Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Иммунная система не реагирует ца небольшие молекулы. которые являются обычно промежуточными или конечными продуктами юсточного метаболизма. Молекулы с молекулярной массой менее 5000, как правило, не вызывают иммунного ответа. Однако в лабораторных условиях небольшие молекулы можно присоединять с помощью ковалснтной связи к крупным белкам. и этот комплекс в целом булет вызывать иммуцный ответ. Такие малые молекулы называются гаптенами. Антитела, образующиеся в ответ ца введение в организм комплекса белка с гаптецои, способны связываться и со свободными гаптецами. Подобные антитела иногда используют для разработки аналитических тестов, о которых речь пойдет дальше, или в качестве каталитическцк антител (доп.
6-3). Теперь вернемся к более детальному рассмотрению антител и их способности связываться с антигенами. 5.2 Коипяементарное взаимодействие между белками и яигандами: иммунная система и имиуноглобулины [2511 Антитела имеют два идентичных центра связывания антигена Лнтнгсн- сняаываюнзнн участок снз снз соо Рис. 5-21. Структура иммуиоглобуяина 6.
а) В молекуле 166 пары легких и тяжелых цепей соединяются, образуя Ч-образную структуру. Два антигенсвязывающих участка молекулы образуются при комбинации вариабельных доменов легких (Ч„) и тяжелых цепей (Чя). При действии папаина молекула разделяется на Гс- и РаЬ-фрагменты.
гс-фрагмент молекулы содержит связанный углеводный участок (см. б). б) Ленточная модель первой полной молекулы 166, которая была кристаллиэована (РВВ 1В 116Т). Хотя молекула имеет две одинаковые тяжелые цепи (показаны двумя оттенками синего цвета) и две идентичные легкие цепи (два оттенка красного цвета), кристаллическая структура характеризуется асимметричной конформациеи. Конформационная гибкость, по всей видимости, играет важную роль в функционировании иммуноглобулинов.
В основном класс антител представлен иммуноглобулинами С (1дС); в сыворотке крови на них приходится значительная доля от всего белка. Молекулы 1нС построены из четырех полипсптидных цепей — двух больших, называемых тяжелыми цепями, и двух легких цепей, которые связаны между собой нсковалентными связями и дисулыргшными мостиками в крупный комплекс с молекулярной массой 150 000. Тяжслыс цепи 1нС взаимодействуют между собой па одном конце молекулы, а затем разделяются, и каждая взаимодействуст с одной легкой цепью, в результате чего молекула имеет Ч-образную структуру (рис.
5-21). Лнтнгенсаязыааюнгнй участок Участок раснгсилення сОс «а Протеазы могут расщеплять молекулу иммупоглобулина в местах «шарнирон», отдслякп «ствол» 1пС от его «вствей». Рашцсплснис папаином приводит к раздел си ию «ствола», паз ьз ваемо го Гс-фрагментом, поскольку он обычно легко кристаллизуется (от англ. Оузгий(гв), и двух «ветвей», называемых раЬ-фрагментами (от англ. ап11((епп(пг1(пк угадтепг).
на каждом из гаьфрагыснтов есть по одному участку связывания аптш сна. Структура иммуноззюбулинов была впервые определена Джеральдом Эдельманом и Родни Портером. Каждая цепь иммуноглобулнпа содежит четко идентифицируемые ломепы, причем пекоторыс из них обладают одинаковой структурой во всех типах!КС, а другие рюличаются. Консервативные (константные) домены несут характерные 12521 Часть 1. 5. Функции белков н1нсен Комплекс антнген-антнтело Антнтело Рис.
5-22. Связывание 1дб с антигеном. Для оптимального связывания антнгена центр сллзыланнл на молекуле 100 часто претерпевает небольшие конформацнонные изменения. Такое индуцнрованное соответствие представляет собой общее явление при взаимодейс- твиях белков с лнгандамн. Р-Тяжелые пепи Рис. 5-23. Пентамернал структура 1дИ. Пентамернал структура удерживается благодаря дисульфидным связям (показаны желтым цветом). 3-цепь представляет собой полнпептид с М, - 20 000; зта цепь обнаружена в 1дА н 1ди.
структурные мотивы, называемые иммуноглобулиновой складчатостью, которые встречаются во всех белках с р-структурой (гл. 4). Три константных домена есть в каждой тяжелой цепи, а один— в легкой цепи. Как тяжелые, так и легкие цепи несут по одному вариабельному домену, в которых наблюдается максимальное количество аминокислотных замен.
Вместе вариабельные домены тяжелых и легких цепей образуют центр связывания антигена (рис. 5-21, 5-22). У многих позвоночных встречается пять классов иммуноглобулинов, и 1яС вЂ” лишь один пз пнх. Каждый класс несет свою тяжелую цепь: сх, Ь, е, у и р соответственно в 1яА, 1й1), 1яЕ, 1йС и 1яМ. Во всех иммуноглобулинах присутствует один из двух классов легких цепей; к или ). Общая структура ау и 1яЕ напоминает строение 1йС.
1цМ встречаются либо в люномерной форме в связанном с мембраной состоянии. либо в секретнруемой форме в виде пентамера (рис. 5-23). 1пА в основном обнаруживается в таких секретах, как слюна, слезы и молоко; онн могут существовать в виде мономеров, димеров или тримеров. 1йМ вЂ” это первые антитела, которые начинают вырабатывать В-лимфоциты в процессе созревания, а также основные антитела, появляющиеся ца ранних стадиях первичного иммунного ответа. Некоторые В-клетки вскоре переключаются на производство 1й1) (с тем же центром связывания антигена, что и у ранее синтезированного этой клеткой 1пМ), однако функции 1й0 окончательно не выяснены. Иммуноглобулины С являются основными антителами, которые синтезируется прн вторичном иммунном ответе, инициируемом В-клетками памяти, т.
е. при развитии иммунного ответа на антигены, с которыми иммунная система уже встречалась ранее. При связывании 1яС с попавшей в организм бактерией плк вирусом они стимулируют некоторые лейкоциты, такие как макрофаги, способные поглощать и разрушать патогенные организмы, а также активируют некоторые другие элементы иммунного ответа. Кроме того, еще один класс рецепторов на поверхности макрофагов узнает и связывает Гс-фрагменты 1пС. После связы- 5 2 Комллемеигариое взаимодействие междубелкамм и лмгандамм: мммукнал система и иммумоглобуликы 1253! ре-участок 1КГ Ге Ромен"">Р ~~» Вирус покрыл. гкг»юк па>Р»гк ~> молекулами >дтт и М>к«рог(аи Рмс. «-2г>.
Фап>цитоз вируса, связанного с амтмтеламм. Рс-фрагменты антител связыаают- сл с Рс-рецепторами на поверхности макрофагов, что приводит к «заглатыванию» и разру- шению вируса. Антитела связывают антигены прочно н с высокой специфичностью лания Гс-рецепторов с комплексом антитела и патогена макрофаг поглощает этот комплекс путем фагоцитоза (рис. 5-24). 1яЕ играют важную роль при развитии аллергических реакций: они взаимодействуют с базофилами (фагоцитирующими лейкоцитами) в к)х>ви и с часто встречающимися в тканях тучными к>гетками, секретирующими гистамин. С помощью своего Гс-фрагмента нммуноглобулин Е связывается с Гс-рецепторами на бжюфилах или тучных клетках.
В таком состоянии 1яЕ выполняет роль своего рода рецептора антигена. После связывания антигена клетки начинают секретировать п>стами>г и другие биологически активные амины, способствующие расширению сосудов и повышению их проницаемости. Такое воздсйствис на сосуды, по всей видимости, облегчает перемещение клеток иммунной системы и белков к местам воспаления, но, кроме того, вызывает симптомы аллергии. Пыльца и другие аллергены воспринимаются организмом как чужеродные вещества и провоцируют иммунный ответ, который в норме направлен на уничтожение патогенов.
° Специфичность связывания антигенов анти- телами опрелеляется аминокислотными остатками вариабельных областей тяжелых и легких цепей антител. Мн<>гие остатки в этих областях меняются от белка к белку, но в разной степени. Некоторые остатки, в частности те, что образуют антигенсвязывающий участок, являются гипервариабсльными, т. е.
характеризуются особенно сильной изменчивостью. Специфичность связывания определяется химической комплементарностью антигена и его центра связывания на молекуле антитела, а именно формой молекулы и расноложениел> заряженных, псполярпых и образующих водородные связи групп. Например, центр связывания, несущий отрицательно заряженную группу, может связывать аптиген с положительным зарядом в соответствующей позиции. Во многих случаях комплсментарпость достигается в результате взаимного влияния антигена и центра связывания, которое возникает по мере их сближения. Конформационные изменения, происходящие при этом в молекуле антитела и (или) антигена, позволяют комплементарным группам взаимолействовать наилучшим образом. Проиллюстрировать сказанное выше можно на примере образования комплекса между пептилом ВИЧ (молельный антиген) и ГаЬ-фрагменом (рис.
5-25). В этом случае особенно хорошо видны структурные изменения, происходящие при связывании антигена. Обычно связь антитела с аптигеном очень прочная — константа диссоциации Кл - 10 'е (вспомните, что чем ниже Кш тем прочнее связь). Величина Кз определяется энергией различных ионных, гилрофобных, ван-дер-ваальсовых взаимодействий и водородных связей, стабилизирующих комплекс. Энергия связывания, необхолимая лля достижения Кз = 10-'", примерно равна 65 кДж/моль. (254] Часть !. 5.
Функции белков ег б .,"лт Л Конформнния без связ>нгноп> знтг>гснз Конфорл>анин ори связывании знтигенз (сзм знтигеи нс показан) Связывание знз игенз Рис. 5-25. Индуцированное соответствие при связывании антигеиа с 196. Изображена поверхность РаЬ-фрагмента!д6. С ним связывается небольшой пепгид вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Чтобы легче было проследить за изменениями струнтуры молекулы, два остатка тяжелой цепи выделены синим цветом, а один остаток легкой цепи — красным.
а) Вид сверху на антигенсвязывающий участок РаЬ-фрагмента 1д6 (РОВ !В 166С). 6) Вид в той же проекции, но теперь РаЬ-фрагмент находится в конформации, в которой он связывает антигеи (РВВ 10 1661). Сана молекула аитигена в данном случае не показана, чтобы удобнее было разглядеть изменения, произошедшие в центре связывания. Обратите внимание, что полость для связывания лиганда расшириаасгл а некоторые группы изменили свое положение в пространстве. в) тот же вид в присутствии связанного антигеиа (модель в виде стержней нрасного цвета). Георг Келер, 1946-1995 Сезар Мильштейн, 1927-2002 Взаимодействие антитела с антигеном лежит в основе многих аналитических методов Необыкновенно высокое сродство и специфичность связывщщн антител с антнгснамн лежат н основе широкоп> применения этой системы в аналитических целях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
