Понятие «антитело». Группы антител

Первые специфические антитела были обнаружены в 1890 г. Э.Берингом и Ш.Китазато в сыворотке иммунизированных против столбняка и дифтерии животных (противостолбнячный, противодифтерийный анатоксины). Э.Берингом и его коллегами был введен термин «анатоксин».

В 1891 г. в своей статье Пауль Эрлих противомикробные вещества крови назвал термином «антитело» (по-немецки antikorper), так как бактерий в то время называли термином «korper» – микроскопические тельца.

Кроме этого, несмотря на то, что факты того времени свидетельствовали об отсутствии в крови неконтактировавшего с конкретным микробом организма животного или человека антител против данного микроба, П.Эрлих каким-то образом осознал, что и до контакта с конкретным микробом в организме уже есть антитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». Как мы теперь знаем – это, так называемые, «боковые цепи Эрлиха», подробно изученные в наше время рецепторы лимфоцитов для антигенов.

В 1937 г. А.Тизелиус, используя метод электрофореза, показал, что большая часть белков в крови иммунизированных животных имеет гамма-глобулиновую природу.

Первый шаг к пониманию строения иммуноглобулинов было сделано английским ученым Р.Портером в 1959 г. Обработав ферментом папаином кроличьи антитела, он выявил в молекуле иммуноглобулина два фрагмента различной молекулярной массы 45 кДа и 50 кДа: Fab-фрагмент, связывающий антиген (от англ. fragment antigen binding), и Fc-фрагмент (от англ. fragment constant), соединяющийся с соответствующим рецептором иммунокомпетентных клеток. Модель молекулы иммуноглобулина, предложенная Р.Портером, не потеряла своей актуальности и в наше время.

Итак, антитела – специфические белки гаммаглобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфически взаимодействовать с антигеном (in vivo, in vitro).

В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами.

Уникальность антител заключается в том, что они способны специфически взаимодействовать только с тем антигеном, который вызвал их образование.

Иммуноглобулины (Ig) разделены в зависимости от локализации на три группы:

– сывороточные, содержащиеся в сыворотке крови;

– секреторные, содержащиеся в секретах желудочно-кишечного тракта, слезном секрете, слюне, в грудном молоке и обеспечивающие местный иммунитет (иммунитет слизистых);

– поверхностные, расположенные на поверхности иммунокомпетентных клеток, особенно, В-лимфоцитов.

Молекулярное строение антител

Молекула антитела имеет Y-образную форму и состоит из двух тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей, связанных дисульфидными мостиками (исследования Дж.Эдельмана, выполненные с использованием меркаптоэтанола и некоторых других соединений, которые разрушают межцепьевые связи -S-S-, показали наличие данного факта).

Каждая молекула антитела имеет два одинаковых антигенсвязывающих Fab-фрагмента (fragment antigen binding), определяющих антительную специфичность, и один Fc-фрагмент (fragment constant) фрагмент, который не связывает антиген, но обладает эффекторными биологическими функциями. Он взаимодействует со «своим» рецептором на мембране различных типов клеток (макрофагов, тучных клеток, нейтрофилов), может активировать комплемент.

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу (аминокислотным последовательностям) и обозначаются, соответственно, V_L и V_H области. Строение гипервариабельных участков определяет структуру активного центра антитела (антигенсвязывающий центр или паратоп). Антигенсвязывающий центр антител (паратоп) комплементарен антигеной детерминанте (эпитопу) по принципу «ключ-замок». Антиген свяжется антителом (ключ попадет в замок) только в том случае, если детерминантная группа антигена полностью вместится в щель активного центра антитела.

Легкие и тяжелые цепи состоят из отдельных блоков – доменов.

Домен – это гомологичный участок легкой или тяжелой цепи иммуноглобулина, состоящий из аминокислотных остатков и организованный в замкнутую сферу за счет дисульфидных связей.

В легких (L) цепях два домена – один вариабельный (V) и один константный (C). В тяжелых (H) цепях один V и 3 или 4 (в зависимости от класса иммуноглобулина) C домена.

Дрейер и Беннет в 1965 году высказали предположение об участии 2-х генов V и C в построении тяжелой и легкой цепей молекулы иммуноглобулина. Один из генов V той или иной группы взаимодействует с геном C той же группы, что реализуется в синтезе иммуноглобулинов определенной специфичности – теория «два гена – одна полипептидная цепь».

Антигенсвязывающий участок или активный центр антител, формируется при взаимодействии V_H и V_L – доменов. Изменения в последовательности аминокислотных остатков этих доменов от белка к белку определяет собственно меняющуюся специфичность антител.

Существуют легкие цепи двух типов – каппа и лямбда, они встречаются в разнообразных пропорциях в составе различных (всех) классов иммуноглобулинов.

Выявлено пять классов тяжелых цепей – альфа (с двумя подклассами), гамма (с четырьмя подклассами), эпсилон, мю и дельта. Соответственно обозначению тяжелой цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов – IgА, IgG, IgE, IgM и IgD.

Именно константные области тяжелых цепей, различаясь по аминокислотному составу у различных классов иммуноглобулинов, в конечном результате и определяют специфические свойства иммуноглобулинов каждого класса. Константная часть молекулы (С) определяет гетерогенность иммуноглобулинов, т.е. те структурные особенности, которые позволяют делить всю группу белков на классы, подклассы, аллотипы и т.д. Вариабельность – это индивидуальная характеристика иммуноглобулинов, относящихся к одному и тому же классу, подклассу.

Известно пять классов иммуноглобулинов, отличающихся по строению тяжелых цепей, молекулярной массе, физико- химическим и биологическим характеристикам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. В составе IgG выделяют 4 подкласса ( IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 ), в составе IgA – два подкласса (IgA1, IgA2).

Структурной единицей антител является мономер, состоящий из двух легких и двух тяжелых цепей. Мономерами являются IgG, IgA (сывороточный), IgD и IgE. IgM – пентамер, IgA секреторный – димер. У полимерных иммуноглобулинов имеется дополнительная j (joint) полипептидная цепь, которая объединяет (полимеризует) отдельные субъединицы (в составе пентамера IgM и димера – секреторного IgA).