại thứ hai có liên quan đến sự thay đổi của thành phần axit amin trong vùng V của phân tử kháng thể.

Ngoài ra, các kháng thể không đồng nhất thuộc về các lớp và phân lớp khác nhau.

Tính không đồng nhất của các kháng thể cũng là do các globulin miễn dịch chứa 3 loại yếu tố quyết định kháng nguyên: isotype, đặc trưng cho sự thuộc về một globulin miễn dịch đối với một nhóm nhất định; allotypic, tương ứng với các biến thể allelic của globulin miễn dịch; ngu ngốc, phản ánh các đặc điểm cá nhân của immunoglobulin. Hệ thống kiểu ngu-chống kiểu ngu tạo nên cơ sở của cái gọi là lý thuyết mạng Jerne.

Isotypes, allotypes, idoritypes của kháng thể

Globulin miễn dịch chứa ba loại yếu tố quyết định kháng nguyên: isotypic (giống nhau đối với mỗi đại diện của một loài nhất định), allotypic (yếu tố quyết định khác nhau ở các đại diện của một loài nhất định) và ngu ngốc (yếu tố xác định tính cá thể của một loại globulin miễn dịch nhất định và khác nhau đối với kháng thể cùng lớp, phân lớp).

Ở mỗi loài sinh học, chuỗi globulin miễn dịch nặng và nhẹ có những đặc điểm kháng nguyên nhất định, theo đó chuỗi nặng được chia thành 5 lớp (γ, μ, α, δ, ε) và chuỗi nhẹ thành 2 loại (κ và λ). Các yếu tố quyết định kháng nguyên này được gọi là isotypic (các kiểu mẫu), đối với mỗi chuỗi, chúng giống nhau đối với mỗi đại diện của một loài sinh học nhất định.

Đồng thời, có sự khác biệt về nội tạng trong các chuỗi globulin miễn dịch được đặt tên - các kiểu mẫu, do đặc điểm di truyền của sinh vật sản xuất: các dấu hiệu của chúng được xác định về mặt di truyền. Ví dụ, hơn 20 kiểu mẫu đã được mô tả cho chuỗi nặng.

Ngay cả khi các kháng thể đối với một kháng nguyên cụ thể thuộc cùng một lớp, phân lớp và thậm chí là kiểu mẫu, chúng được đặc trưng bởi sự khác biệt cụ thể với nhau. Những khác biệt này được gọi là ididitypes. Chúng đặc trưng cho “tính cá nhân” của một globulin miễn dịch nhất định tùy thuộc vào tính đặc hiệu của kháng nguyên cảm ứng. Nó phụ thuộc vào các đặc điểm cấu trúc của miền V của chuỗi H và L, nhiều biến thể khác nhau của trình tự axit amin của chúng. Tất cả những khác biệt về kháng nguyên này được xác định bằng cách sử dụng huyết thanh cụ thể.

Phân loại kháng thể theo phản ứng mà chúng có thể tham gia

Ban đầu, các kháng thể được phân loại có điều kiện theo đặc tính chức năng của chúng thành trung hòa, ly giải và đông máu. Các chất trung hòa bao gồm chất chống độc, chất kháng enzym và lysine trung hòa vi rút. Để đông máu - agglutinin và precipitin; ly giải - kháng thể tán huyết và gắn kết bổ thể. Có tính đến khả năng chức năng của kháng thể, tên của các phản ứng huyết thanh học đã được đưa ra: ngưng kết, tán huyết, ly giải, kết tủa, v.v.

Nghiên cứu kháng thể. Thể thực khuẩn hiển thị.

Cho đến gần đây, nghiên cứu về kháng thể bị cản trở bởi các lý do kỹ thuật. Globulin miễn dịch trong cơ thể là một hỗn hợp phức tạp của các protein. Phần globulin miễn dịch trong huyết thanh là hỗn hợp của một số lượng lớn các kháng thể khác nhau. Hơn nữa, hàm lượng tương đối của mỗi loài trong số chúng, theo quy luật, là rất nhỏ. Cho đến gần đây, rất khó thu được các kháng thể tinh khiết từ phần globulin miễn dịch. Khó khăn trong việc phân lập các globulin miễn dịch riêng lẻ từ lâu đã là một trở ngại cho cả nghiên cứu sinh hóa và thiết lập cấu trúc chính của chúng.

Trong những năm gần đây, một lĩnh vực miễn dịch học mới đã xuất hiện - kỹ thuật kháng thể, liên quan đến việc thu được các globulin miễn dịch phi tự nhiên với các đặc tính mong muốn. Đối với điều này, hai hướng chính thường được sử dụng: sinh tổng hợp các kháng thể có chiều dài đầy đủ và sản xuất các mảnh tối thiểu của phân tử kháng thể, cần thiết để liên kết hiệu quả và đặc hiệu với kháng nguyên.

Các công nghệ hiện đại để thu được các kháng thể trong ống nghiệm sao chép các chiến lược lựa chọn của hệ thống miễn dịch. Một công nghệ như vậy là hiển thị thể thực khuẩn, cho phép thu được các đoạn kháng thể người có tính đặc hiệu khác nhau. Các gen của những đoạn này có thể được sử dụng để tạo ra các kháng thể có chiều dài đầy đủ.

Ngoài ra, các phương pháp trị liệu dựa trên kháng thể thường không yêu cầu các chức năng tác động của chúng tham gia thông qua miền Fc, ví dụ, trong việc khử hoạt tính các cytokine, ngăn chặn các thụ thể hoặc vô hiệu hóa vi rút. Do đó, một trong những xu hướng thiết kế kháng thể tái tổ hợp là giảm kích thước của chúng xuống mức tối thiểu mà vẫn giữ được cả hoạt tính gắn kết và tính đặc hiệu.

Trong một số trường hợp, những mảnh như vậy có thể được ưu tiên hơn do khả năng thâm nhập vào các mô tốt hơn và được loại bỏ khỏi cơ thể nhanh hơn so với các phân tử kháng thể có chiều dài đầy đủ. Đồng thời, đoạn mong muốn có thể được tạo ra trong E. coli hoặc nấm men, giúp giảm đáng kể chi phí so với kháng thể thu được bằng nuôi cấy tế bào động vật có vú. Ngoài ra, phương pháp sản xuất này tránh được nguy cơ sinh học liên quan đến việc sử dụng các kháng thể được phân lập từ máu hiến tặng.

Globulin miễn dịch u tủy

đạm Bence-Jones. Một ví dụ về phân tử của một loại globulin miễn dịch như vậy, là một chất mờ hơn của chuỗi nhẹ kappa

Thuật ngữ globulin miễn dịch không chỉ đề cập đến các loại kháng thể bình thường mà còn đề cập đến một số lượng lớn các protein bất thường, thường được gọi là protein u tủy. Những protein này được tổng hợp với số lượng lớn trong bệnh đa u tủy, một căn bệnh ác tính trong đó các tế bào cụ thể của hệ thống tạo kháng thể bị thoái hóa tạo ra một lượng lớn protein nhất định, chẳng hạn như protein Bence-Jones, globulin u tủy, các mảnh globulin miễn dịch thuộc nhiều loại khác nhau.

Các protein Bence-Jones là các chuỗi κ- hoặc λ đơn lẻ, hoặc các bộ điều chỉnh độ sáng của hai chuỗi giống hệt nhau được kết nối bằng một liên kết disulfide duy nhất; chúng được bài tiết qua nước tiểu.

Globulin u tủy được tìm thấy ở nồng độ cao trong huyết tương của bệnh nhân đa u tủy; chuỗi H và L của chúng có một trình tự duy nhất. Đã có lúc người ta cho rằng các globulin u tủy là các globulin miễn dịch bệnh lý đặc trưng của khối u mà chúng được hình thành, nhưng bây giờ người ta tin rằng mỗi loại trong số chúng là một trong số các globulin miễn dịch riêng lẻ, được "chọn" ngẫu nhiên từ hàng nghìn kháng thể bình thường được hình thành trong cơ thể con người.

Trình tự axit amin hoàn chỉnh của một số globulin miễn dịch riêng lẻ, bao gồm globulin miễn dịch u tủy, protein Bence-Jones, cũng như các chuỗi nhẹ và nặng của cùng một globulin miễn dịch u tủy, đã được thiết lập. Trái ngược với các kháng thể của một người khỏe mạnh, tất cả các phân tử protein của mỗi nhóm được đặt tên đều có cùng một trình tự axit amin và là một trong số hàng nghìn kháng thể có thể có của một cá nhân.

Tế bào lai và kháng thể đơn dòng

Thu được kháng thể cho nhu cầu của con người bắt đầu bằng việc tiêm chủng cho động vật. Sau vài lần tiêm kháng nguyên (với sự có mặt của các chất kích thích đáp ứng miễn dịch), các kháng thể đặc hiệu sẽ tích tụ trong huyết thanh của động vật. Huyết thanh như vậy được gọi là miễn dịch. Các kháng thể được phân lập từ chúng bằng các phương pháp đặc biệt.

Tuy nhiên, hệ thống miễn dịch của động vật tạo ra các kháng thể đặc biệt đối với rất nhiều loại kháng nguyên. Khả năng này dựa trên sự hiện diện của nhiều dòng tế bào lympho, mỗi dòng tạo ra các kháng thể cùng loại với độ đặc hiệu hẹp. Ví dụ, tổng số bản sao ở chuột đạt 10^7 -10^10 độ.

Do đó, huyết thanh miễn dịch chứa nhiều phân tử kháng thể có tính đặc hiệu khác nhau, tức là có ái lực với nhiều yếu tố quyết định kháng nguyên. Các kháng thể thu được từ huyết thanh miễn dịch được định hướng chống lại cả kháng nguyên mà quá trình tiêm chủng được thực hiện và chống lại các kháng nguyên khác mà động vật hiến tặng gặp phải.

Đối với các ứng dụng lâm sàng và phân tích miễn dịch hóa học hiện đại, tính đặc hiệu và tiêu chuẩn hóa của các kháng thể được sử dụng là rất quan trọng. Cần phải có được các kháng thể hoàn toàn giống hệt nhau, điều này không thể thực hiện được khi sử dụng huyết thanh miễn dịch.

Năm 1975, G. Köhler và C. Milstein đã giải quyết vấn đề này bằng cách đề xuất một phương pháp thu được các kháng thể đồng nhất. Họ đã phát triển cái gọi là "công nghệ lai ghép" - một kỹ thuật để thu được tế bào lai (hybridomas). Sử dụng phương pháp này, thu được các tế bào lai có thể nhân lên vô hạn và tổng hợp các kháng thể có tính đặc hiệu hẹp - kháng thể đơn dòng.

Để thu được các kháng thể đơn dòng, các tế bào của khối u tương bào (plasmocytoma hoặc đa u tủy) được hợp nhất với các tế bào lá lách của động vật đã được chủng ngừa, thường là chuột nhất. Công nghệ của Köhler và Milstein bao gồm nhiều giai đoạn.

Chuột được tiêm một loại kháng nguyên cụ thể gây ra việc sản xuất kháng thể chống lại kháng nguyên đó. Lá lách của chuột được loại bỏ và đồng nhất để thu được huyền phù tế bào. Hỗn dịch này chứa các tế bào B tạo ra kháng thể chống lại kháng nguyên được tiêm.

Các tế bào lá lách sau đó được trộn lẫn với các tế bào u tủy. Đây là những tế bào khối u có khả năng phát triển liên tục trong môi trường nuôi cấy; chúng cũng thiếu một con đường dự trữ để tổng hợp nucleotide. Một số tế bào lá lách sản xuất kháng thể và tế bào u tủy hợp nhất để tạo thành các tế bào lai. Những tế bào lai này hiện có thể phát triển liên tục trong môi trường nuôi cấy và tạo ra kháng thể.

Hỗn hợp các tế bào được đặt trong một môi trường chọn lọc chỉ cho phép các tế bào lai phát triển. Các tế bào u tủy và tế bào lympho B không được sử dụng sẽ chết.

Các tế bào lai tăng sinh, tạo thành một dòng tế bào lai. Các tế bào lai được thử nghiệm để sản xuất các kháng thể mong muốn. Các tế bào lai được chọn sau đó được nuôi cấy để tạo ra một lượng lớn kháng thể đơn dòng không có kháng thể lạ và đồng nhất đến mức chúng có thể được coi là hóa chất tinh khiết.

Cần lưu ý rằng các kháng thể được tạo ra bởi một nền văn hóa tế bào lai chỉ liên kết với một quyết định kháng nguyên (epitope). Về vấn đề này, có thể thu được nhiều kháng thể đơn dòng chống lại một kháng nguyên có nhiều epitope vì nó có các yếu tố quyết định kháng nguyên. Cũng có thể chọn các dòng vô tính chỉ tạo ra một kháng thể có tính đặc hiệu mong muốn.

Sự phát triển của công nghệ thu được tế bào lai có tầm quan trọng mang tính cách mạng trong miễn dịch học, sinh học phân tử và y học. Nó cho phép tạo ra các hướng khoa học hoàn toàn mới. Nhờ các khối u lai, những con đường mới đã mở ra cho việc nghiên cứu và điều trị các khối u ác tính và nhiều bệnh khác.

Hiện nay, tế bào lai đã trở thành nguồn kháng thể đơn dòng chính được sử dụng trong nghiên cứu cơ bản và trong công nghệ sinh học để tạo ra các hệ thống thử nghiệm. Kháng thể đơn dòng được sử dụng rộng rãi trong chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm của vật nuôi và con người.

Nhờ các kháng thể đơn dòng, xét nghiệm miễn dịch enzyme, miễn dịch huỳnh quang, tế bào học dòng chảy, sắc ký miễn dịch và xét nghiệm miễn dịch phóng xạ đã trở thành thường quy.

Nhiều công nghệ đã được phát triển đã cải thiện quá trình tổng hợp kháng thể. Đó là các công nghệ tái tổ hợp DNA, phương pháp nhân bản tế bào và các công nghệ chuyển gen khác. Vào những năm 90, với sự trợ giúp của các phương pháp kỹ thuật di truyền, người ta đã có thể giảm thiểu tỷ lệ phần trăm trình tự axit amin của chuột trong các kháng thể được tổng hợp nhân tạo. Nhờ đó, ngoài kháng thể của chuột, chimeric, nhân bản và hoàn toàn của con người đã thu được.