Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Так как большинство антигенов являются относительно крупными молекулами (во всяком случае, не меньше тетрасахарида или низкомолскулярного белка), между антигеном и антителом могут возникать множественные контакты. эз. иммунохимия ыэт 30 1; Иммуиоглобулииы 30.!.1. Номенклатура и первичная структура Антитела — это белки плазмы, входящие в группу иммуноглобулпнов (однако не все иммуноглобулины являются антителами). Номенклатура нммуноглобулинов приведена в табл.
30.1. Выделяют трп основных класса иммуноглобулинов: 1пС1, 1дА, 1пМ; минорные классы иммуноглобулинов плазмы человека обозначаются как 1дР и 1пЕ. Иммуноглобулины разных классов дифференцируют по седиментационным и электрофоретическим характеристикам, а также по появлению необычно больших количеств определенного класса иммуноглобулинов при некоторых состояниях организма.
Аналогичные классы обнаружены и у других млекопитающих; они, вероятно, гомологичны соответствующим иммуноглобулинам человека. Иэ данных табл. 30.! видно, что молекулярная масса большинства антител характеризуется величинами либо порядка 150000, либо (в случае 1пЛ и 1цМ) кратными величинами. Все иммуноглабулины состоит иэ субъединиц, соединенных дисульфидными связями, которые могут быть восстановлены реагентами тяпа меркаптоэтанола (гл. 6); при этом освобождаются субъединицы двух типов; Ь (легкие цепи, М 23 000) и Н (тяжелые цепи, М 50 000— 70000).
!(аждый из 5 классов иммуноглобулинов содержит по крайней мере две Ь- и две Н-цепи, соединенные дисульфидными свяэямн, как показано на рис. 30.1. 1пА н 1цМ представляют собой олигомеры, повторяю1цейся единицей которых является четырехцепочечная структура. В состав иммуноглобулинов человека может входить один из двух типов Ь-цепей: либо х (каппа), либо Л (лямбда); эти цепи имеют различные, однако гомологнчные аминокислотные последовательности. Каждый класс иммуноглобулинов имеет определенную Н-цепгп у в 1дй, а в 1пА, р в 1пМ, 4 в !пР и е в 1пЕ.
Так же как у я- и Л-цепей, аминокислотные последовательности Н-цепей различаются, но гомологичны. Кроме того, у тяжелых цепей известно несколько подклассов; для у-цепей их четыре: у1, 22, уЗ и у4, а соответствующие иммуноглобулины— 1й61, 1д02 и т. д. В пределах подкласса первичные структуры Н-цепей также различаются, однако обнаруживают очень высокую степень гомологии. Известны также а1- и а2-цепи подклассов 1пА. Все ковалентпо связанные углеводные фрагменты иммуноглобулинов входят в состав Н-цепей. Термин имиуногаобулииы относится не только к нормальным классам антител (рис.
30 !), но и к болыпому числу патологических белков, обычно называемых миеломяыма белками. Эти белки синтезируются в большом количестве при множественной миеломе, злокачественном заболевании, при котором переродившиеся ИА ЖИДКАЯ ОРЕДА ОРГАНИЗМА СР Ю с д СР с~ ! с ! са Е й Ь ~ а4 ж !! с~ а б Е с 3' са Т 1о ! юо (а оГ'а о Р Р-,о Р С3, Р" Р 1о а Ф $ а а Ю К Е и ф о з о Ф~ й ы о а, О '!! ъ чс а а о, Х Я о ~Ы 4 С> с Я 8 са с ы Ф а, 1 Р 8 М Г Ю а.
» и о а. й о Ю 6 о М ж И ЬЕ~, о д 3 Ъ ~о о Е Ц Й~ о9 с;Е за иммунохияия Н99 о ,о Е о Б '1 о х Б х Н о3 Ю о 3 К о х о' й % Ф о Ф о О о о о й х Ф о хох О оо ааа с~ .~-1 Ь ! 11 х Р«о оооо 'о о ' схоо оо х $ оЛ с~ох.— ах о о< О,оса х'"ью -о— оох хо~ о о Бх о:И.х;~- „ххххх охи ' хо ~оххоо Р.жюйх хо о о о,о о о х ~о о х»х З о ~-~хьхх йо о и. Хоохоххх оо' о э "дохоох~о ххо хор. оо -х х,ц и о о х х х' О о о О ~ о~~хое хо о о х х~ха ~ оП З о о хо- -' одо о,о~ о о О о х 1о х ~~ х ~ Хохооххо оою х ох охи-,о о о хо'о х о ы о обо хо од, х -х;о а и ох хЮ хИхоо э х„-"оохоц-о о о Й ох ~х о о~ х я 0 3.
ов о о $ с .,а ох~~ оохд $ ., х о ~,- хо ю х 3 " """ .с~~ою о охо оох ~хофо5о 4 и5 х1 - х-„х ОФФ коо со о 3 хссЯ$ х~ о х оохоххо ххооо ~х о ххооох 1У. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНЫЗМА ЬН Ъ~ Фгз к пограничный .т,/ йчаспюк нт5 з ит3 31 !~ к сс шарнирным ччаспззк соон Рнс. 30.2. Схема распсложення цепей Н н Е в 130!. Цепи Н я Е связаны между собой днсульфкцной связью, а две Н-цепн — двумя днсульфнднымн связями.
В цепях Е я Н нмеются соответственно 2 н 4 внутрнцеяочечные днсульфндные связи; образующнеся петли, содержащие црнблйзнтелыю 70 амннокнслотяых остатков, расположены симметрично. Прн часткчном протеолнзе пзпанном нлн пепснном расщепление происходит в области щарннрного участка, где молекула обладает яовыщенной яодвнжностью, в результате образутотся Раь- н Рс-фрагменты.
Ъ' н С обозначают соответственно вариабельные н постоянные участки цепей (см. также рнс. 30.3). (Оси!ез )3. )т., Ротнап Е. А., Зейн( 11. М., Аппп. Кею Вюсйезп., 44, 641 (1975) ) специфические клетки антителообразующей системы продуцируют большие количества определенных белков, например белки БенсЛжонса, мнеломные глобулины, фрагменты иммуноглобулинов различных классов. Белки Бене-Джонса представляют собой либо одиночные и- или й,-цепи, либо димеры из двух одинаковых цепей, связанных одной дисульфидной связью (рис. 30.1); они экскретируются с мочой.
Миеломные глобулины содержатся в высокой концентрации в плазме больных множественной миеломой (рис. 29.2), "их Н- и (.-цепи имеют уникальную последовательность. Одно время предполагали, что миеломные глобулины представляют собой патологические иммуноглобулины, характерные для опухоли, в которой они образуются, но теперь считают, что каждый из них является одним из индивидуальных нммуноглобулинов, случайно «выбранным» из многих тысяч нормальных антител, образующихся в организме человека. Под действием протеиназ происходит деградация иммуноглобулинов; при этом могут образоваться фрагменты, в значительной ньнммунохимия !201 ввриабепь- Уь посгпоинные ные йчасвни цчвсганм мн 5 '-"" 1( с с с Л~ ~~121 «1 «7ы-5884 91101.110 450 5 5 $4 Ю 6 сегменгйы Рис.
30.3. Диаграмма (.- и Н-оепей молекулы иммуиоглобулина, ва которой укр й укал а ны т"- и С-участки, или домены, и гипервариабельные сегменты Ч-участи . а обоаиача~от номера аминокислотных остатков в последовательности. Гипервариабельные сегменты часто обозначают как ь1 (26 — 32), 12 (48 — 55), ьЗ (90— 95). Н1 (3! — 37), Н2 (5! — б8)„НЗ (84 — 91) и Н4 (101 — 1 !0).
В молекуле нативаого иммуноглобулина гипервариабельные сегменты сближены. [%7116атзоп А. Гс, Аппп. Йеж В!осйен., 45. 4б9 (!97б.) степени сохраняющие черты третичной структуры и биологическую функцию исходной молекулы. При ограниченном протеолпзе (дб папаином образуются, как показано на рис. 30.2, два идентичных фрагмента, называемых ГаЬ-фрагментами (М 82000), и один Гс-фрагмент (М 48000).
В определенных условиях при ограниченном нротеолизе расщепление происходит только в пределах так называемого шарнирного участка Н-цепи", этот обладающий нскоторой подвижностью участок расположен на поверхности молекулы и поэтому легко атакуется протениазамн. Шарнирный участок является сегментом полипептидной цепи, содержащим около 20— 30 аминокислотиых остатков; он локализован приблизитечьно иа равном расстоянии от Ж- и С-концов Н-цепи. Каждый ГаЬ-фрагмент содержит одну н- или А-цепь, соединенную дисульфидной связью с Ь[-концевой полониной Н-цепи. Гс-фрагмент включает две остающиеся половины Н-цепей, соединенные дисульфидной связью.
ГаЬ-фрагменты (но не Гс-фрагмент) связывают антигеи; из этого следует, что связывающий участок антитела находится в ГаЬ-фрагменте. При действии пепсина расщепление также происходит в области шарнирного участка; при этом образуется Г(аЬ')а- фрагмент (М )00000), в котором два ГаЬ'-фрагмента остаются связанными дисульфндной связью между двумя Н-цепями, Установлена полная аминокислотная последовательность нескольких индивидуальных иммуноглобулииов, в том числе миеломных глобулинов, белков Бене-Джонса, а также легкой и тяжелой цепей одного и того же миеломного нммуноглобулина. В отличие гнпвриврмнбепьнме сепиенгоы ~Ю .
9ь ЧГ ~Г!г07 21б 5Ч ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА от антител здорового человека все белковые молекулы каждой названной группы имеют одинаковую аминокислотную последовательность и являются одним из многих тысяч возможных антител индивидуума. Сравнение известных в настояшее время последовательностей привело к выяснению уникальных структурных характеристик иммуноглобулинов (рис. 30.3). У всех легких и тяжелых цепей можно выделить вариабельный (Ъ') и постоянный (С) участки. Вариабельные участки находятся в Х-концевых частях ценен; в (.-цепях к Ъ'-участку о~носится около 107 аминокислотных остатков, а в тяжелых цепях — !21 остаток (с 11-конца). Хотя первичные структуры Ъ'-участков миеломных белков сходны с соответствуюшими участками иь й-, у-, и р-цепей, ие найдено двух индивидуумов, у которых 1..
или Н-цепи миеломных белков имели бы одинаковую последовательность. Ббльшая часть различий в аминокнслотной последовательности Ъ'-участ5гов обнаружена в так называемых гппервариабельвых областях цепи (рис. 30.3). Первоначально вариабельные участки были обнаружены в миеломных белках человека и мыши, позже их нашли как в объединенной фракции нормальных антител неизвестной специфичности„так и в очнщснных антптелах с известной специфичностью. В области У-участков находятся антнгенсвязывающпе центры, и амннокислотная последовательность участков варьирует в связи с различиями в специфичности антител. В противоположность Ъгучасткам 1- и Н-цепей участки, занимающие остальную часть этих цепей, имеют одинаковую последовательностьу всех иммуноглобулпиов данного класса или подкласса (у животных одного вила) и называ5отся постоянными (С-участки). Поскольку отдельные сегменты постоянных участков характеризуются значительной гомологней первичной структуры, пх разделяют на несколько С-участков.
Определенные последовательности 1.- и Н-цепей удобно обозначать символами Ъ" нли С в зависимости от того, к каким участкам они относятся. Эти обозначения использованы на рис. 30.3; в 1.-цепях показаны Ъг,- н Сг„-Участки (Ъ55Г и Сь-домены), а в Н-цеиах— Ъ'н-, СИ1-, СН2- и СпЗ-участки, или домены. Вше один (пятый) домен Сп имеется в 1пМ и 1дЕ. В результате столь необычной организации пммуноглобулппов обеспечивается возможность больпо5о разнообразия структур (в пределах вариабсльных участков)„необходимого для вза,5модсйствия с различными антпгснамп.
Однако остается неясным, как сформировались такие последовательности в процессе эволюции и каковы особенности синтеза этих белков (равд. 30.1.5). В то время как Ъг-участки определя5от спецпфичность антитела, другие части молекулы иммуноглобулина ответственны за другие важные биологические функции. Постоянные участки молекулы функционируют при связывании комплемента (равд. 30.2), л также обеспечивают перенос антител через плацентарный барьер зо.
згммннохимия 1203 (равд. 30.1.7). Углеводные простетнческие группы, локализованные в постоянных участках, определяют скорость деградации антител гепатоцитами (разд. 29.2.б). 30.1.2. Третичная и четвертичная структуры Трехмерная структура несколькпх иммуиоглобулинов человека исследована методом рентгеноструктурного анализа. При разрешении 6 А молекула миеломного )йб человека имеет Т-образную форму, подобную т'-образной модели, изображенной на рис. 30.2; такая форма может служить дополнительным подтверждением предположения о гибкости шарнирного участка. Анализ белка Бене-Джонса (А-днмср) н ГаЬ-фрагментов при более высоком разрешении (2,8 А) позволил охарактеризовать их структуру более детально. На рис; 30.4 схематически изображена укладка одиночной полипептидной цепи белка Бенс-Джонса, содержашей Уь- и Сь-догаевы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
