Биологический каталог




Иммунология. Том 3

Автор У.Пол

ии говорить не приходится. В результате для этапа 2 эффективная концентрация связывающих центров для обратной реакции окажется в два раза выше, чем для прямой реакции, а аффинность К2 для второй реакции будет составлять лишь половину истинной аффинности К.

Данный статистический эффект, как легко видеть, можно экстраполировать на антитела, имеющие п центров связывания [27]. При этом

К1==пК и Кп = ±К. (27)

Для получения значений функциональной аффинности промежуточных этапов можно использовать два способа [уравнения (7, 27)], каждый из которых дает

К^^)±\к. (28)

Если лиганд (L) является моновалентным и присутствует в столь низкой концентрации, что реально может связаться лишь с одним антигенсвязываю-щим центром молекулы антитела, то важное значение приобретает функциональная (выражающаяся через молярную концентрацию), а не истинная аффинность. Тогда для IgG или IgM (имеющих 2 и 10 центров связывания на молекулу соответственно) кажущаяся аффинность теоретически будет в 2 или 10 раз выше истинной. В большинстве случаев, однако, удобнее пользо-

23. Взаимодействие антиген—антитело ваться концентрацией участков связывания и истинной аффинностью. С помощью описанных выше методов анализа, включающих в себя построение графика зависимости B/F от F (График Скэтчарда) или же зависимости В или г/с от г, легко определяется значение истинной аффинности. Именно эта величина дает нам информацию о природе взаимодействия антитело-лиганд.

В случае поливалентных лигандов эффективное сродство, функциональная аффинность, учитывающая многоцентровое связывание между поливалентными молекулами антител и поливалентными молекулами лиганда, может оказаться значительно более высокой, чем истинная аффинность, описывающая взаимодействие каждого из центров связывания. Данный вопрос подробно обсуждается в следующей части.

23.2.2. Взаимодействие с поливалентными лигандами

Итак, мы обсудили лишь те случаи, когда лиганд моновалентен или оказывается функционально моновалентным по отношению к данным конкретным изучаемым антителам. Однако часто молекула лиганда имеет многократно повторяющиеся идентичные детерминанты, каждая из которых может независимо связываться с несколькими одинаковыми антигенсвязывающими центрами бивалентного или поливалентного антитела1. Хотя истинная аффинность взаимодействия одиночного антигенсвязывающего участка и одиночной антигенной детерминанты может быть сравнительно небольшой (см. предыдущую часть), не исключено, что реальная или функциональная аффинность окажется значительно более высокой. Такой эффект обусловлен способностью одного антитела связывать две и более идентичные детерминанты поливалентной молекулы антигена. Каруш [28] назвал это явление моногамной бивалентнос-тью (monogamous bivalency). Подобное моногамное связывание может иметь место между двумя молекулами, одна из которых находится в растворе, а другая — в растворе или на твердой поверхности, например на стенке пластиковой ячейки или на поверхности клеточной мембраны. Теперь мы сначала рассмотрим ситуацию, когда молекулы находятся в растворе, а затем обсудим особенности процесса связывания, возникающие в том случае, когда один из реагентов находится на твердой поверхности.

23.2.2.1. Моногамная бивалентность

Рассмотрим бивалентную молекулу антитела, реагирующую с молекулой антигена, имеющей две идентичные детерминанты. Этот случай детально описали Крозерс и Мецгер [29], а также Каруш [28]. Обозначим участки связывания на антителе буквами S и S', а антигенные детерминанты буквами D и D', понимая при этом, что в действительности, мы не в состоянии отличить S от S' и D от D'. Взаимодействие антигена с антителом может быть представлено в виде двух этапов, на первом из которых протекает бимолекулярная pea-

S' ТУ S' ТУ

1 Если поливалентен только антиген, а антитела моновалентны (например, в случае Fab-фрагментов), то такую ситуацию можно анализировать с помощью тех же самых статистических методов. Дж. А. Берзофски, А. Дж. Берковер

кция, а на втором — внутримолекулярная реакция

S-D k, S —D

11-11 (30) S' ГУ S'-LV К '

Константа ассоциации для первого этапа Кх связана с истинной аффинностью К через коэффициент, равный 4 и обусловленный эквивалентностью S и S' и D и D'. Первый этап представляет собой типичную реакцию второго порядка между антигеном и антителом. Однако второй этап [уравнение (30)] — это реакция первого порядка, поскольку она представляет собой переход между двумя состояниями одного и того же молекулярного комплекса, т.е. S' и D' вступают в реакцию, будучи уже химически связанными (пусть и не ковалентно) через связь S — D, образованную на первом этапе. В результате константа равновесия Кг данной реакции в отличие от Ki не будет функцией концентрации S — S' и D — D' в растворе. Скорость прямой реакции при этом скорее должна определяться геометрией комплекса и гибкостью сочленений между доменами. Другими словами, вероятность столкновения друг с другом ориентированных должным образом S' и D' будет зависеть от расстояния между ними в цепи S' — S — D — D' и их подвижности относительно друг друга" а не от плотности молекул в растворе (т.е. концентрации).

С другой стороны, следует ожидать, что константа скорости обратной реакции второго этапа будет близкой по величине к константе скорости простой реакции первого порядка S — D -> S + D, поскольку диссоциация определяется прочностью связи S' — D' (или S — D) и не зависит от заполненности анти-генсвязывающего центра, если, конечно, при одновременной ассоциации антитела с двумя молекулами антигена в структуре не возникает напряженностей. Необходимо отметить, что К2 должна быть в два раза меньше константы К'2 для аналогичной реакции, в которой S и D в цепи S' — S — D — D' связаны между собой ковалентно. Это обусловлено тем, что прямая реакция [уравнение (30)] идет лишь в одном из двух связывающих центров, тогда как обратная реакция может идти в любом из них, причем продукт реакции в обоих случаях будет одним и тем же.

Представляет интерес знание величины кажущейся или наблюдаемой аффинности всей реакции

S D a- S—D

|+|^| | (31) S D S-D

Поскольку свободная энергия для обоих этапов реакции равна сумме свободных энергий AF4 и AF2 каждого из этапов, то наблюдаемая аффинность будет равна

^набл = ^Д2' (32)

где Кх и Kz определены таким образом, что содержат в себе множители статистической вырожденности1. Константы равновесия Kt и Кг, как и в урав-

1 В некоторых работах эти множители в Кг и Кг не введены и поэтому соответствующее уравнение приобретает вид А"Набл = 2ЛГ1А'2.

23. Взаимодействие антиген—антитело нении (7), представляют собой отношения констант скоростей прямой и обратной реакций. Все четыре данные константы скорости входят в соответствующие выражения для значений истинной аффинности между S и D (за исключением обсуждавшейся выше прямой внутримолекулярной реакции, идущей на этапе 2). Таким образом, трудность предсказания К„абл в значительной степени связана с проблемой учета геометрических (стерических) факторов, определяющих Кг, если принять, что истинная аффинность К уже известна. Крозерс и Мецгер [29] провели анализ данной проблемы для некоторых частных случаев. В целом можно сказать, что, будет ли К2 больше или меньше, чем К, определяется сближенностью S' и D' на этапе 2 и расстоянием между D и D' в сравнении с возможными разрешенными расстояниями между S и S', что в свою очередь зависит от длины плеч Y-образной молекулы антитела и подвижности шарнира между ними (см. гл. 7). В результате, поскольку К1 можно приближенно считать равной К (с учетом статистических множителей), диапазон значений наблюдаемой аффинности Кшбл при таком «моногамном бивалентном» взаимодействии может простираться от величин, значительно меньших, до значительно больших, чем К2. Если порядок величины К2 такой же, как и величины К, то Кмбл будет по порядку величины равна Кг и в некоторых случаях может оказаться просто огромной (например, если К ~ 109М-1, то Янабл может быть ~ 1018 М-1). Время полужизни комплекса при этом будет измеряться тысячами лет. Легко видеть, каким образом подобное моногамное бивалентное взаимодействие может оказаться необратимым, хотя на практике наблюдаемая аффинность редко превышает величину К для одиночного участка более чем на несколько порядков, что, возможно, обусловлено возникновением стерических напряжений при связывании [30].

Если подобные значения наблюдаемой аффинности могут быть достигнуты при моногамном бивалентном взаимодействии, еще большие величины могут наблюдаться при многоцентровом связывании молекулы IgM с поливалентными лигандами. Хотя по отношению к небольшим моновалентным лигандам IgM обладают десятью валентностями, при связывании с большими поливалентными лигандами они часто ведут себя как пятивалентные вследствие наличия стерических ограничений. Однако даже взаимодействие пятью центрами может приводить к очень прочному связыванию. Поэтому, даже несмотря на то что истинная аффинность молекул IgM в целом ниже таковой молекул IgG к тому же антигену [28], наблюдаемая аффинность IgM может оказаться достаточно высокой.

23.2.3. Двухфазные системы

Точно такое же увеличение сродства, какое имеет место при многоцентровом связывании, наблюдается и в двухфазных системах. Примерами взаимодействий такого типа служат реакции поливалентных антител с антигеном, прикрепленным к клеточной или искусственной поверхности (например, к сефарозе или к стенкам пластиковых пластинок для микротитрования), реакция поливалентных лигандов с антителами, находящимися на поверхности В-клеток, гранул сефарозы или на стенках пластиковых лунок, а также реакция любого из компонентов с преципитатом антиген-антитело. По причинам, изложенным выше, «моногамное» взаимодействие может приводить к тому, что наблюдаемая аффинность поливалентного антитела или антигена к твердой поверхности, имеющей много участков узнавания, окажется очень большой и связывание станет практически необратимым. Дж. А. Берзоф

страница 6
< 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
(24.06.2017)