Иммуноглобулины

Особенности строения молекулы

Все рассматриваемые белки имеют выраженное доменное строение. Простейшая молекула антитела состоит из четырех полипептидных цепей, которые объединены множеством нековалентных взаимодействий и четырьмя дисульфидными связями:

• Легкие цепи (L): две идентичные структуры, каждая длиной около 220 аминокислот.
• Тяжелые цепи (H): две идентичные структуры, длиной от 440 до 700 аминокислот.

Каждый иммуноглобулиновый домен представляет собой $\beta$-складчатую суперструктуру, которая дополнительно стабилизируется дисульфидным мостиком. В легких цепях выделяют два домена: вариабельный ($V_L$) на N-конце и константный ($C_L$) на С-конце. Тяжелые цепи обычно содержат один вариабельный домен ($V_H$) и три или четыре константных ($C_H$).

Для обеспечения подвижности молекулы между доменами $C_{H1}$ и $C_{H2}$ располагается шарнирная область. Она содержит большое количество остатков аминокислоты пролина. Это не дает сформироваться жесткой вторичной структуре, препятствует слипанию соседних тяжелых цепей и придает всему комплексу необходимую гибкость.

Антигенсвязывающие участки и механизм работы

Антитела являются своеобразной линией фронта против чужеродных агентов. Способность распознавать мишень заложена в антигенсвязывающих участках (активных центрах), которые локализованы на N-концах молекулы — между вариабельными доменами $V_H$ и $V_L$.

В формировании активного центра участвует не вся белковая последовательность, а только 20–30 аминокислот, находящихся в гипервариабельных областях. Поскольку базовая молекула имеет два таких идентичных участка, антитела называют бивалентами.

Процесс функционирования протекает в два этапа:

1. Узнавание и связывание. Происходит на поверхности патогена. Присоединение мишени к антигенсвязывающему участку вызывает конформационные изменения в константных доменах.
2. Инициация инактивации. Дальнейшая судьба комплекса зависит от того, к какому классу принадлежит антитело. Этот этап запускает механизмы разрушения и удаления антигена.

Классы иммуноглобулинов

Классификация иммуноглобулинов базируется на структурных особенностях константных доменов их тяжелых цепей (различают типы $\alpha, \delta, \epsilon, \gamma, \mu$). Именно строение тяжелых цепей и шарнирных участков определяет уникальную конформацию каждого класса.

• IgG (иммуноглобулины G). Преобладают в крови (75%). Существуют в виде мономеров. Это основные антитела вторичного иммунного ответа. Они активируют систему комплемента, связываются с рецепторами макрофагов и вызывают фагоцитоз. Особое свойство: это единственный класс, способный проникать через плацентарный барьер для внутриутробной защиты плода.
• IgM (иммуноглобулины M). Бывают двух форм. Мономерная форма (имеет хвост из 25 гидрофобных аминокислот) встраивается в мембрану В-лимфоцитов как рецептор. Секреторная форма — это огромный пентамер, скрепленный дисульфидными мостиками и J-цепью. Имеет 10 центров связывания. Это первый класс антител, секретируемый при первичном иммунном ответе; эффективно активирует комплемент для разрушения мембран бактерий.
• IgA (иммуноглобулины A). Главные антитела секретов (слюны, молока, слизи дыхательных и кишечных путей). Секретируются в виде димеров, соединенных J-цепью. Они не активируют комплемент и макрофаги, но эффективно связывают микробы, блокируя их адгезию к эпителию.
• IgE (иммуноглобулины E). Мономеры, тяжелая цепь которых имеет один вариабельный и четыре константных домена. Своими С-концами они садятся на рецепторы тучных клеток и базофилов. При связывании антигена клетка получает сигнал к выбросу гистамина и серотонина, что приводит к воспалению и аллергиям (крапивница, сенная лихорадка, астма).
• IgD (иммуноглобулины D). Мономеры, присутствующие в сыворотке в следовых количествах. Тяжелые цепи содержат три константных домена. Служат рецепторами на поверхности В-лимфоцитов; при связывании антигена передают сигнал внутрь клетки, запуская пролиферацию данного клона.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Организация $\beta$-складчатой суперструктуры иммуноглобулиновых доменов
• Механизм активации системы комплемента комплексом антиген-антитело
• Особенности строения J-цепи у полимерных иммуноглобулинов (IgM и IgA)
• Внутриклеточная передача сигнала от рецепторных форм IgM и IgD
• Процесс фагоцитоза и разрушения иммунных комплексов в фагосомах

Другие темы раздела «Строение, свойства и функции белков»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.