Эпитопы и их иерархия
Специфическое взаимодействие происходит не со всей макромолекулой целиком. Контакт осуществляется на ограниченном участке поверхности, который называют эпитопом (антигенной детерминантой). Именно этот фрагмент физически совпадает с полостью рецептора.
Углеводные антигены, такие как полисахариды, обычно несут на себе множество одинаковых, повторяющихся эпитопов. Белки же отличаются огромным структурным разнообразием детерминант. При этом в белковой глобуле существует строгая иерархия: один из участков всегда привлекает больше внимания иммунной системы. Это явление называют иммунодоминантностью. Против доминирующего эпитопа вырабатывается подавляющее большинство антител. Если его искусственно удалить из молекулы, лидерство немедленно перейдет к следующему в иерархии участку.
Физико-химические основы распознавания
Физически эпитоп представляет собой выпуклость объемом 2–3 нм³, которая должна погрузиться в активный центр антитела. При этом не все части детерминанты одинаково важны для прочного контакта.
Основную энергию связывания обеспечивают концевые участки молекулы. Из-за такого неравномерного вклада мономеров границы эпитопа всегда остаются несколько размытыми. Важно понимать, что жесткого соответствия «один эпитоп — одно строго определенное антитело» не бывает. Поскольку репертуар лимфоцитов формируется случайно, даже при иммунизации одним эпитопом организм генерирует целый спектр разнообразных антител с разным сродством. По мере развития вторичного иммунного ответа специфичность и сила связывания этих антител будут только возрастать за счет отбора лучших клонов.
Линейные и конформационные детерминанты
В трехмерной структуре белка гидрофобные участки обычно спрятаны внутри, а гидрофильные выставлены наружу, формируя поверхность. В зависимости от укладки цепи выделяют два типа эпитопов:
- Линейные эпитопы. Образованы последовательной цепочкой аминокислот, идущих друг за другом в первичной структуре.
- Конформационные эпитопы. Состоят из аминокислот, которые в цепи отдалены друг от друга, но пространственно сближаются благодаря сложному сворачиванию белковой глобулы.
Если белок подвергнуть денатурации (например, разорвать дисульфидные связи), конформационные эпитопы полностью исчезнут из-за распрямления петель. При этом линейные детерминанты сохранят свою способность связываться с антителами. В природе оба типа могут встречаться одновременно: например, в молекуле миоглобина мирно сосуществуют и конформационные, и линейные участки.
Гаптены и реакция задержки
Чтобы изучить, насколько точно антитела распознают мишени, иммунологи используют гаптены (неполноценные антигены) в так называемой реакции задержки.
Суть метода проста: свободный гаптен инкубируют с антителами. Видимой реакции не происходит, но антитела оказываются заблокированными. Если затем добавить конъюгат «гаптен–белок», который в норме дает видимый осадок (преципитат), реакция будет ослаблена или полностью заблокирована.
С помощью этого метода доказано, что антитела обладают феноменальной разрешающей способностью. Они способны безошибочно распознавать оптическую конфигурацию сахаров, заряд детерминанты, наличие азотсодержащих групп и даже позиции замещения (орто-, мета- или пара-), хотя при этом могут игнорировать замену водорода на галогены.
Чтобы запомнить разницу между эпитопами, представьте ожерелье. Если разрезать нить, соседние бусины останутся рядом в обрезке — это линейный эпитоп. А если нить была завязана в узел, при разрезании бусины из разных частей навсегда разойдутся — это конформационный эпитоп, зависящий от укладки.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему антитело взаимодействует не со всей молекулой белка?
Потому что активный центр антитела ограничен в размерах (его протяженность около 6 нм). Он физически способен охватить лишь небольшой фрагмент поверхности антигена — эпитоп.
Что произойдет с антигенными свойствами белка при его денатурации?
Разрушение третичной структуры приведет к полному исчезновению конформационных эпитопов. Однако линейные детерминанты сохранятся и по-прежнему будут распознаваться специфическими антителами.
Как доказывают роль пространственной конфигурации в специфичности?
Сравнивая ответ на пептиды одинакового состава, но разной формы. Например, антитела к α-спиральной цепи не будут реагировать на те же аминокислоты, если они пришиты сбоку к линейному пептиду.
Что означает термин «иммунодоминантность»?
Это явление неравноценности эпитопов в пределах одной молекулы. Против одного, самого «привлекательного» участка вырабатывается подавляющее большинство антител.
Что ещё разобрать по теме
- Условия развития низкодозовой толерантности к белкам
- Влияние цитокинов микроокружения (IL-10, IL-12, IFNγ) на иммуногенность
- Связь экспрессии костимулирующих молекул на дендритных клетках с развитием анергии
- Роль молекулярных агрегатов в поглощении антигенов АПК
- Механизмы возрастания сродства антител при вторичном иммунном ответе
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Специфичность антигенов» 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.