Биологический каталог




Иммунология. Том 3

Автор У.Пол

В настоящее время получены моноклональные антитела как одного, так и Другого типа, в человеческой же иммунной сыворотке присутствуют оба типа антител. Цизар и др. [81] предположили, что различие в специфичности белков W3129 и QUPC52 по отношению к концевым и внутренним олигосахаридным участкам связано с разной топологией их антигенсвязывающих центров. Концевые и внутренние олигосахаридные участки имеют почти идентичную структуру, различаясь лишь наличием у внутренних участков гликозидной связи в том месте, где у концевых участков находится связь С—ОН. Возможно, что специфичность белков W3129 и QUPC52 обусловлена пространственной структурой их антигенсвязывающих центров, например существованием у W3129 полости, в которую может поместиться лишь конец цепи, и наличием на поверхности QUPC52 желобка, позволяющего остальным частям полимера выходить наружу с обеих сторон. Более точный ответ на этот вопрос можно получить лишь на основе рентгеноструктурного анализа комплексов молекул антигена с антигенсвязывающими центрами моноклональных антител известной специфичности.

Развитие гибридомной техники дало возможность получать моноклональные антитела любой заданной специфичности. С помощью иммунизации мышей слаборазветвленным декстраном (предпочтительным антигеном для QUPC52) и последующих слияния (гибридизации) и отбора антител, свяДж. А. Берзофски, А. Дж. Берковер

зывающих линейный декстран, было получено 12 гибридом [82] со специфичностью, аналогичной специфичности QUPG52. В исследованиях по торможению олигосахаридами связывания каждого из 12 типов моноклональных антител с декстранами увеличение количества мономеров в олигосахариде с 2 до 6 приводило, во-первых, к значительному возрастанию аффинности олиго-сахарида к антителам; при этом энергия взаимодействия антитела с триса-харидом составляла 49—77% от ее максимального значения [59]. Во-вторых, антитела всех 12 типов обладали специфичностью по отношению к связи а (1 —>-6), так как все они были способны осаждать линейный декстран. В-третьих, 9 из 11 типов моноклональных антител BALB/c давали иммунологический перекрест с QUPG52 и ни один — с W3129 [83]. Эти данные подтверждают гипотезу, согласно которой различные антитела с одинаковой специфичностью и сходной желобоподобной структурой антигенсвязывающего центра могут происходить из одного и того же семейства гаметных Уд-генов [83].

Большое количество антигенов углеводной природы в окружающей среде и высокая степень специфичности антител, появляющихся в ответ на каждый такой антиген, дают основание предположить, что существует колоссальное разнообразие молекул антител, из числа которых могут быть отобраны антитела на все возможные антигены. Для объяснения механизма регуляции работы такой системы была выдвинута теория «сети», согласно которой антитела сами по себе узнаются другими антителами в качестве антигенов (см. гл. 22 и работу [84]). Иммунный ответ на стрептококковый полисахарид представляет собой яркий пример того, как антиидиотипические антитела могут регулировать ответ на антиген [85].

23.5.3. Антигенные детерминанты белковой и полипептидной природы

Антигенные детерминанты белковой природы, как и белки вообще, состоят из аминокислотных остатков, расположенных в пространстве определенным образом. Те остатки, которые приходят в соприкосновение с остатками комплементарного антигенсвязывающего центра антитела, называются контактирующими. Чтобы взаимодействие имело место, эти остатки, конечно же, должны находиться на поверхности белка, а не быть запрятанными внутрь гидрофобного ядра. Ответственные за специфичность узнавания гипервариабельные участки антител занимают область (30—40 А) X (15 — 20 А) X 10 А (Д. Р. Дэвис, личное сообщение). Это означает, что составляющие антигенную детерминанту контактирующие остатки могут покрывать значительную часть поверхности белка. Аналогичный вывод был сделан на основе оценок размера антигенсвязывающего участка антитела, проведенных с помощью простых синтетических олигопептидов увеличивающейся длины, в частности олиголи-зина. Результаты, полученные в серии тонких экспериментов [86—88], дают основание думать, что длина цепи, способной разместиться в антигенсвязы-вающем центре, составляет 6—8 остатков. Это хорошо соответствует обсуждавшимся выше данным, полученным при изучении олигосахаридов [79, 80].

В энергию связывания вносят вклад несколько различных типов взаимодействия. Многие расположенные на поверхности белкового антигена и обращенные в сторону растворителя аминокислотные остатки являются гидрофильными. Они могут ассоциировать с контактирующими остатками путем полярных взаимодействий. Например, несущая отрицательный заряд карбоксильная группа глутаминовой кислоты будет притягиваться к противоположно заряженной аминогруппе лизина, а боковая цепь амида глутаминовой кислоты будет образовывать водородные связи с аналогичными полярными группами. В то же время важную роль могут играть и гидрофобные взаимодействия. Белки не способны существовать в водном растворе в виде стабильных мономеров, если у них на поверхности находится слишком много гидрофобных остатков. По этой же самой причине поверхностные гидрофобные остатки могут играть важную роль в связывании антитела с антигеном. При сближении гидрофобных остатков, входящих в состав антигенной детерминанты, имеющей белковую или углеводную [73] природу, с аналогичными остатками антигенсвязывающего центра, молекулы воды, до того окружавшие эти остатки, будут вытесняться. Это приведет к значительной стабилизации взаимодействия антиген—антитело.

23.5.4. Конформация или последовательность?

Любая антигенная детерминанта белковой природы определяется не только тем, какие аминокислотные остатки входят в ее состав, но и тем, как они при этом располагаются в трехмерном пространстве. Поскольку эти остатки находятся на поверхности белка, их взаимное расположение в пространстве можно называть топографией антигенной детерминанты. Сёла [89] разделил белковые антигенные детерминанты на две группы — на зависимые в основном от аминокислотной последовательности или от конформации. В то же время, поскольку антигенсвязывающий центр в составе нативного антитела имеет одну из энергетически предпочтительных топографии, представляется вероятным, что некоторые конформации полипептидной цепи антигена будут лучше соответствовать антигенсвязывающему центру, чем другие, и, следовательно, будут связываться более эффективно. Отсюда можно сделать вывод, что конформация или топография в определенной степени имеют важное значение для любой антигенной детерминанты.

Более того, как видно из атомной модели поверхности белка, очень трудно установить направление полипептидной цепи и положение спиралей (ср. рис. 23.16 и 23.17), а также определить, являются ли сближенные в пространстве остатки соседними в самой цепи, или же они относятся к удаленным друг от друга участкам последовательности и оказались рядом лишь в результате свертывания полипептидной цепи. Если при связывании с антителом белок сохраняет свою нативную конформацию, то и антитело не сможет различать соседние и удаленные по цепи остатки. Поэтому вероятность того, что антигенные свойства данной детерминанты нативного глобулярного белка определяются лишь последовательностью аминокислот, оказывается довольно малой. Даже в том случае, когда большая часть детерминанты представляет собой непрерывную последовательность, все равно другие, находящиеся рядом остатки тоже должны влиять на связывание. И лишь в том случае, когда белок перзд иммунизацией расщепляют на фрагменты, есть определенные основания считать, что соответствующие детерминанты окажутся зависимыми от последовательности.

Хотя имеются данные о том, что подобное «созревание» (расщепление на фрагменты) антигена происходит при узнавании его Т-клетками, тем не менее в громадном большинстве остальных случаев антитела образуются именно на нативную конформацию антигенных детерминант, если в качестве иммуногена используется нативный белок. Например, было показано, что антитела к нативной стафилококковой нуклеазе обладают по отношению к иммуногену примерно в 5000 раз большей аффинностью, чем к соответствующему полипептиду, который был пришит к сефарозе и использовался для их выделения

60 Дж. А. Берзофски, А. Дж. Берковер

Рис. 23.16. Схематическое изображение взаимного расположения в пространстве участков цепи нативного миоглобина кашалота. Боковые группы аминокислотных остатков не показаны (за исключением ароматических колец гистидинов F8 и Е7, взаимодействующих с атомом гемового железа). Остатки метионина 55 и 131 соответствуют участкам расщепления цепи с помощью бромциана на три фрагмента. Большинство спиралей и других характерных деталей нативной конформации молекулы при расщеплении цепи исчезает. Удаление гема и превращение белка в апомиоглобин связано с менее значительными конформа-ционными изменениями, обусловленными тем, что гем взаимодействует с несколькими

спиралями и стабилизирует их положение относительно друг друга. Про остальные отмеченные остатки (Glu-4, Lys-79, Glu-83, Lys-140, Ala-144 и Lys-145) известно, что они входят в состав антигенных детерминант, узнаваемых моноклональными антителами [90]. Следует принять во внимание, что в результате расщепления цепи с помощью бромциана в разных фрагментах оказываются остатки Lys-79 и Glu-4, а также остаток Glu-83 и остатки А1а-144 и Lys-145. Детерминанта, определяемая последовательностью [91] (остатки 15—22), находится в районе изгиба цепи между концом спирали А и началом спирали В (справа внизу) (по [92]; с изменениями).

[95]. Еще более яркий пример антител к нативному миоглобину и к апомиоглоби-ну приводит Крамптон [96]: при связывании антител, полученных против нативного ферримиоглобина с миоглобином, наблюдается образование коричневого осадка, свидетельствующее о том, что в белке сохранился гем, причем его окружение близко к нативному, но эти же самые антитела были неспособны прочно связываться с апомиоглобином, не содержащим гема и находящимся в н

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

Скачать книгу "Иммунология. Том 3" (4.83Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.08.2017)