А.А. Ярилин - Иммунология (1112185), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Учитывая постепенное убывание вкладамономеров во взаимодействие с активным центром, можно заключить, чтосуждения о границах эпитопа и его размерности весьма относительны.Анализ специфичности антител, образуемых одним организмом, а такжемоноклональных антител, получаемых при иммунизации одного животного, показывает, что против одного эпитопа образуется широкий спектрразных антител. Это еще раз подчеркивает относительность представленийоб эпитопной структуре антигенов и невозможность однозначной локализации эпитопов. Эпитопная структура представится еще более размытой,если учесть различия в индивидуальной реакции на антиген различныхпредставителей одного или разных видов животных. Это отсутствие жесткого соответствия между структурами эпитопов и активных центров становится более понятным, если учесть, что в основе механизма формирования антигенраспознающего репертуара рецепторов лимфоцитов лежатслучайные процессы (см.
раздел 3.1.3). При вторичном иммунном ответеспецифичность образующихся антител и их сродство к антигену становится выше за счет особого отбора, которому подвергаются предшественникиантителообразующих клеток в ходе иммунного ответа (см. раздел 3.6.2.2).Специфичность и разрешающая способность распознавания гаптеновантителами первоначально была изучена с помощью реакции задержки. Еесуть состоит в том, что исследуемый свободный гаптен, взаимодействуя сантителом, не вызывает видимых реакций, но препятствует взаимодействию с ними конъюгатов гаптен–белок, способных вызвать такие реакции(образование осадков — преципитатов или агглютинатов клеток).
Степеньослабления этих реакций отражает количество гаптена, вступившего вовзаимодействие с антителами. Реакция антител и конъюгата гаптена с белком может быть полностью блокирована идентичным свободным гаптеном,частично — родственным, но не идентичным гаптеном и совсем не блоки-3.2. Антигены273руется гаптеном, кардинально отличающимся от конъюгированного. Такойанализ позволил установить очень высокую способность антител отличатьгаптены различного строения.
Выяснилось, что антитела различают оптическую конфигурацию углеводов, замещение атомов водорода на кислотныеи азотсодержащие группы, но не на галогены. Четко распознаются позициизамещения — орто-, мета-, пара-, особенно при замещении кислотнымигруппами. Более того, распознается заряд детерминанты, которому соответствует противоположный заряд активного центра.Линейные и конформационные эпитопыБелковые молекулы имеют сложную пространственную структуру, приэтом гидрофильные остатки экспонированны на поверхности, тогда какгидрофобные скрыты в глубине белковой глобулы. Эпитопы, как правило, соответствуют гидрофильным поверхностным структурам, содержащим циклические остатки, которые придают эпитопу пространственнуюиндивидуальность.
При свертывании белковой глобулы могут сближаться остатки, отдаленные друг от друга в линейной последовательности.Это обстоятельство определяет существование двух типов эпитопов —линейных и конформационных. Первые образованы линейной последовательностью аминокислотных остатков, вторые — отдаленными друг от другаостатками, сближенными на поверхности белковой глобулы.
Нарушениетретичной структуры белка, вызванное разрывом дисульфидных связей илиденатурацией, приводит к исчезновению конформационных детерминантпри полной сохранности линейных.Существование конформационных детерминант можно продемонстрировать на примере молекулы лизоцима (рис. 3.22). Нативная молекулаэтого белка содержит петлю, соответствующую последовательностям 60–83,скрепленную дисульфидной связью.
При иммунизации лизоцимом петлявыступает как иммунодоминантный эпитоп. Разрыв связи приводит краспрямлению петли, ликвидации эпитопа и нарушению взаимодействияс антителами к нативной молекуле. Нативные и линейные эпитопы могутсосуществовать в одной молекуле, как, например, в молекуле миоглобина,содержащей конформационный эпитоп, захватывающий остатки 34, 53 и113, а также ряд линейных эпитопов (рис. 3.23).Взаимоотношение линейных и конформационных эпитопов можнонаглядно проиллюстрировать на примере синтетических полипептидов,содержащих остатки Glu, Ala и Tyr. В одном из таких пептидов триадаGlu–Ala–Tyr повторяется последовательно и многократно, причем полипептидная цепь имеет α-спиральную конфигурацию.
В другом полипептиде клинейному пептиду, образованному остатками Ala, «подшивали» боковыегруппы Glu–Ala–Tyr (рис. 3.24). К пептидам обоих типов получали антитела. Оказалось, что при реакции антител с пептидами не наблюдалосьперекрестных реакций, т.е. пептид 1 не реагировал с антителами к пептиду 2и наоборот. Реакция полипептидов второго типа со своими антителами блокировалась трипептидом Glu–Ala–Tyr. Реакция полипептидов первого типасо своими антителами блокировалась линейными пептидами, образованными как минимум 17 чередующимися остатками Glu, Ala, Tyr, формирующими α-спираль.
Таким образом, антитела к линейному полипептиду были274Глава 3. Адаптивный иммунитетSS:связь80CYSH2NCOOH80CYS64CYSH2NCOOHCYS646480Молекула лизоцимаВыделенныйпетлевой пептидПетлевой пептидс восстановленнойSS:связьюРис. 3.22. Роль трехмерной структуры молекулы в формировании эпитопа. Пептид64–80 иммунодоминантный. Он сохраняет способность взаимодействовать с антителами после выделения из молекулы, но утрачивает ее после восстановлениядисульфидной связи(145) 146–151COOHГемКонформационныйэпитоп (остатки83,109, 144, 145)56–6215–21(22)NH2113–119Рис. 3.23. Линейные и конформационные эпитопы (на примере молекулы миоглобина кашалота).
Синим отмечены линейные эпитопы; красным обведен конформационный эпитоп2753.2. АнтигеныЛинейный полипептид формирует коформационный эпитопGlu:Ala:Tyr:Glu:Ala:Tyr:Glu:Ala:Tyr:Glu:Ala:Tyr:Glu:Ala:Tyr:Glu:Ala: Tyr:Разветвленный полипептид формирует линейные(секвенциальные) эпитопыTyrTyrTyrTyrAlaAlaAlaAlaGluGluGluGluAla:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Ala:Рис. 3.24.
Линейные и конформационные эпитопы модельных синтетических пептидов. Эпитопы обведены краснымнаправлены к конформационной детерминанте, формируемой α-спиралью,а антитела к разветвленному полипептиду — к линейной детерминанте.Существование конформационных эпитопов демонстрирует важностьраспознавания не только линейной структуры, но и пространственнойконфигурации молекул.
Это положение можно проиллюстрировать на примере перекрестной реактивности гаптенов различной химической природыс белковыми эпитопами антиидиотипических антител (т.е. анти-антител,распознающих некоторые идиотопы антител, специфичных к этим гаптенам). Перекрестная реактивность в этом случае основана на том, чтоконфигурация активного центра (и в определенной степени идиотопов)комплементарна конфигурации как эпитопа иммуногена, так и антиидиотопа. Следовательно, эпитоп и антиидиотоп, если не идентичны, то сходныдруг с другом по конфигурации.Анализ специфичности конформационных детерминант с помощьюметодов, разработанных при изучении гаптенов и применяемых для линейных (секвенциальных) детерминант, практически невозможен. При извлечении из целой молекулы конформационная детерминанта изменяет своюконфигурацию и теряет способность реагировать с антителами.
Эти эпитопы изучают, подбирая белки (от родственных видов, мутантных линийклеток и особенно часто — синтетические белки), отличающиеся единичными заменами аминокислотных остатков. При этом для оценки реакциичасто используют, твердофазный иммуноферментный анализ, позволяющий достичь высокой производительности и степени стандартизации.Размеры конформационных эпитопов варьируют даже в более широкихпределах, чем линейных эпитопов: они соответствуют 6–17 аминокислотным остаткам. Так, в молекулах миоглобина размер конформационного276Глава 3. Адаптивный иммунитетэпитопа составляет 6–8, а в молекуле бычьего сывороточного альбумина —10–12 остатков. Расположение частей конформационных детерминант набольшом расстоянии в линейной структуре молекулы описано, например,для аллотипических детерминант иммуноглобулинов, уже упоминавшихся эпитопов миоглобина и т.д. Как в линейных, так и в конформационныхэпитопах роль отдельных остатков может существенно варьировать.
Так, вформировании описанной выше петлевой детерминанты лизоцима ключевую роль играет остаток в положении 68. В данном случае проявляетсяфактор гибкости эпитопа, позволяющий «подогнать» конфигурацию конформационного эпитопа, к структуре активного центра антител. Подгонкапроисходит за счет остатков, обеспечивающих эту гибкость (например,пролина).Важным и практически неизученным остается вопрос об активных факторах, определяющих иерархию эпитопов и реализуемых через ингибирование одними эпитопами иммунного ответа на другие эпитопы, что можетпроисходить с участием регуляторных клеток.Несмотря на то, что знания о структурных основах конформационныхи линейных эпитопов белков пока далеко не полны, их достаточно, чтобыс высокой долей уверенности прогнозировать, какие участки белковоймолекулы окажутся антигенными эпитопами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
