РЕФЕРАТ
АНТИТІЛА І клітинний рецептор ДЛЯ НИХ
2008
Основна функція специфічного імунної відповіді - це специфічне розпізнавання чужорідних антигенів. У розпізнаванні беруть участь молекули двох різних типів - імуноглобуліни і Т-клітинні рецептори антигенів. Структурну різноманітність цих молекул, завдяки якому вони здатні розпізнавати безліч самих різних антигенів, виникає в результаті численних генних рекомбінацій.
Імуноглобуліни представляють собою групу глікопротеїнів, які містяться в плазмі крові та в тканинній рідині у всіх ссавців. Деякі іммуноглобуліновие молекули структурно пов'язані з плазматичною мембраною В-клітин і функціонують як Антигенспецифічність рецептори. Інші присутні в плазмі або в лімфі як вільні молекули. Синтез антитіл здійснюють В-клітини, але для цього необхідний контакт з антигеном і викликане ним дозрівання В-клітин у антітелообразующіх клітини. До АОК відносяться, зокрема, секретирующие значні кількості антитіл плазматичні клітини. Мембранозв'язані імуноглобуліни незрілих В-клітин мають ту ж саму антигензв'язуючих специфічність, що і антитіла, що утворюються зрілими АОК.
ІМУНОГЛОБУЛІНИ - ОСОБЛИВА СІМЕЙСТВО БІЛКІВ
У більшості вищих ссавців виявлено п'ять класів імуноглобулінів - IgG, IgA, IgM, IgD та IgE, які різняться за розмірами молекул, заряду, амінокислотним складом і змістом вуглеводів.
Крім відмінностей між класами, існує і досить значна гетерогенність в межах кожного класу. Так, за електрофоретичною властивостям імуноглобуліни настільки різноманітні, що зустрічаються в усіх фракціях нормальної сироватки, від б до в.
Імуноглобуліни - біфункціональність молекули
Кожен імуноглобулін виконує дві функції. Одна область його молекули призначена для зв'язування з антигеном, інша здійснює так звані ефекторні функції. До них відноситься зв'язування імуноглобуліну з тканинами організму, різними клітинами імунної "системи, визначення фагоцитарної клітинами і першим компонентом комплементу при активації цієї системи з класичного шляху.
Належність імуноглобуліну до певного класу і підкласу визначається структурою важкого ланцюга /
Основна структурна одиниця імуноглобуліну будь-якого класу складається з двох однакових легенів і двох однакових важких поліпептидних ланцюгів, утримує разом дисульфідними зв'язками. Від типу важких ланцюгів залежить приналежність молекули імуноглобуліну до того чи іншого класу і підкласу. Так, у людини чотири підкласу igG мають важкі ціп »відповідно г1, г2, г3 і Г4; всі вони виявляються імунохімічних як г-ланцюга, але незначно відрізняються один від одного.
До 1, 2, 3 і 4 підкласами IgG належить відповідно близько 66%, 23%, 7% і 4% загального числа молекул цього класу. Відомі також два підкласи IgA, але підкласів IgM, IgD та IgE людини поки не виявлено. Різноманітність класів і підкласів імуноглобулінів обумовлено ізотіпіческой мінливістю їх молекул.
У процесі еволюції підкласи імуноглобулінів виникли, мабуть, пізніше класів. Тому підкласи IgG людини дуже сильно відрізняються від чотирьох підкласів IgG, ідентифікованих у миші.
У кожного класу імуноглобулінів свій набір функцій.
Всі імуноглобуліни - це глікопротеїном; вміст вуглеводів в них варіює від 2-3% у IgG до 12-14% у IgM, IgD та IgE.
IgG. Це головний ізотип Ig нормальної сироватки людини; на його частку припадає 70-75% загальної кількості сироваткових іммуноглобулінов.Молекула IgG представляє собою четирехцепочечний мономер з коефіцієнтом седиментації 7S і мол. масою 146 кДа. При цьому білки igG3 декілька більше білків інших підкласів через злегка більшою за розмірами г3-ланцюга. Імуноглобуліни класу G рівномірно розподілені між внутрішньо-і позасудинним пулами і становлять більшість антитіл вторинної імунної відповіді, а також основну частину антитоксинів. Крім того, саме IgG забезпечують несприйнятливість дитини до інфекцій в перші кілька місяців життя. У людини антитіла всіх підкласів IgG проникають через плаценту в організм плоду, створюючи напружений пасивний імунітет на весь неонатальний період. У ссавців тих видів, для яких характерна передача материнського імуноглобуліну потомству тільки після народження, наприклад у свині, lgG, що надходить з молоком, вибірково проникає з шлунково-кишкового тракту в кровотік новонародженого.
IgM. До цього класу належить приблизно 10% загального пулу імуноглобулінів сироватки. Молекула IgM представляє собою пентамер основний четирехцепочечной одиниці. Окрема важка ланцюг має мовляв. масу -65 кДа, а вся молекула - 970 кДа. Антитіла цього класу містяться переважно у внутрішньосудинному пулі імуноглобулінів і домінують в якості «ранніх» антитіл, частіше за все при імунній відповіді на складні антигенним складом патогенні мікроорганізми.
IgA. Білки цього класу становлять 15-20% загальної кількості імуноглобулінів у сироватці людини, де вони більш ніж на 80% представлені у вигляді мономеру - четирехцепочечной одиниці. Проте у сироватці більшості інших ссавців IgA присутня здебільшого в полімерній формі, найчастіше за все як димер четирехцепочечной одиниці. IgA - це головний клас імуноглобулінів серозно-слизових секретів, таких як слина, молозиво і молоко, а також відокремлюваного слизової оболонки дихальних і сечостатевих шляхів.
Секреторні IgA відносяться до підкласу IgA I або IgA2 і представлені в основному димерной формою з коефіцієнтом седиментації 11S і мол. масою 385 кДа. Вони присутні у великій кількості в серозно-слизових секрети, де пов'язані з іншим білком, званим секреторне компонентом.
IgD. Цей клас становить менше 1% всіх імуноглобулінів плазми, але рясно представлений на мембрані багатьох В-клітин. Біологічна роль даного класу імуноглобулінів до кінця не відома. Імовірно він бере участь в антиген-залежною диференціювання лімфоцитів.
IgE. Концентрація цього класу імуноглобулінів у сироватці ісчезаюше мала, але він виявляється на поверхневій мембрані базофілів і тучних клітин у будь-якої людини. Крім того, IgE сенсибілізовані клітини слизових оболонок, зокрема носової порожнини, бронхів і кон'юнктиви. Можливо, IgE мають істотне значення в ангігельмінтозном імунітет, проте в розвинених країнах з ними найчастіше пов'язаний патогенез алергічних захворювань, наприклад бронхіальної астми і сінної лихоманки.
БУДОВА АНТИТІЛ
Основна четирехцепочечная структурна одиниця іммуноглобулінових молекул утворена поліпептидними ланцюгами двох різних типів. Менші за розмірами ланцюги мають мовляв. масу 25 кДа і однакові у всіх класів, тоді як більш крупні ланцюги, мовляв. масою 50-77 кДа, структурно різні в різних класів і підкласів імуноглобулінів. Поліпептидні ланцюги утримуються разом ковалентними і нековалентними зв'язками.
Кожен ланцюг містить варіабельна і константну області.
У більшості хребетних легкі ланцюги існують у двох різних ізотопічних формах, визначених каппа і лямбда. У молекулі імуноглобуліну можуть об'єднуватися пари легких і важких ланцюгів будь-якого типу, але обидві ланцюга в парі ставляться до одного типу.
Як встановили Хільшманн, Крейг і ін, легкі ланцюги складаються з двох різних областей. З-кінцева половина ланцюга однакова в легких ланцюгів всіх типів; вона названа константної, або CL-областю. У той же час Н-кінцева половина цього ланцюга має безліч варіантів амінокислотної послідовності, через що названа вариабельной, або VL-областю.
Молекули lgG мають «типову» для антитіл структуру.
У якості «типового» антитіла можна розглядати молекулу IgG. У ній є дві внутрііепочечние днсульфндние зв'язку в кожній легкого ланцюга - по одній у вариабельной і константної областях - і чотири таких зв'язку в кожній тяжкій ланцюга, яка вдвічі довше легкою. Кожна дисульфідний зв'язок замикає пептидную петлю з 60-70 амінокислотних залишків; при порівнянні амінокислотних послідовностей цих петель виявляється дивно висока ступінь їх гомології. В основному тому кожна поліпептидний ланцюг імуноглобуліну утворює кілька глобулярних доменів з вельми схожою вторинної та третинної структурою.
Пептидний петля, замкнута дисульфідній зв'язком, - це центральна частина «домену», в якому всього налічується приблизно 110 амінокислотних залишків. Як в легенях, так і у важких ланцюгах перші від Н-кінця домени утворені відповідно варіабельними областями Vl і Vh. Важкі ланцюги lgG, IgA н IgD мають ще три домену - СН1, СН2 і Сн8, складових константну область. У колах безпосередньо за СН1 слід один додатковий домен, тому С-кінцеві домени важких ланцюгів IgM та IgE гомологічних СНЗ-домену IgG.
Модель молекули IgGl з зображенням глобулярних доменів важкої і легкої ланцюгів. Зверніть увагу на взаємне зближення доменів СНЗ і поділ доменів СН2, між якими розташовані вуглеводні компоненти. На цьому малюнку дисульфідні зв'язки між Н-і L-ланцюгами не показані.
За даними рентгеноструктурного аналізу вдалося реконструювати б-вуглецевий скелет і побудувати комп'ютерні моделі цілих молекул IgG. Модельні IgG мають вигляд Y-і Т-подібних структур, та аналогічні форми IgG виявлено за допомогою електронної мікроскопії.
У Fab-області молекули імуноглобуліну гомологічні домени легких і важких ланцюгів розташовуються парами; СУЗ-домени двох важких ланцюгів також в парі, але Су2-домени розділені вуглеводними компонентами.
Незважаючи на структурну подібність гомологічних доменів, Міждомена взаємодії в різних парах істотно розрізняються. Наприклад, варіабельні домени контактують один з одним шарами, що складаються з трьох сегментів ланцюга, а константні - шарами з чотирьох сегментів. Модель молекули IgGl загалом адекватно відображає структуру елементарних одиниць у складі імуноглобулінів всіх ізотипів, проте кожен клас і підклас має свої характерні відмінності в деталях будови.
IgG. Чотири підкласу IgG людини лише злегка розрізняються за амінокислотної послідовності важких ланцюгів. Цими відмінностями, що відносяться в основному до шарнірної області, обумовлені ізотіпіческіе варіації розташування і числа межцепочечних дисульфідних зв'язків. З чотирьох підкласів найбільш вираженою структурною особливістю - подовженою шарнірної областю - має lgG3, чим пояснюється його більш висока мовляв. маса і, почасти, підвищена біологічна активність.
IgM. У людини IgM зазвичай виявляється у вигляді пентамера основний четирехцепочечной структурної одиниці. Відмінність його м-кола від пана ланцюгів IgG складається в іншій амінокислотної послідовності і наявності додаткового константного домену з С-кінцевим пептидом з 18 амінокислотних залишків. Субодиниці пентамера з'єднані дисульфідними зв'язками між З ^ З-доменами і, ймовірно, між С-кінцевими пептидами. За даними електронної мікроскопії молекула IgM має щільно складений центр, від якого розходяться п'ять гілок.
На мікрофотографіях антитіла IgM, зв'язавшись з бактеріальним джгутиком, видно в «крабовидної» конфігурації. Така форма молекули IgM свідчить про те, що важкі ланцюги в області між Cμ2 і CμЗ можуть легко згинатися, хоча за структурою ця область не гомологічна шарнірної області IgG. Взаємне розташування різних частин молекули IgM, що прийняла «Крабовидную» конфігурацію, мабуть, пов'язано з активацією нею комплементу.
Молекулу IgM характеризують ще дві властивості: численні приєднані до м-ланцюга олігосахариди і додаткова пептидна J-ланцюг, яка, ймовірно, бере участь у полімеризації мономерних одиниць, що передує виходу IgM з синтезуючої його клітки. J-ланцюг представляє собою поліпептид з 137 амінокислотних залишків, що утворить домен імуноглобулінового типу. Кожна молекула IgM містить тільки одну J-ланцюг. Вона з'єднана дисульфідними зв'язками з С-кінцевими. складаються з 18 амінокислотних залишків пептидами важких ланцюгів окремих мономерів. Є спостереження, що в клітинах, які секретують IgM переважно у формі гексамери, відсутні вільні J-ланцюга.
IgA. Складена з 472 амінокислотних залишків б-ланцюг згортається з утворенням чотирьох доменів: Vh, Ccd, Сос2 і СосЗ. Аналогічно IgM важка ланцюг IgA містить додатковий С-кінцевий пептид з 18 амінокислотних залишків з залишком цнстеіна в передостанній позиції. Цей залишок здатний ковалентно взаємодіяти з J-ланцюгом, що з'єднує дві молекули з утворенням димеру. На електронних мікрофотографіях димери IgA виглядають як подвійні Х-форми, що свідчить про з'єднання двох мономерних субодиниць кінець-в-кінець і про участь у цьому з'єднанні С-кінцевих областей САЗ.
Секреторний IgA представлений головним чином димерной формою з коефіцієнтом седиментації 11S. Повністю зібрана молекула складається з двох мономерів IgA. одного секреторного компонента і однієї J-ланцюга. Як всі ці пептидні ланцюги пов'язані між собою, до кінця не ясно. На противагу J-ланцюга секреторний компонент синтезується не в плазматичних, а в епітеліальних клітинах. Молекули IgA, що утримуються в димерной конфігурації J-ланцюгом і секретуються субепітеліальний плазматичними клітинами слизових оболонок, при проходженні через епітеліальний покрив активно пов'язують секреторний компонент. Він сприяє доставці антитіл slgA в виділення організму, а також захищає ці антитіла від протеолізу.
Переважаючий підклас IgA, як у сироватці, так і в виділеннях організму, - це IgAl. Однак у просвіті товстої кишки близько 60% IgA становить підклас lgA2. Багато бактерій в мікрофлорі верхніх дихальних шляхів, пристосовані до умов існування, виділяють протеази, що розщеплюють IgAl.
IgD. До IgD відноситься менше 1% імуноглобулінів сироватки. Цей білок набагато більш чутливий до протеолізу, ніж IgGI, IgG2, IgA або IgM і, крім того, виявляє тенденцію до спонтайному протеолнзу. Мабуть, його д-ланцюга утримуються разом всього однієї дисульфідній зв'язком і з'єднані з великою кількістю вуглеводів ланцюгів.
IgE. Молекула IgE складається з більших е-ланцюгів, що містять більше число амінокислотних залишків і утворюють п'ять доменів.
МІЖ молекули антитіл МОЖЛИВІ ІЗОТІПІЧЕСКІЕ, АЛЛОТІПІЧЕСКІЕ І ідіотіпіческіе ВІДМІННОСТІ в амінокислотну послідовність
Ізотпіческіе відмінності. Гени ізотіпіческіх варіантів антитіл у нормі присутні в геномі всіх представників даного виду. Наприклад, у геномі кожної людини є одночасно гени га-, г2-, г3-, Г4-, м-, б'-, б2-, д-, е-, до-і л-ланцюгів, що представляють собою тому ізотипи.
Аллотіпіческіе відмінності. Вони відображають генетичні відмінності між особинами одного виду, в тому числі по аллелям даного локусу. Наприклад, у людини варіант IgG3 із залишком фенілаланіну в 436 позиції УЗ-ланцюга, названий G3m, зустрічається не у всіх індивідів, тобто являє собою аллотіп. Найчастіше аллотіпи розрізняються константної областю важких ланцюгів.
Ідіотіпіческіе відмінності. Існування різних ідіотипи антитіл обумовлено відмінностями в амінокислотної послідовності варіабельних доменів, і особливо їх гіперваріабельних ділянок. Ці ж області визначають специфічність антнгенсвязивающего центру антитіл. Індивідуальні ідіотипи антитіл зазвичай характерні для різних клонів В-клітин. Однак іноді у різних В-клітинних клонів ідіотипи антитіл можуть бути спільними.
Ефекторні функції АНТИТІЛ
Основна, первинна функція антитіл - зв'язування з антигеном. У деяких випадках воно безпосередньо веде до досягнення ефекту, наприклад, забезпечуючи нейтралізацію бактеріального токсину або запобігаючи проникнення вірусу в клітини. Однак частіше взаємодія антитіл з антигеном залишається безрезультатним, поки вони не здійснять свої вторинні, «ефекторні» функції.
Один з найбільш важливих ефекторних механізмів дії IgGl і lgG3 полягає в активації системи комплементу - групи особливих сироваткових білків, які беруть участь в запальних реакціях. Зв'язуючись з антигеном. IgM, IgGl і lgG3 здатні активувати каскад протеолітичних реакцій, здійснюваних системою комплементу. Менш ефективний в цьому відношенні lgG2; антитіла ж lgG4, IgA, IgD та IgE не активують комплемент.
До зффекторним функцій імуноглобулінів відноситься також їх виборче взаємодія з різними типами клітин за участю спеціальних рецепторів клітинної поверхні.
Клітинний рецептор ДЛЯ АНТИТІЛ
Існує три типи рецепторів клітинної поверхні для IgG
Клітинні рецептори для IgG опосередковує ряд ефекторних функцій антитіл. Перехресна зшивання антигеном антитіл Ig, пов'язаних з рецепторами, ініціює ту чи іншу біологічну активність клітини, причому різні рецептори можуть індукувати одні й ті ж активності, серед яких головні - фагоцитоз, залежна від антитіл клітинна цитотоксичність, вивільнення медіаторів та презентація антигену.
На поверхні клітин виявлені до цього часу три групи рецепторів IgG людини: FcyRI, FcyRII і FcyRIII. Всі вони мають позаклітинні домени, в значній мірі гомологічні V-областям імуноглобулінів, тобто відносяться до імуноглобулінового суперсімейство молекул, як і специфічний для IgA рецептор FcaR.
Властивості і розподіл рецепторів для IgG
Рецептор FcyRI на клітинах людини пов'язує з високим спорідненістю мономерний IgG і має більш обмежене поширення, ніж інші рецептори.
Рецептор FcyRI I експресують дуже багато клітин, часто як єдиний рецептор Ig. Він пов'язує з низькою спорідненістю IgG, причому тільки в складі імунних комплексів або агрегатів.
Рецептор FcyRIIl рясно глікозовані і експресується у формах з мовляв. масою від 50 до 80 кДа. У формі FcyRI Па його експресують макрофаги, НК-клітини і деякі Т-клітини; ця форма пов'язує мономерний, а також включений в імунний комплекс IgG з аффінність 3 год ЙП7 М "1. У формі FcyRIIIb, пов'язаної з клітинної мембраною допомогою GPI, цей рецептор експресують тільки гранулоцити; FcyRIIIb пов'язує IgG з низькою спорідненістю.
Додаткове різноманітність клітинних рецепторів для IgG
Три типи Fcy-рецепторів зустрічаються в 12 різних ізоформах, і, крім того, описаний генетичний поліморфізм для FcyRII і FcyRIIl. Поряд з цією внутрішньою гетерогенністю існує, як встановлено, й інша, обумовлена експресією даних рецепторів на клітинній поверхні у вигляді комплексів з поліпептидними ланцюгами іншого походження. Два типи таких ланцюгів ідентифіковані. Вони з'єднуються з рецепторами різних типів:
• FcyRI, аналогічно FceRI, утворює комплекс з димером вивчений ланцюгів, з'єднаних дисульфідній зв'язком,
• FcyRI I la може асоціювати з тими ж димерами р-ланцюга, або з димерами ж-ланцюга, або з гетеродімер з у-і ж-ланцюгів.
Асоційовані ланцюга, ймовірно, забезпечують експресію рецепторів на плазматичній мембрані і, крім того, важливі, мабуть, для передачі сигналу всередину клітини. У разі Fcylllb, заякорені в мембрані за допомогою GPI, ймовірно немає необхідності ні в м-, ні в ж-ланцюгах.
IgE зв'язується з двома різними клітинними Fce-рецепторами.
В даний час відомо два різних клітинних рецептора для IgE. На тучних клітинах і базофілах виявлений високоафінними «класичний» рецептор FceRI, що відноситься до імуноглобулінового суперсімейство молекул. Істотно відмінний від нього нізкоаффінний Fc-рецептор для IgE виявлено на лейкоцитах, у тому числі і на лімфоцитах. Нізкоаффінний рецептор не належить до імуноглобулінового суперсімейство, але в значній мірі гомологічен деяким лектинами тварин, наприклад лектини, що зв'язує манозу.
FceR / - високоафінними клітинний рецептор до IgE
Молекула FceRI утворена 4 поліпептидними ланцюгами. Вхідна в її склад глікозильований ос-ланцюг експонована над поверхнею клітини. Антитіла до б-ланцюга здатні блокувати зв'язування IgE з цим рецептором і самостійно індукувати вивільнення гістаміну з лейкозних базофілів щури. Вуглеводні компоненти б-ланцюга, ймовірно, захищають її від дії сироваткових протеаз, але не мають значення для зв'язування IgE і обумовленого IgE вивільнення гістаміну.
Одна в-ланцюжок і дві з'єднані дисульфідній зв'язком р-ланцюга - це важливі компоненти ару2-рецепторної одиниці. Вони необхідні для експресії рецептора на поверхні клітини і, ймовірно, для трансмембранної передачі сигналу.
Рецептор FceRI взаємодіє з С-кінцевий частиною важких ланцюгів IgE, а саме з Се2-і/ілі СЕЗ-доменами. Цей зв'язок високоспецифічний і характеризується дуже високою константою. Проте ні взаємодія рецептора з одновалентних IgE, ні зв'язування специфічного ліганда однією молекулою IgE, мабуть, не активує огрядні клітини або базофіли, оскільки при цьому не відбувається вивільнення гістаміну. Для початку дегрануляції необхідно, щоб декілька з'єднаних з клітинної поверхнею молекул IgE були перехресно пов'язані антигеном або іншими лігандами, що викликають дегрануляцію.
Вуглеводні компоненти молекули IgE, ймовірно, не беруть участь у взаємодії з FceRI; вони важливі для секреції IgE В-клітинами.
Раніше вважалося, що високоафінні рецептори для IgE є тільки на тучних клітинах і базофілах, але нещодавно встановлено, що вони можуть бути присутніми також на клітинах Лангерганса і на стовбурових клітинах.
FcfR / / - нізкоаффінний клітинний рецептор для IgE
Лімфоцитарний FceRII людини, або антиген CD23, містить типовий для мембранозв'язаних молекули трансмембранний домен, але розташований у мембрані незвично - «догори ногами», тобто З-кінцем зовні клітини. На відміну від інших Fc-рецепторів він відноситься не до імуноглобулінового суперсімейство молекул, а до філогенетично більш древньому суперсімейство тварин лектинів.
До теперішнього часу ідентифіковані, клоновані і секвенований дві форми FceRII людини, однакові за структурою позаклітинних доменів, але різні в Н-кінцевий, цитоплазматичної області. Рецептор FceRlla постійно присутній в нормі на В-клітинах, тоді як експресія FceRIIb індукується цитокіном ІЛ-4 на Т-клітинах, В-клітинах, моноцитах та еозинофілів. Часто ця експресія буває підвищеної на В-клітинах і моноцитах у хворих екземою і на лімфоцитах при сінній лихоманці.
АНАЛІЗ СТРУКТУРИ І ФУНКЦІЇ АНТИТІЛ
Отримання протеолітичних фрагментів для аналізу структури і функції антитіл
Рослинна протеаза папаїн розщеплює молекулу IgG в шарнірної області між Cyl - і Су2-доменами на два ідентичних антигензв'язуючих фрагмента Fab і один здатний кристалізуватися фрагмент, Fc. Вивчення цих фрагментів суттєво допомогло встановленню структури і функцій антитіл, оскільки дало можливість відокремити область Fab, що взаємодіє з антигеном, від області Fc, відповідальної за ефекторні функції, наприклад за фіксацію комплементу, зв'язування з моноцитами або проникнення через плаценту.
При тривалому папаіновом гідролізі від Fc-фрагмента відщеплюється фрагмент Fc ', що складається з двох неповних СУЗ-доменів. Інший фермент, часто вживаний у структурно-функціональних дослідженнях, - пепсин. Він розщеплює молекулу IgG на два великих фрагмента - F2, що включає в себе цілком обидві Fab-частини, з'єднані в шарнірних областях важких ланцюгів, і pFc ', який відповідає двом СУЗ-доменів цієї молекули.
Молекулу IgG розщеплюють і багато інші ферменти. Так, короткочасний вплив трипсином на оброблені кислотою Fc-фрагменти дозволяє виділити Су2-домен для подальшого структурно-функціонального зіставлення його з іншими субфрагментамі молекули IgG, зокрема з pFc '.
Зв'язування антитілами різноманітних антигенів забезпечують гіперваріабельні послідовності антігенраспознающіх центрів.
Амінокислотна послідовність деяких коротких ділянок вариабельной області важких та легких ланцюгів надзвичайно мінлива. У легких ланцюгах ці сегменти, названі гіперваріабельні, знаходяться поблизу 30, 50 і 95 позицій. Їх називають також ділянками, визначальними комплементарність, оскільки саме вони утворюють антигензв'язуючих центри молекули антитіла. Послідовності між гіперваріабельні сегментами названі каркасними. У V-області кожної легкої і важкої колі є по три CDR і по чотири FR.
Варіабельні області легких і важких ланцюгів просторово згорнуті так, що гіперваріабельні ділянки знаходяться близько один до одного і утворюють на поверхні молекули структуру, що зв'язує антиген. Такі сегменти розташовуються найчастіше за все на вигинах пептидного ланцюга.
У структурі антитіл ідентифіковано багато ділянок, що відповідають за ефекторні функції.
Якщо локалізація антигензв'язуючих центрів була встановлена дуже швидко, то послідовності, відповідальні за більшість ефекторних функцій, довгий час не вдавалося точно локалізувати. Деякі попередні дані були отримані в дослідах по інгібування функціональної активності антитіл їх субфрагментамі, що утворюються при ферментативному розщепленні, однак справа просувалася повільно, поки не стало можливим застосування методу сайт-направленого мутагенезу, який дозволяє викликати вибірково заміну різних амінокислотних залишків у відомій пептидної послідовності і таким чином визначати значення різних залишків для здійснення функції.
Перш за все, цей метод був використаний для вивчення механізму активації комплементу антитілами IgG. До того часу вже було відомо, що Clq взаємодіє з Су2-доменом IgG. За допомогою сайт-спрямованого мутагенезу вдалося виявити ділянку зв'язування Clq - бічні ланцюги трьох амінокислотних залишків у Су2-домені, Glu-318, Lys-320 та Lys-322. Ця послідовність, мабуть, типова для ділянок взаємодії молекул IgG з Clq.
У разі IgM механізм активації комплементу, ймовірно, інший. Вільний циркулюючий IgM в зіркоподібною конфігурації не здатний, очевидно, активувати комплемент, але набуває цю здатність після зв'язування з антигеном. За припущенням Файнстайн та ін, при зв'язуванні з полімерним або перекрестносвязанним антигеном Р2_едініци IgM відхиляються від площини свого вихідного положення так, що пентамер набуває «Крабовидную» конфігурацію, цілком помітну при електронній мікроскопії. Ці конформаційні зміни, ймовірно, оголюють кільце сайтів для зв'язування Clq, прихованих при зіркоподібною конфігурації пентамерной молекули IgM через тісне зближення сусідніх мономерів. Ділянка зв'язування Clq знаходиться в CμЗ-дoмeнe, причому його структурна локалізація аналогічна локалізації можливого сайту тієї ж специфічності в Су2-домені.
Молекули IgG взаємодіють з різноманітними клітинними Fc-рецепторами. За даними досліджень із застосуванням сайт-спрямованого мутагенезу, високоафінними рецептор FcyRI на моноцитах пов'язується зі структурним мотивом р-ланцюга, розташованим навколо залишку лейцину у позиції 235, між Су2-доменом і шарнірної областю.
Не так давно розкрито механізм взаємодії IgG материнського молока з FcRn, експресувати на кишковому епітелії новонародженого щурика; передбачається, що він близький до механізму зв'язування материнського IgG людини з hFcRn - плацентарних аналогом FcRn. Сайт у складі Fc, що зв'язує
FcRn, знаходиться на стику доменів СН2 і СНЗ. перекриваючи ділянку взаємодії зі стафілококовим білком А. Ймовірно, основне функціональне значення в цій ділянці мають три або чотири залишку гістидину: мабуть, від них залежить зв'язування IgG з FcRn при рН 6,5 і його вивільнення при рН 7,5.
Для ідентифікації сайтів молекули IgE, що зв'язуються з FceRI тучних клітин або з FceRII В-клітин, були застосовані методи генетичної інженерії. Синтез рекомбінантних пептидів, що відповідають тим чи іншим відрізкам послідовності е-ланцюга, і зіставлення їх інгібіруюшего впливу на взаємодію IgE з клітинними рецепторами дозволили встановити, що зв'язування IgE з FceRI, мабуть, опосередковано пептидом з 76 залишків між Се2 і СгЗ. тоді як FceRlI, ймовірно, розпізнає структуру, що складається з амінокислотних залишків СгЗ-доменів обох е-ланцюгів.
Отримано також деякі дані про топографію взаємодій між Fc-частиною молекули lgG і білком A Staphylococcus aureus. Сайт зв'язування знаходиться, приблизно, в області з'єднання доменів Су2 і СУЗ IgG.
АНТИТІЛА І клітинний рецептор ДЛЯ НИХ
2008
Основна функція специфічного імунної відповіді - це специфічне розпізнавання чужорідних антигенів. У розпізнаванні беруть участь молекули двох різних типів - імуноглобуліни і Т-клітинні рецептори антигенів. Структурну різноманітність цих молекул, завдяки якому вони здатні розпізнавати безліч самих різних антигенів, виникає в результаті численних генних рекомбінацій.
Імуноглобуліни представляють собою групу глікопротеїнів, які містяться в плазмі крові та в тканинній рідині у всіх ссавців. Деякі іммуноглобуліновие молекули структурно пов'язані з плазматичною мембраною В-клітин і функціонують як Антигенспецифічність рецептори. Інші присутні в плазмі або в лімфі як вільні молекули. Синтез антитіл здійснюють В-клітини, але для цього необхідний контакт з антигеном і викликане ним дозрівання В-клітин у антітелообразующіх клітини. До АОК відносяться, зокрема, секретирующие значні кількості антитіл плазматичні клітини. Мембранозв'язані імуноглобуліни незрілих В-клітин мають ту ж саму антигензв'язуючих специфічність, що і антитіла, що утворюються зрілими АОК.
ІМУНОГЛОБУЛІНИ - ОСОБЛИВА СІМЕЙСТВО БІЛКІВ
У більшості вищих ссавців виявлено п'ять класів імуноглобулінів - IgG, IgA, IgM, IgD та IgE, які різняться за розмірами молекул, заряду, амінокислотним складом і змістом вуглеводів.
Крім відмінностей між класами, існує і досить значна гетерогенність в межах кожного класу. Так, за електрофоретичною властивостям імуноглобуліни настільки різноманітні, що зустрічаються в усіх фракціях нормальної сироватки, від б до в.
Імуноглобуліни - біфункціональність молекули
Кожен імуноглобулін виконує дві функції. Одна область його молекули призначена для зв'язування з антигеном, інша здійснює так звані ефекторні функції. До них відноситься зв'язування імуноглобуліну з тканинами організму, різними клітинами імунної "системи, визначення фагоцитарної клітинами і першим компонентом комплементу при активації цієї системи з класичного шляху.
Належність імуноглобуліну до певного класу і підкласу визначається структурою важкого ланцюга /
Основна структурна одиниця імуноглобуліну будь-якого класу складається з двох однакових легенів і двох однакових важких поліпептидних ланцюгів, утримує разом дисульфідними зв'язками. Від типу важких ланцюгів залежить приналежність молекули імуноглобуліну до того чи іншого класу і підкласу. Так, у людини чотири підкласу igG мають важкі ціп »відповідно г1, г2, г3 і Г4; всі вони виявляються імунохімічних як г-ланцюга, але незначно відрізняються один від одного.
До 1, 2, 3 і 4 підкласами IgG належить відповідно близько 66%, 23%, 7% і 4% загального числа молекул цього класу. Відомі також два підкласи IgA, але підкласів IgM, IgD та IgE людини поки не виявлено. Різноманітність класів і підкласів імуноглобулінів обумовлено ізотіпіческой мінливістю їх молекул.
У процесі еволюції підкласи імуноглобулінів виникли, мабуть, пізніше класів. Тому підкласи IgG людини дуже сильно відрізняються від чотирьох підкласів IgG, ідентифікованих у миші.
У кожного класу імуноглобулінів свій набір функцій.
Всі імуноглобуліни - це глікопротеїном; вміст вуглеводів в них варіює від 2-3% у IgG до 12-14% у IgM, IgD та IgE.
IgG. Це головний ізотип Ig нормальної сироватки людини; на його частку припадає 70-75% загальної кількості сироваткових іммуноглобулінов.Молекула IgG представляє собою четирехцепочечний мономер з коефіцієнтом седиментації 7S і мол. масою 146 кДа. При цьому білки igG3 декілька більше білків інших підкласів через злегка більшою за розмірами г3-ланцюга. Імуноглобуліни класу G рівномірно розподілені між внутрішньо-і позасудинним пулами і становлять більшість антитіл вторинної імунної відповіді, а також основну частину антитоксинів. Крім того, саме IgG забезпечують несприйнятливість дитини до інфекцій в перші кілька місяців життя. У людини антитіла всіх підкласів IgG проникають через плаценту в організм плоду, створюючи напружений пасивний імунітет на весь неонатальний період. У ссавців тих видів, для яких характерна передача материнського імуноглобуліну потомству тільки після народження, наприклад у свині, lgG, що надходить з молоком, вибірково проникає з шлунково-кишкового тракту в кровотік новонародженого.
IgM. До цього класу належить приблизно 10% загального пулу імуноглобулінів сироватки. Молекула IgM представляє собою пентамер основний четирехцепочечной одиниці. Окрема важка ланцюг має мовляв. масу -65 кДа, а вся молекула - 970 кДа. Антитіла цього класу містяться переважно у внутрішньосудинному пулі імуноглобулінів і домінують в якості «ранніх» антитіл, частіше за все при імунній відповіді на складні антигенним складом патогенні мікроорганізми.
IgA. Білки цього класу становлять 15-20% загальної кількості імуноглобулінів у сироватці людини, де вони більш ніж на 80% представлені у вигляді мономеру - четирехцепочечной одиниці. Проте у сироватці більшості інших ссавців IgA присутня здебільшого в полімерній формі, найчастіше за все як димер четирехцепочечной одиниці. IgA - це головний клас імуноглобулінів серозно-слизових секретів, таких як слина, молозиво і молоко, а також відокремлюваного слизової оболонки дихальних і сечостатевих шляхів.
Секреторні IgA відносяться до підкласу IgA I або IgA2 і представлені в основному димерной формою з коефіцієнтом седиментації 11S і мол. масою 385 кДа. Вони присутні у великій кількості в серозно-слизових секрети, де пов'язані з іншим білком, званим секреторне компонентом.
IgD. Цей клас становить менше 1% всіх імуноглобулінів плазми, але рясно представлений на мембрані багатьох В-клітин. Біологічна роль даного класу імуноглобулінів до кінця не відома. Імовірно він бере участь в антиген-залежною диференціювання лімфоцитів.
IgE. Концентрація цього класу імуноглобулінів у сироватці ісчезаюше мала, але він виявляється на поверхневій мембрані базофілів і тучних клітин у будь-якої людини. Крім того, IgE сенсибілізовані клітини слизових оболонок, зокрема носової порожнини, бронхів і кон'юнктиви. Можливо, IgE мають істотне значення в ангігельмінтозном імунітет, проте в розвинених країнах з ними найчастіше пов'язаний патогенез алергічних захворювань, наприклад бронхіальної астми і сінної лихоманки.
БУДОВА АНТИТІЛ
Основна четирехцепочечная структурна одиниця іммуноглобулінових молекул утворена поліпептидними ланцюгами двох різних типів. Менші за розмірами ланцюги мають мовляв. масу 25 кДа і однакові у всіх класів, тоді як більш крупні ланцюги, мовляв. масою 50-77 кДа, структурно різні в різних класів і підкласів імуноглобулінів. Поліпептидні ланцюги утримуються разом ковалентними і нековалентними зв'язками.
Кожен ланцюг містить варіабельна і константну області.
У більшості хребетних легкі ланцюги існують у двох різних ізотопічних формах, визначених каппа і лямбда. У молекулі імуноглобуліну можуть об'єднуватися пари легких і важких ланцюгів будь-якого типу, але обидві ланцюга в парі ставляться до одного типу.
Як встановили Хільшманн, Крейг і ін, легкі ланцюги складаються з двох різних областей. З-кінцева половина ланцюга однакова в легких ланцюгів всіх типів; вона названа константної, або CL-областю. У той же час Н-кінцева половина цього ланцюга має безліч варіантів амінокислотної послідовності, через що названа вариабельной, або VL-областю.
Молекули lgG мають «типову» для антитіл структуру.
У якості «типового» антитіла можна розглядати молекулу IgG. У ній є дві внутрііепочечние днсульфндние зв'язку в кожній легкого ланцюга - по одній у вариабельной і константної областях - і чотири таких зв'язку в кожній тяжкій ланцюга, яка вдвічі довше легкою. Кожна дисульфідний зв'язок замикає пептидную петлю з 60-70 амінокислотних залишків; при порівнянні амінокислотних послідовностей цих петель виявляється дивно висока ступінь їх гомології. В основному тому кожна поліпептидний ланцюг імуноглобуліну утворює кілька глобулярних доменів з вельми схожою вторинної та третинної структурою.
Пептидний петля, замкнута дисульфідній зв'язком, - це центральна частина «домену», в якому всього налічується приблизно 110 амінокислотних залишків. Як в легенях, так і у важких ланцюгах перші від Н-кінця домени утворені відповідно варіабельними областями Vl і Vh. Важкі ланцюги lgG, IgA н IgD мають ще три домену - СН1, СН2 і Сн8, складових константну область. У колах безпосередньо за СН1 слід один додатковий домен, тому С-кінцеві домени важких ланцюгів IgM та IgE гомологічних СНЗ-домену IgG.
Модель молекули IgGl з зображенням глобулярних доменів важкої і легкої ланцюгів. Зверніть увагу на взаємне зближення доменів СНЗ і поділ доменів СН2, між якими розташовані вуглеводні компоненти. На цьому малюнку дисульфідні зв'язки між Н-і L-ланцюгами не показані.
За даними рентгеноструктурного аналізу вдалося реконструювати б-вуглецевий скелет і побудувати комп'ютерні моделі цілих молекул IgG. Модельні IgG мають вигляд Y-і Т-подібних структур, та аналогічні форми IgG виявлено за допомогою електронної мікроскопії.
У Fab-області молекули імуноглобуліну гомологічні домени легких і важких ланцюгів розташовуються парами; СУЗ-домени двох важких ланцюгів також в парі, але Су2-домени розділені вуглеводними компонентами.
Незважаючи на структурну подібність гомологічних доменів, Міждомена взаємодії в різних парах істотно розрізняються. Наприклад, варіабельні домени контактують один з одним шарами, що складаються з трьох сегментів ланцюга, а константні - шарами з чотирьох сегментів. Модель молекули IgGl загалом адекватно відображає структуру елементарних одиниць у складі імуноглобулінів всіх ізотипів, проте кожен клас і підклас має свої характерні відмінності в деталях будови.
IgG. Чотири підкласу IgG людини лише злегка розрізняються за амінокислотної послідовності важких ланцюгів. Цими відмінностями, що відносяться в основному до шарнірної області, обумовлені ізотіпіческіе варіації розташування і числа межцепочечних дисульфідних зв'язків. З чотирьох підкласів найбільш вираженою структурною особливістю - подовженою шарнірної областю - має lgG3, чим пояснюється його більш висока мовляв. маса і, почасти, підвищена біологічна активність.
IgM. У людини IgM зазвичай виявляється у вигляді пентамера основний четирехцепочечной структурної одиниці. Відмінність його м-кола від пана ланцюгів IgG складається в іншій амінокислотної послідовності і наявності додаткового константного домену з С-кінцевим пептидом з 18 амінокислотних залишків. Субодиниці пентамера з'єднані дисульфідними зв'язками між З ^ З-доменами і, ймовірно, між С-кінцевими пептидами. За даними електронної мікроскопії молекула IgM має щільно складений центр, від якого розходяться п'ять гілок.
На мікрофотографіях антитіла IgM, зв'язавшись з бактеріальним джгутиком, видно в «крабовидної» конфігурації. Така форма молекули IgM свідчить про те, що важкі ланцюги в області між Cμ2 і CμЗ можуть легко згинатися, хоча за структурою ця область не гомологічна шарнірної області IgG. Взаємне розташування різних частин молекули IgM, що прийняла «Крабовидную» конфігурацію, мабуть, пов'язано з активацією нею комплементу.
Молекулу IgM характеризують ще дві властивості: численні приєднані до м-ланцюга олігосахариди і додаткова пептидна J-ланцюг, яка, ймовірно, бере участь у полімеризації мономерних одиниць, що передує виходу IgM з синтезуючої його клітки. J-ланцюг представляє собою поліпептид з 137 амінокислотних залишків, що утворить домен імуноглобулінового типу. Кожна молекула IgM містить тільки одну J-ланцюг. Вона з'єднана дисульфідними зв'язками з С-кінцевими. складаються з 18 амінокислотних залишків пептидами важких ланцюгів окремих мономерів. Є спостереження, що в клітинах, які секретують IgM переважно у формі гексамери, відсутні вільні J-ланцюга.
IgA. Складена з 472 амінокислотних залишків б-ланцюг згортається з утворенням чотирьох доменів: Vh, Ccd, Сос2 і СосЗ. Аналогічно IgM важка ланцюг IgA містить додатковий С-кінцевий пептид з 18 амінокислотних залишків з залишком цнстеіна в передостанній позиції. Цей залишок здатний ковалентно взаємодіяти з J-ланцюгом, що з'єднує дві молекули з утворенням димеру. На електронних мікрофотографіях димери IgA виглядають як подвійні Х-форми, що свідчить про з'єднання двох мономерних субодиниць кінець-в-кінець і про участь у цьому з'єднанні С-кінцевих областей САЗ.
Секреторний IgA представлений головним чином димерной формою з коефіцієнтом седиментації 11S. Повністю зібрана молекула складається з двох мономерів IgA. одного секреторного компонента і однієї J-ланцюга. Як всі ці пептидні ланцюги пов'язані між собою, до кінця не ясно. На противагу J-ланцюга секреторний компонент синтезується не в плазматичних, а в епітеліальних клітинах. Молекули IgA, що утримуються в димерной конфігурації J-ланцюгом і секретуються субепітеліальний плазматичними клітинами слизових оболонок, при проходженні через епітеліальний покрив активно пов'язують секреторний компонент. Він сприяє доставці антитіл slgA в виділення організму, а також захищає ці антитіла від протеолізу.
Переважаючий підклас IgA, як у сироватці, так і в виділеннях організму, - це IgAl. Однак у просвіті товстої кишки близько 60% IgA становить підклас lgA2. Багато бактерій в мікрофлорі верхніх дихальних шляхів, пристосовані до умов існування, виділяють протеази, що розщеплюють IgAl.
IgD. До IgD відноситься менше 1% імуноглобулінів сироватки. Цей білок набагато більш чутливий до протеолізу, ніж IgGI, IgG2, IgA або IgM і, крім того, виявляє тенденцію до спонтайному протеолнзу. Мабуть, його д-ланцюга утримуються разом всього однієї дисульфідній зв'язком і з'єднані з великою кількістю вуглеводів ланцюгів.
IgE. Молекула IgE складається з більших е-ланцюгів, що містять більше число амінокислотних залишків і утворюють п'ять доменів.
МІЖ молекули антитіл МОЖЛИВІ ІЗОТІПІЧЕСКІЕ, АЛЛОТІПІЧЕСКІЕ І ідіотіпіческіе ВІДМІННОСТІ в амінокислотну послідовність
Ізотпіческіе відмінності. Гени ізотіпіческіх варіантів антитіл у нормі присутні в геномі всіх представників даного виду. Наприклад, у геномі кожної людини є одночасно гени га-, г2-, г3-, Г4-, м-, б'-, б2-, д-, е-, до-і л-ланцюгів, що представляють собою тому ізотипи.
Аллотіпіческіе відмінності. Вони відображають генетичні відмінності між особинами одного виду, в тому числі по аллелям даного локусу. Наприклад, у людини варіант IgG3 із залишком фенілаланіну в 436 позиції УЗ-ланцюга, названий G3m, зустрічається не у всіх індивідів, тобто являє собою аллотіп. Найчастіше аллотіпи розрізняються константної областю важких ланцюгів.
Ідіотіпіческіе відмінності. Існування різних ідіотипи антитіл обумовлено відмінностями в амінокислотної послідовності варіабельних доменів, і особливо їх гіперваріабельних ділянок. Ці ж області визначають специфічність антнгенсвязивающего центру антитіл. Індивідуальні ідіотипи антитіл зазвичай характерні для різних клонів В-клітин. Однак іноді у різних В-клітинних клонів ідіотипи антитіл можуть бути спільними.
Ефекторні функції АНТИТІЛ
Основна, первинна функція антитіл - зв'язування з антигеном. У деяких випадках воно безпосередньо веде до досягнення ефекту, наприклад, забезпечуючи нейтралізацію бактеріального токсину або запобігаючи проникнення вірусу в клітини. Однак частіше взаємодія антитіл з антигеном залишається безрезультатним, поки вони не здійснять свої вторинні, «ефекторні» функції.
Один з найбільш важливих ефекторних механізмів дії IgGl і lgG3 полягає в активації системи комплементу - групи особливих сироваткових білків, які беруть участь в запальних реакціях. Зв'язуючись з антигеном. IgM, IgGl і lgG3 здатні активувати каскад протеолітичних реакцій, здійснюваних системою комплементу. Менш ефективний в цьому відношенні lgG2; антитіла ж lgG4, IgA, IgD та IgE не активують комплемент.
До зффекторним функцій імуноглобулінів відноситься також їх виборче взаємодія з різними типами клітин за участю спеціальних рецепторів клітинної поверхні.
Клітинний рецептор ДЛЯ АНТИТІЛ
Існує три типи рецепторів клітинної поверхні для IgG
Клітинні рецептори для IgG опосередковує ряд ефекторних функцій антитіл. Перехресна зшивання антигеном антитіл Ig, пов'язаних з рецепторами, ініціює ту чи іншу біологічну активність клітини, причому різні рецептори можуть індукувати одні й ті ж активності, серед яких головні - фагоцитоз, залежна від антитіл клітинна цитотоксичність, вивільнення медіаторів та презентація антигену.
На поверхні клітин виявлені до цього часу три групи рецепторів IgG людини: FcyRI, FcyRII і FcyRIII. Всі вони мають позаклітинні домени, в значній мірі гомологічні V-областям імуноглобулінів, тобто відносяться до імуноглобулінового суперсімейство молекул, як і специфічний для IgA рецептор FcaR.
Властивості і розподіл рецепторів для IgG
Рецептор FcyRI на клітинах людини пов'язує з високим спорідненістю мономерний IgG і має більш обмежене поширення, ніж інші рецептори.
Рецептор FcyRI I експресують дуже багато клітин, часто як єдиний рецептор Ig. Він пов'язує з низькою спорідненістю IgG, причому тільки в складі імунних комплексів або агрегатів.
Рецептор FcyRIIl рясно глікозовані і експресується у формах з мовляв. масою від 50 до 80 кДа. У формі FcyRI Па його експресують макрофаги, НК-клітини і деякі Т-клітини; ця форма пов'язує мономерний, а також включений в імунний комплекс IgG з аффінність 3 год ЙП7 М "1. У формі FcyRIIIb, пов'язаної з клітинної мембраною допомогою GPI, цей рецептор експресують тільки гранулоцити; FcyRIIIb пов'язує IgG з низькою спорідненістю.
Додаткове різноманітність клітинних рецепторів для IgG
Три типи Fcy-рецепторів зустрічаються в 12 різних ізоформах, і, крім того, описаний генетичний поліморфізм для FcyRII і FcyRIIl. Поряд з цією внутрішньою гетерогенністю існує, як встановлено, й інша, обумовлена експресією даних рецепторів на клітинній поверхні у вигляді комплексів з поліпептидними ланцюгами іншого походження. Два типи таких ланцюгів ідентифіковані. Вони з'єднуються з рецепторами різних типів:
• FcyRI, аналогічно FceRI, утворює комплекс з димером вивчений ланцюгів, з'єднаних дисульфідній зв'язком,
• FcyRI I la може асоціювати з тими ж димерами р-ланцюга, або з димерами ж-ланцюга, або з гетеродімер з у-і ж-ланцюгів.
Асоційовані ланцюга, ймовірно, забезпечують експресію рецепторів на плазматичній мембрані і, крім того, важливі, мабуть, для передачі сигналу всередину клітини. У разі Fcylllb, заякорені в мембрані за допомогою GPI, ймовірно немає необхідності ні в м-, ні в ж-ланцюгах.
IgE зв'язується з двома різними клітинними Fce-рецепторами.
В даний час відомо два різних клітинних рецептора для IgE. На тучних клітинах і базофілах виявлений високоафінними «класичний» рецептор FceRI, що відноситься до імуноглобулінового суперсімейство молекул. Істотно відмінний від нього нізкоаффінний Fc-рецептор для IgE виявлено на лейкоцитах, у тому числі і на лімфоцитах. Нізкоаффінний рецептор не належить до імуноглобулінового суперсімейство, але в значній мірі гомологічен деяким лектинами тварин, наприклад лектини, що зв'язує манозу.
FceR / - високоафінними клітинний рецептор до IgE
Молекула FceRI утворена 4 поліпептидними ланцюгами. Вхідна в її склад глікозильований ос-ланцюг експонована над поверхнею клітини. Антитіла до б-ланцюга здатні блокувати зв'язування IgE з цим рецептором і самостійно індукувати вивільнення гістаміну з лейкозних базофілів щури. Вуглеводні компоненти б-ланцюга, ймовірно, захищають її від дії сироваткових протеаз, але не мають значення для зв'язування IgE і обумовленого IgE вивільнення гістаміну.
Одна в-ланцюжок і дві з'єднані дисульфідній зв'язком р-ланцюга - це важливі компоненти ару2-рецепторної одиниці. Вони необхідні для експресії рецептора на поверхні клітини і, ймовірно, для трансмембранної передачі сигналу.
Рецептор FceRI взаємодіє з С-кінцевий частиною важких ланцюгів IgE, а саме з Се2-і/ілі СЕЗ-доменами. Цей зв'язок високоспецифічний і характеризується дуже високою константою. Проте ні взаємодія рецептора з одновалентних IgE, ні зв'язування специфічного ліганда однією молекулою IgE, мабуть, не активує огрядні клітини або базофіли, оскільки при цьому не відбувається вивільнення гістаміну. Для початку дегрануляції необхідно, щоб декілька з'єднаних з клітинної поверхнею молекул IgE були перехресно пов'язані антигеном або іншими лігандами, що викликають дегрануляцію.
Вуглеводні компоненти молекули IgE, ймовірно, не беруть участь у взаємодії з FceRI; вони важливі для секреції IgE В-клітинами.
Раніше вважалося, що високоафінні рецептори для IgE є тільки на тучних клітинах і базофілах, але нещодавно встановлено, що вони можуть бути присутніми також на клітинах Лангерганса і на стовбурових клітинах.
FcfR / / - нізкоаффінний клітинний рецептор для IgE
Лімфоцитарний FceRII людини, або антиген CD23, містить типовий для мембранозв'язаних молекули трансмембранний домен, але розташований у мембрані незвично - «догори ногами», тобто З-кінцем зовні клітини. На відміну від інших Fc-рецепторів він відноситься не до імуноглобулінового суперсімейство молекул, а до філогенетично більш древньому суперсімейство тварин лектинів.
До теперішнього часу ідентифіковані, клоновані і секвенований дві форми FceRII людини, однакові за структурою позаклітинних доменів, але різні в Н-кінцевий, цитоплазматичної області. Рецептор FceRlla постійно присутній в нормі на В-клітинах, тоді як експресія FceRIIb індукується цитокіном ІЛ-4 на Т-клітинах, В-клітинах, моноцитах та еозинофілів. Часто ця експресія буває підвищеної на В-клітинах і моноцитах у хворих екземою і на лімфоцитах при сінній лихоманці.
АНАЛІЗ СТРУКТУРИ І ФУНКЦІЇ АНТИТІЛ
Отримання протеолітичних фрагментів для аналізу структури і функції антитіл
Рослинна протеаза папаїн розщеплює молекулу IgG в шарнірної області між Cyl - і Су2-доменами на два ідентичних антигензв'язуючих фрагмента Fab і один здатний кристалізуватися фрагмент, Fc. Вивчення цих фрагментів суттєво допомогло встановленню структури і функцій антитіл, оскільки дало можливість відокремити область Fab, що взаємодіє з антигеном, від області Fc, відповідальної за ефекторні функції, наприклад за фіксацію комплементу, зв'язування з моноцитами або проникнення через плаценту.
При тривалому папаіновом гідролізі від Fc-фрагмента відщеплюється фрагмент Fc ', що складається з двох неповних СУЗ-доменів. Інший фермент, часто вживаний у структурно-функціональних дослідженнях, - пепсин. Він розщеплює молекулу IgG на два великих фрагмента - F2, що включає в себе цілком обидві Fab-частини, з'єднані в шарнірних областях важких ланцюгів, і pFc ', який відповідає двом СУЗ-доменів цієї молекули.
Молекулу IgG розщеплюють і багато інші ферменти. Так, короткочасний вплив трипсином на оброблені кислотою Fc-фрагменти дозволяє виділити Су2-домен для подальшого структурно-функціонального зіставлення його з іншими субфрагментамі молекули IgG, зокрема з pFc '.
Зв'язування антитілами різноманітних антигенів забезпечують гіперваріабельні послідовності антігенраспознающіх центрів.
Амінокислотна послідовність деяких коротких ділянок вариабельной області важких та легких ланцюгів надзвичайно мінлива. У легких ланцюгах ці сегменти, названі гіперваріабельні, знаходяться поблизу 30, 50 і 95 позицій. Їх називають також ділянками, визначальними комплементарність, оскільки саме вони утворюють антигензв'язуючих центри молекули антитіла. Послідовності між гіперваріабельні сегментами названі каркасними. У V-області кожної легкої і важкої колі є по три CDR і по чотири FR.
Варіабельні області легких і важких ланцюгів просторово згорнуті так, що гіперваріабельні ділянки знаходяться близько один до одного і утворюють на поверхні молекули структуру, що зв'язує антиген. Такі сегменти розташовуються найчастіше за все на вигинах пептидного ланцюга.
У структурі антитіл ідентифіковано багато ділянок, що відповідають за ефекторні функції.
Якщо локалізація антигензв'язуючих центрів була встановлена дуже швидко, то послідовності, відповідальні за більшість ефекторних функцій, довгий час не вдавалося точно локалізувати. Деякі попередні дані були отримані в дослідах по інгібування функціональної активності антитіл їх субфрагментамі, що утворюються при ферментативному розщепленні, однак справа просувалася повільно, поки не стало можливим застосування методу сайт-направленого мутагенезу, який дозволяє викликати вибірково заміну різних амінокислотних залишків у відомій пептидної послідовності і таким чином визначати значення різних залишків для здійснення функції.
Перш за все, цей метод був використаний для вивчення механізму активації комплементу антитілами IgG. До того часу вже було відомо, що Clq взаємодіє з Су2-доменом IgG. За допомогою сайт-спрямованого мутагенезу вдалося виявити ділянку зв'язування Clq - бічні ланцюги трьох амінокислотних залишків у Су2-домені, Glu-318, Lys-320 та Lys-322. Ця послідовність, мабуть, типова для ділянок взаємодії молекул IgG з Clq.
У разі IgM механізм активації комплементу, ймовірно, інший. Вільний циркулюючий IgM в зіркоподібною конфігурації не здатний, очевидно, активувати комплемент, але набуває цю здатність після зв'язування з антигеном. За припущенням Файнстайн та ін, при зв'язуванні з полімерним або перекрестносвязанним антигеном Р2_едініци IgM відхиляються від площини свого вихідного положення так, що пентамер набуває «Крабовидную» конфігурацію, цілком помітну при електронній мікроскопії. Ці конформаційні зміни, ймовірно, оголюють кільце сайтів для зв'язування Clq, прихованих при зіркоподібною конфігурації пентамерной молекули IgM через тісне зближення сусідніх мономерів. Ділянка зв'язування Clq знаходиться в CμЗ-дoмeнe, причому його структурна локалізація аналогічна локалізації можливого сайту тієї ж специфічності в Су2-домені.
Молекули IgG взаємодіють з різноманітними клітинними Fc-рецепторами. За даними досліджень із застосуванням сайт-спрямованого мутагенезу, високоафінними рецептор FcyRI на моноцитах пов'язується зі структурним мотивом р-ланцюга, розташованим навколо залишку лейцину у позиції 235, між Су2-доменом і шарнірної областю.
Не так давно розкрито механізм взаємодії IgG материнського молока з FcRn, експресувати на кишковому епітелії новонародженого щурика; передбачається, що він близький до механізму зв'язування материнського IgG людини з hFcRn - плацентарних аналогом FcRn. Сайт у складі Fc, що зв'язує
FcRn, знаходиться на стику доменів СН2 і СНЗ. перекриваючи ділянку взаємодії зі стафілококовим білком А. Ймовірно, основне функціональне значення в цій ділянці мають три або чотири залишку гістидину: мабуть, від них залежить зв'язування IgG з FcRn при рН 6,5 і його вивільнення при рН 7,5.
Для ідентифікації сайтів молекули IgE, що зв'язуються з FceRI тучних клітин або з FceRII В-клітин, були застосовані методи генетичної інженерії. Синтез рекомбінантних пептидів, що відповідають тим чи іншим відрізкам послідовності е-ланцюга, і зіставлення їх інгібіруюшего впливу на взаємодію IgE з клітинними рецепторами дозволили встановити, що зв'язування IgE з FceRI, мабуть, опосередковано пептидом з 76 залишків між Се2 і СгЗ. тоді як FceRlI, ймовірно, розпізнає структуру, що складається з амінокислотних залишків СгЗ-доменів обох е-ланцюгів.
Отримано також деякі дані про топографію взаємодій між Fc-частиною молекули lgG і білком A Staphylococcus aureus. Сайт зв'язування знаходиться, приблизно, в області з'єднання доменів Су2 і СУЗ IgG.