Иммуноглобулины: общий план строения
Изучение аминокислотной последовательности различных миеломных белков выявило принципиальные особенности в строении иммуноглобулинов. Было показано, что иммуноглобулины всех классов характеризуются общим планом строения. Молекулы иммуноглобулинов состоит из двух тяжелых ( H ) и двух легких цепей ( L ). Каждая легкая цепь соединена с тяжелой цепью нековалентными связями, а также одной ковалентной - дисульфидной связью. Дисульфидным мостиком связаны между собой и тяжелые цепи ( рис. 24 ). Как легкие, так и тяжелые цепи идентичны. Как видно из рисунка, строение молекулы можно схематично представить в виде буквы Y, где амино- (N-концевые) участки четырех цепей расположены наверху, а карбоксильные (C-концевые) участки тяжелых цепей - внизу. Часть молекулы, включающая в себя дисульфидные связи между тяжелыми цепями, где соединяются три плеча Y, называется шарнирным участком молекулы ( hinge region ). Незащищенный шарнирный участок отличается высоким содержанием пролина, имеет протяженную структуру и доступен для протеолитических ферментов.
У человека, как и у большинства позвоночных, легкие цепи существуют в двух различных изотипических формах, обозначенных как каппа-цепь и лямбда-цепь . Обе легкие цепи в одной молекуле иммуноглобулина относятся к одному изотипу . От типа тяжелых цепей зависит принадлежность молекулы Ig к тому или иному классу иммуноглобулинов.
В каждой молекуле иммуноглобулина существует по крайней мере два идентичных антигенсвязывающих центра ( рис. 24 ). Эта бивалентность позволяет антителам перекрестно связывать антигены с двумя или более антигенными детерминантами . Подвижность плеч молекулы антител позволяет ей связываться одновременно с антигенными детерминантами, находящимися на разных расстояниях.
Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина на два одинаковых Fab - фрагмента ( Fragment antigen binding ), каждый из которых имеет один антигенсвязывающий центр и Fc -фрагмент ( Fragment crystallizable ), неспособный связывать антиген ( рис. 3.2a ).
Пепсин расщепляет молекулу в другом месте, отсекая pFc' -фрагмент от большого 5S -фрагмента, названного F(ab')2 , поскольку он, как и исходное антитело, бивалентен в отношении связывания антигена ( рис. 3.2b ). pFc' - фрагмент представляет собой C-концевую часть Fc -области, участок тяжелой цепи в составе Fab-фрагмента обозначают Fd .
Димер пары: легкая цепь - тяжелая цепь (L-H) является основной структурной субъединицей всех классов иммуноглобулинов. Структура иммуноглобулинов разных классов и подклассов различается по числу и расположению дисульфидных связей между тяжелыми цепями, а также по числу (L-H)-субъединиц в молекуле.
Исследования показали, что одна часть антитела ( Fab-фрагмент ) предназначена для связывания с антигеном, а другая часть ( Fc-фрагмент ) взаимодействует с клетками иммунной системы: нейтрофилами , макрофагами и другими мононуклеарными фагоцитами , несущими на своей поверхности рецепторы для Fc-фрагмента. Следовательно, если антитела связались с патогенными микроорганизмами, они могут своим Fc-фрагментом взаимодействовать и с фагоцитами. Благодаря этому клетки возбудителя будут разрушены этими фагоцитами. Фактически антитела действуют в данном случае как молекулы-посредники.
Каждая цепь включает в себя вариабельную (V) область ( VL для L-цепей и VH для H-цепей) и константную (C) область ( CL для L-цепей и CH для H-цепей). От вариабельной области зависит специфичность иммуноглобулинов как антител .
В аминокислотной последовательности V-области есть гипервариабельные участки . В V-области легкой цепи имеется три таких участка.
На рис. 2.4 представлена схема организации IgG в качестве типичного иммуноглобулина. Как и все иммуноглобулины, IgG содержит две одинаковые тяжелые (Н) цепи и две одинаковые легкие (L) цепи , которые объединены в четырехцепочечную молекулу посредством межцепьевых нековалентных и ковалентных дисульфидных связей (-S-S-).
Молекулярная масса легких цепей IgG (как и всех Ig) - 25 кДа, мол. масса тяжелых цепей IgG - 50 кДа.
Константная область H-цепи IgG подразделяется на гомологичные участки: CН1 , CН2 , CН3 . L-цепь имеет один константный участок - CL
(В дальнейшем будет показано, что СН2 -участок является местом присоединения углеводов и связывания комплемента , а СН3 -участок взаимодействует с Fc-рецептором на поверхности клеток, принимающих участие в иммунологических реакциях).
Между СН1 и СН2 расположена шарнирная область , обогащенная пролиновыми остатками. (Папаин разрушает иммуноглобулин как раз в шарнирной области , выше межцепьевых дисульфидных связей). Повышенное содержание пролина обеспечивает конформационную гибкость молекулы. Подвижность Fab-фрагмента , необходимая для достаточно успешного взаимодействия с антигенными детерминантами на поверхности клеток, таким образом зависит от шарнирной области.
