Антитело – это особый растворимый белок с определённой биохимической структурой, т.е. имунноглобулин, который присутствует в сыворотке крови и других биологических жидкостях, и предназначен для связывания антигена (Хаитов).
Другое определение:
Антитела – это гуморальные факторы, опосредующие специфичный в отношении возбудителя инфекционного заболевания иммунитет (Ярилин).
Антитела – это глобулины сыворотки крови человека и животных, образующиеся в ответ на попадание в организм различных антигенов: бактерии, вирусы, простейшие грибы, эукариотические клетки другого организма, а также токсины, гаптены и др., и специфически воздействующие с этими антигенами (общее определение).
Это белки, имеющие вторичную глобулярную структуру. Свойствами антител обладают белковые молекулы, названные иммуноглобулинами; сам термин глобулин отражает химическую структуру молекулы без учёта её специфичности к конкретному антигену. Сам же термин «антитело» определяет функциональные свойства молекулы и учитывает специфичность антигена.
Иммуноглобулины были выделены методом электрофореза. Представляют собой фракцию гамма-глобулинов.
Антитела принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов, куда также входят:
· МНС (HLA);
· молекулы адгезии;
· TCR – Т-клеточный рецептор;
· рецепторы для цитокинов ИЛ-1, ИЛ-6 и т.д.
· рецепторы для Fc-фрагментов иммуноглобулинов;
· мембранные молекулы CD4, СD8.
Молекулы иммунолобулинов существуют в трёх формах:
1. Трансмембранная.
На мембране В-лимфоцита располагается В-клеточный рецептор (BCR).
2. Растворимая.
Присутствует в крови и других биологических жидкостях. Продуцируются конечной стадией дифференцировки В-лимфоцитов, т.е. плазмоцитами. Другое название – сывороточные антитела и секреторные антитела.
|
3. Рецепторсвязанная.
Связана со своим рецептором за Fc-конец. Располагаются на макрофагах, нейтрофилах и тучных клетках. Благодаря рецептору к антителу, способны фиксировать на своей поверхности соответствующие антитела.
Иммуноглобулины – это гликопротеины:
· состоят из 87-97% из полипептидов, на остальную часть – из углеводов;
· бифункциональны: распознавание и связывание антигена, выполнение эффекторных функций (активация комплемента, связывание с клетками и др.);
· продуцируются в процессе гуморального ответа В-лимфоцитами.
Структура иммуноглобулинов
Основная структурная единица – мономерный Ig – состоит из 4 полипетидных цепей. Двух одинаковых тяжелых Н-цепей и двух идентичных легких L-цепей. Каждая полипептидная цепь имеет вариабельную (V) и константную(С) область.
Полипептидные цепи Ig существуют не в виде линейной последовательности аминокислот, а в виде глобулярных образований – доменов, стабилизированных дисульфидными мостиками. Домены образованы примерно 110 аминокислотными остатками и имеют сходную пространственную организацию, но различные функции.
Доменами Н-цепи являются: VH, Сн1, Сн2 и т.д.
Молекула иммуноглобулина состоит из двух одинаковых Fab (fragment antigen binding) и одного Fc (fragment cristallizable), который кристаллизуется. Расщепляет молекулу на два фрагмента папаин.
Fab:
· специфически связывается с эпитопом антигена;
· имеет валентность, равную 1, т.е. может связать один эпитом антигена;
· специфичность детерминирована Vh и Vl.
|
Fc:
· эффекторная функция, т.е. связывание со своим Fc рецептором;
· в области этого фрагмента есть участок для связывания с комплементом, комплемент будет активироваться по классическому пути, т.е. с С1 фрагментом.
Шарнирная область (hinge region) находится в области региона разрезания папаина. Она обеспечивает гибкость молекулы между доменами. Располагается между Сн1 и Сн2.
Виду и функции доменов:
· Vl – Vh –связывание антигена.
· Cl – Ch1 – нековалентное соединение легкой и тяжёлой цепей.
· Сн1 – Сн2 – шарнирная область. Обеспечение подвижности Fab фрагмента, влияние на функциональное состояние Fc фрагмента, связь тяжёлых цепей.
· Сн2 – активация комплемента.
· Сн3 – цитотропная активность (фиксация на клетках-мишенях).
Активный центр антитела
Активный центр антител – вариабельный домен лёгкой и тяжёлой цепей, обеспечивающий взаимодействие с эпитопом антигена.
В активном центре имеются специфические комплементарные участки к определённым эпитопам антигена (непосредственно и комплементарно связывают антиген с помощью ионных, Ван-Дер-Ваальсовых взаимодействий).
Внутри вариабельного домена существуют гипервариабельные участки (CDR – complementarity), т.е. области молекулы иммуноглобулина, определяющие её комплементарность антигену.
Эпитоп – участок молекулы антигена, непосредственно участвующий в образовании ионных, водородных, и др. связей с активным центом Fab-фрагмента.
Лёгкие цепи (L) неодинаковы и состоят из двух типов: к – каппа и лямбда, различающиеся строением константного Сl домена. Функциональные различия между иммуноглобулинами с лёгкими каппа- или лямбда-цепями не выявлены.
|
Константные домены тяжёлых цепей (Н) обуславливают разделение иммуноглобулинов на пять основных классов - изотипов. Первоначально идентифицированы серологически, т.е. с помощью сывороточных антител к различным изотипам). Каждая молекула Н-цепи может содержать только один изотип: мю, гамма, альфа, дельта и эпсилон.
В зависимости от структуры Н-цепей выделяют 5 классов молекул иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgD, IgE (латинские буквы в названии иммуноглобулинов соответствуют греческим в обозначении изотипов Н-цепей).
Кроме классов существуют подклассы иммуноглобулинов. Так, у IgA имеется четыре подкласса, обозначаемы нижнем цифровым индексом: IgG1, IgG2 и т.д.
В виде мономеров живут IgG, IgE, IgD. IgM образует пентамер. IgA может существовать в виде мономера, димера (встречается чаще всего), триммеры – в сывороточной форме. В секретах IgA образует структуру, называемую секреторным иммуноглобулином А - $IgA.
Дополнительный домен Сн 4 имеют тяжелые цепи IgM и IgE.
Подклассы IgG различаются по конструкции шарнирной области.
Виды антигенных детерминант иммуноглобулинов
Изотипические – одинаковые у представителей данного вида (IgM, IgA, IgD, IgE).
Аллотипы – обусловлены генетическим разнообразием внутри вида. Например, подклассы или аллотипы IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), подклассы или аллотипы IgA.
Идиотипические детерминанты - находятся в активных центрах антигенсвязывающих участков антител (Fab-фрагменты), т.е. соединены с вариабельными доменами и служат маркёрами индивидуальных антител. Антитела против таких антител называются антиидиотипическими антителами.
Сродство между антигеном и антителом количественно характеризуют понятиями «афинность» и «авидность».
Афинность – сила химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы иммуноглобулина.
Количественно принято оценивать по константе диссоциации одного антигенного эпитопа с одним активным центром. Аффинность антител существенно возрастает в ходе иммунного ответа («созревание афинности» от 10-7 – 10-8 М до 10^-10 – 10-11 М. Т.к. у молекулы мономерного иммуноглобулина 2 потенциально равнозначных симметрично расположенных активных центра для связывания антигена, скорость диссоциации целой молекулы иммуноглобулина со всеми связанными эпитопами меньше, чем скорость диссоциации одного из активных центров.
Авидность – сила связи целой молекулы антитела со всеми антигенными эпитопами, которые ей удалось связать.
Свойства иммуноглобулинов IgM
Параметры | IgM | IgG | IgA | IgD | IgE |
Валентность | 10 (5) | 2 или 4 | |||
Число мономеров | 5 (пентамер) | 1 или 2 (чаще димер) | 1 (мономер) | 1 (мономер) | |
Изотип Н-цепи | Мю | Гамма | Альфа | Дельта | Эпсилон |
Число доменов Н-цепи | |||||
Число S=S связей между Н-цепями | 3-12 IgG1 – 3, IgG2 – 5, IgG3 – 12, IgG4 – 3 | 4 или 5 | |||
Содержание углеводов, % | |||||
Содержание в сыворотке, мг/мл | 1,5 | 10-13% IgG1 – 9, IgG2 – 3, IgG3 – 1, IgG4 – 0,5 | 3,5 IgA1 – 3, IgA – 0,5 | 0,03 | 0,00002 – 0,0005 |
Срок полужизни, сутки | 5-10 | 23 (IgG3 – 7) | 2 – 2,5 | ||
Скорость синтеза, мг/кг/сутки | 7,9 | 0,4 | 0,0016 | ||
Активация комлпемента | Классический путь | Классический путь (кроме IgG4) | Не участвуют | Нет | Нет |
Клетки, связывающие иммуноглобулин через рецептор FcR | Нет | Макрофаги/моноциты, нейтрофилы, эозинофилы. NK-клетки | Гранулоциты, моноциты, активированные эозинофилы, альвеолярные макрофаги | - | Тучные клетки, базофилы, эозинофилы |
Функции | Мембранный рецептор (BCR). Первичный иммунный ответ | Защита от бактерий и вирусов. Вторичный иммунный ответ. Единственный иммуноглобулин, который проникает через плаценту в кровоток плода. | Преобладающий Ig в секретах слизистых оболочек, грудном молоке | Мембранный рецептор (BCR). Маркер зрелости В-лимфоцита | Реагины. Защита от паразитов |
Молекулярная масса, кДа | 150 (IgG3 – 165) | 150 (димер – 300) |