Строение молекулы антитела
Классическая молекула иммуноглобулина (например, IgG) состоит из парных полипептидных цепей: двух тяжелых (H-цепей) и двух легких (L-цепей). Они скреплены между собой дисульфидными мостиками в гибкой шарнирной области.
Каждая цепь свернута в глобулярные блоки — домены:
- Вариабельные (V-домены) находятся на N-концах цепей и отвечают за захват антигена.
- Константные (C-домены) формируют структурный каркас и определяют биологические свойства молекулы.
Если обработать антитело ферментом папаином, оно распадется на три части: два Fab-фрагмента (содержат активный центр и связывают антиген) и один Fc-фрагмент («хвостовая» часть, которая взаимодействует с Fc-рецепторами иммунных клеток).
Классы иммуноглобулинов
Тип тяжелой цепи определяет принадлежность антитела к одному из пяти изотипов (классов). Легкие цепи бывают только двух видов — κ (каппа) и λ (лямбда), они встречаются во всех классах в соотношении 3:2.
- IgG (γ-цепи) — мономеры. Главные антитела вторичного ответа, защищают от бактерий и вирусов. Составляют основу сывороточных иммуноглобулинов.
- IgM (μ-цепи) — огромные пентамеры (5 мономеров, скрепленных J-цепью). Вырабатываются первыми при контакте с инфекцией, отлично активируют комплемент, но имеют относительно низкое сродство к антигену.
- IgA (α-цепи) — в крови циркулируют как мономеры, а на слизистых оболочках образуют димеры (секреторный sIgA). Являются главным фактором защиты слизистых.
- IgE (ε-цепи) — мономеры. Их крайне мало в сыворотке, но они критически важны для борьбы с паразитами и запуска аллергических реакций немедленного типа (связываются с тучными клетками и базофилами).
- IgD (δ-цепи) — мономеры. Работают в основном как мембранные рецепторы B-лимфоцитов.
Как антитело распознает антиген?
Секрет кроется в строении V-доменов. В них есть относительно стабильные каркасные участки и три гипервариабельных участка (CDR). Именно CDR образуют уникальный пространственный рельеф — активный центр.
Активный центр формируется совместно участками тяжелой и легкой цепей, направленными навстречу друг другу. Он работает как гидрофильный канал, который идеально совпадает с антигеном по принципу пространственного соответствия. Разнообразие этих участков настолько велико, что организм способен синтезировать уникальные антитела к огромному количеству мишеней.
Суперсемейство иммуноглобулинов (IgSF)
Доменная структура антител (два антипараллельных β-слоя, скрепленных дисульфидной связью) оказалась настолько удачной, что природа использовала её для создания множества других молекул. В суперсемейство иммуноглобулинов входят:
- Т-клеточные рецепторы (TCR);
- Молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC);
- Корецепторы (CD4, CD8, CD3) и молекулы адгезии.
Эволюционно эта базовая структура появилась у беспозвоночных, то есть задолго до того, как сформировалась полноценная адаптивная иммунная система.
Чтобы легко запомнить 5 классов иммуноглобулинов, используйте английское слово GAMED (IgG, IgA, IgM, IgE, IgD).
Вопросы с занятий и экзамена
Чем отличаются Fab- и Fc-фрагменты?
Fab-фрагмент отвечает за специфическое связывание с антигеном (содержит вариабельные домены). Fc-фрагмент — это константная «хвостовая» часть молекулы, которая распознается рецепторами макрофагов, нейтрофилов и запускает эффекторные реакции.
Какие иммуноглобулины образуют полимеры?
IgM существует в виде пентамера (5 субъединиц), а секреторный IgA — в виде димера. В обоих случаях мономеры скреплены специальной полипептидной J-цепью.
В чем разница между действием папаина и пепсина на IgG?
Папаин разрезает молекулу в шарнирной области на три отдельные части (два Fab и один Fc). Пепсин режет «ниже» дисульфидных связей, оставляя Fab-фрагменты сцепленными вместе в виде единого двухвалентного F(ab')2-фрагмента.
Что ещё разобрать по теме
- Пространственная укладка β-слоев в C- и V-доменах
- Роль углеводного компонента (гликозилирования) в функции антител
- Аллотипия и идиотипия иммуноглобулинов
- Секреторный компонент (SC) и транспорт IgA на слизистые
- Подклассы IgG и IgA: структурные и функциональные отличия
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Иммуноглобулины» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Адаптивный иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.