Зміст

Вступ

1. Будова і властивості антитіл

2. Характеристика імуноглобулінів різних класів

2.1 Імуноглобулін А

2.2 Імуноглобулін Е

2.3 Імуноглобулін G

2.4 Імуноглобулін М

Висновок

Список використаних джерел

Вступ

Імуноглобуліни (антитіла) мають здатність специфічно з'єднуватись з антигеном і є найважливішими молекулами імунологічної системи. Тому докладне вивчення їх будови, властивостей і утворення є передумовою розуміння імунологічних механізмів.

Є чотири риси гуморальної імунної відповіді, що вражають і, на перший погляд, взаємно виключають одна одну:

1) універсальність: антитіла можуть бути виробленими проти будь-якого хімічного угрупування. Важко уявити, скільки повинно бути варіантів антитіл, якщо вважати, що кожний антиген потребує окремого антитіла;

2) специфічність: антитіла розрізняють о- чи р-положення функціональних груп, стереоізомери, білки, що відрізняються на один амінокислотний залишок;

3) гетерогенність: на один антиген виробляється багато типів (популяцій) антитіл, інколи більше 100 на одну антигенну детермінанту;

4) поліфункціональність: одне антитіло здатне зв'язувати більш, ніж один антиген.

1. Будова і властивості антитіл

Імуноглобуліни знаходяться в біологічних рідинах всіх хребетних. Молекула імуноглобуліну збудована з чотирьох поліпептидних ланцюгів (рис. 1): 2 легких L (light) і 2 важких Н (heavy), поєднаних між собою дисульфідними зв'язками. Залежно від відмінностей будови важких ланцюгів: а (альфа), 8 (дельта), є (епсілон), у (гамма), і \х (мю), імуноглобуліни можна розділити відповідно на 5 класів: IgA, IgD, IgE, IgG, IgM (табл. 1). Легкі ланцюги можуть існувати у двох варіантах: типу к (каппа) і типу λ (лямбда). Відповідно до незначної різниці у будові важких ланцюгів у межах одного класу виділяють підкласи, наприклад igGl, IgG2, IgG3, IgG4. Існують аналогічні різновиди легких ланцюгів λ. Такі варіанти будови ланцюгів важких (класи, підкласи) і легких (типи, підтипи) називаються ізотипічними варіантами антитіл. Імуноглобуліни можуть існувати як в мономерпій (чотири ланцюги), так і в полімерній формі. IgA у сироватці крові присутній в основному як мономер, а в виділеннях екзокринних залоз - як димер. Натомість IgM завжди є у формі пентамеру (рис. 2). Полімерні форми мають додатковий зв'язуючий поліпептидний ланцюг J (joining). Він є білком з масою 15 kDa, що містить 8 залишків цистеїну. В утворенні полімерних форм бере участь сульфгідрильна оксидаза, що окислює групу SH. Ланцюг J не є необхідним для виникнення полімерних форм імуноглобулінів, оскільки можна виявити полімери імуноглобулінів, позбавлені ланцюга J. Його відсутність не впливає на утворення гексамерів замість пентамерів IgM. Ланцюг J не має нічого спільного з геном (або ділянкою) j, що кодує відтинок змінної частини легкого або важкого ланцюга.

У легких і важких ланцюгах антитіл можна виділити змінні частини (V), що лежать у кінцевому N відрізку (вільні амінні групи поліпептидних ланцюгів), а також постійні частини (С), що займають С-кінці (вільні карбоксильні групи поліпептидних ланцюгів).

Рис. 1. Схема будови імуноглобуліму. Fab - фрагмент, що зв'язує антиген, Fc - кристалізуючий фрагмент, V- варіабельна частина, С-стабільна частина, S-S - дисульфідні містки. Пунктиром позначено місця гідролізу папаїном і пепсином

У результаті дії папаїну молекула IgG розпадається на два фрагменти Fab (який містить центри, що зв'язують антиген) і на фрагмент Fc (рис. 1). Частина важкого ланцюга, що міститься у фрагменті Fab, позначається символом Fd. Фрагмент антитіла, що зв'язує антиген, називається паратопом. Він просторово відповідає антигенній детермінанті - епітопу. Близько від місця розщеплення під дією папаїну знаходиться так звана рухлива ділянка, що робить можливим зміни кутів розташування Fab по відношенню до себе і до Fc. У цій ділянці знаходяться дисульфідні зв'язки, що з'єднують обидва важкі ланцюги між собою. їх може бути від 2 (IgGl) до 11 (IgG3). У фрагменті Fc антитіл знаходяться ділянки, відповідальні за активацію комплементу, а також за зв'язування з клітинними рецепторами для фрагмента Fc антитіл (FcR).

Внаслідок гідролізу IgG, пепсином утворюється фрагмент F(ab')., і фрагмент Fc'. Руйнування дисульфідного звязку в фрагменті F(ab') призводить до утворення 2 фрагментів Fab'. До складу фрагментів Fab, Fab', F(ab')₂ входять цілі легкі ланцюги і фрагменти важких ланцюгів зі змінною ділянкою і частиною незмінної ділянки. Так званий фрагмент Fv складається виключно із змінних частин важкого і легкого ланцюга.

Специфічність антитіла безпосередньо залежить від просторової конфігурації змінних ділянок важких і легких ланцюгів. Ця конфігурація залежить від порядкового розміщення амінокислот у цих частинах ланцюгів. Змінні ділянки, що входять до складу фрагмента Fab антитіл, різні в антитіл, що зв'язують різні епітопи, а незмінні ділянки однакові у всіх антитіл даного класу і підкласу.

Серед антитіл одної специфічності, що зв'язують той самий епітоп, можуть ще бути відмінності за рівнем відповідності, тобто спорідненості антитіла до антигену. Від рівня цієї відповідності залежить сила зв'язування антигену антитілом.

Антитіла, що реагують перехресно, - це такі антитіла, які зв'язують як антиген А, так і антиген В. Причиною цього може бути подібність епітопів антигенів або те, що антигени мають багато різних епітопів, а частина їх однакова для обох антигенів. Цьому сприяє факт певної еластичності ділянки, що зв'язує антиген, яка може пристосуватися до дещо просторово різних антигенів.

Рис. 2. Мономерна форма і полімерні форми імуноглобулінів

Змінна частина кожного з ланцюгів складається з трьох ділянок дуже змінних і з чотирьох різних ділянок, які прилягають до них (frame region - FR). Антитіла різної специфічності в основному відрізняються послідовністю амінокислот у дуже змінних ділянках. Ці ділянки визначають специфічність антитіл, бо вони власне утворюють місце зв'язування антигену. З цього приводу ці ділянки деколи називають регіонами, що визначають відповідність (complementarity determining regions - CDR). Ці ділянки є ніби "гарячими" місцями імуноглобулінів (рис. 3, 4).

Таблиця 1

Основні властивості імуноглобулінів різних класів у людини

В традиційних викладах і схемах у підручниках місце зв'язування антигену в молекулі імуноглобуліну представляється як рівчик або кишеня, в яку занурений антиген. Однак кристалографічні дослідження з використанням рентгенівського випромінювання змінили точку зору на це питання. Як виявилось, тільки дуже малі антигени після зв'язування з антитілом можуть бути заглиблені у ділянку Fab. При зв'язуванні великих білкових антигенів поверхня контакту між фрагментом Fab антитіла і антигеном розтягнута і більш плоска, хоч має багато нерівностей. Деколи навіть можна побачити на поверхні фрагмента Fab виступи, що входять в молекули антигену. "Малий" антиген, наприклад флюоресцеїн, може бути заглиблений у фрагмент Fab на 94 %, а деякі великі білкові антигени контактують з молекулою антитіла лише кількома процентами своєї поверхні.

Детальні дослідження зв'язування мишачим антитілом великого білкового антигену (лізоцим курячого яйця) показали, що антитіло контактує з антигеном через 17 амінокислот. З них 10 належало важкому ланцюгу, а 6 - легкому. Вони належали до всіх дуже змінних ділянок антитіла, а особливо до ділянки CDR3 важкого ланцюга. Дві амінокислоти належали також до ділянок "зрізу". Площа контакту близько 7,5 нм², що становило 11 % доступної поверхні антигену.

Тепер вважають, що лише зв'язування антигену певного імуноглобуліну може в деяких випадках зв'язувати два цілком різні епітопи у двох різних "закутках" цього місця. Це відкриття похитнуло один з дотеперішніх канонів імунології, який вважав, що один імуноглобулін може зв'язувати тільки один специфічний епітоп.

Завдяки повторенню лінійної послідовності амінокислот як легкі, так і важкі ланцюги містять так звані гомологічні зони або домени, які охоплюють близько 110 амінокислот і петлі, закриті дисульфідними зв'язками (близько 60 амінокислот). Змінні ділянки легких і важких ланцюгів і стабільні ділянки легких ланцюгів містять тільки по одному домену. Постійні ділянки важких ланцюгів IgA, IgG, IgD містять по 3 домени, a IgE, IgM no чотири домени, оскільки замість рухливої ділянки останні імуноглобулі-ни мають додатковий домен.

Домени незмінних ділянок мають характерну конфігурацію, яку називають складкою Ig. Вона складається з розташованих паралельно двох "гофре" β, з'єднаних дисульфідним зв'язком, одне з яких містить 3, а друге - 4 пасма β. Домени змінних ділянок мають 8 пасм β замість 7.

Рис. 3. Імуноглобулін. З лівого боку схеми у варіабельних частинах тяжких і легких ланцюгів позначено гіперваріабельні регіони (CDR) - темні поля і регіони зрізу -світлі поля, які прилягають до ділянок CDR. З правого боку схеми позначено відрізки, які відповідають генам У, D і J, котрі кодують варіабельні частини. У стабільних частинах позначено гомологічні зони, тобто домени, один для легкого ланцюга (С_;) і три для тяжкого ланцюга (С_Н1, С_І{2 і С_ІП). Н - регіон завіс.