Биологический каталог




Основы биохимии. Том 3

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

холи, в которой они образуются, но теперь считают, что каждый из них является одним из индивидуальных иммуноглобулинов, случайно «выбранным» из многих тысяч нормальных антител, образующихся в организме человека.

Под действием протеиназ происходит деградация иммуноглобулинов; при этом могут образоваться фрагменты, в значительной

30. ИММУНОХИМИЯ

120Г

степени сохраняющие черты третичной структуры и биологическую функцию исходной молекулы. При ограниченном протеолизе IgG папаином образуются, как показано на рис. 30.2, два идентичных фрагмента, называемых Fab-фрагментами (М 52 000), и один Fc-фрагмент (М 48 000). В определенных условиях при ограниченном протеолизе расщепление происходит только в пределах так называемого шарнирного участка ?-цепи; этот обладающий некоторой подвижностью участок расположен на поверхности молекулы и поэтому легко атакуется протеиназами. Шарнирный участок является сегментом полипептидной цепи, содержащим около 20— 30 аминокислотных остатков; он локализован приблизительно на равном расстоянии от N- и С-концов ?-цепи. Каждый Fab-фраг-мент содержит одну ?- или ?-цепь, соединенную дисульфидной связью с ?-концевой половиной Н-цепи. Fc-фрагмент включает две остающиеся половины ?-цепей, соединенные дисульфидной связью. Fab-фрагменты (но не Fc-фрагмент) связывают антиген; из этого следует, что связывающий участок антитела находится в Fab-фрагменте. При действии пепсина расщепление также происходит в области шарнирного участка; при этом образуется F(ab')2-фрагмент (М 100 000), в котором два Fab'-фрагмента остаются связанными дисульфидной связью между двумя Н-цепями.

Установлена полная аминокислотная последовательность нескольких индивидуальных иммуноглобулинов, в том числе миелом-ных глобулинов, белков Бенс-Джонса, а также легкой и тяжелой цепей одного и того же миеломного иммуноглобулина. В отличие

гипервариабельнйб сегменты

26-3248_5590-95

1WV07

йомены

Снз

31_3751-6884_9?10?-??

гилервармабелъные сегменты

S S

i i

-450

Рис. 30.3. Диаграмма L- и ?-цепей молекулы иммуноглобулина, на которой указаны V- и С-участки, или домены, и гипервариабельные сегменты V-участка. Числа обозначают номера аминокислотных остатков в последовательности. Гипервариабельные сегменты часто обозначают как L1 (26—32), L2 (48—55) L3 (90— 95), HI (31—37), Н2 (51-68), НЗ (84-91) и Н4 (101—110). В молекуле натив-Soro иммуноглобулина гипервариабельные сегменты сближены. [Williamson A. R., Annu. Rev. Biochem., 45, 469 (1976.]

4—1503

?202

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

от антител здорового человека все белковые молекулы каждой названной группы имеют одинаковую аминокислотную последовательность и являются одним из многих тысяч возможных антител индивидуума. Сравнение известных в настоящее время последовательностей привело к выяснению уникальных структурных характеристик иммуноглобулинов (рнс. 30.3). У всех легких и тяжелых цепей можно выделить вариабельный (V) и постоянный (С) участки. Вариабельные участки находятся в ?-концевых частях цепей; в L-цепях к V-участку относится около 107 аминокислотных •остатков, а в тяжелых цепях—121 остаток (с ?-конца). Хотя первичные структуры V-участков миеломных белков сходны с •соответствующими участками ?-, ?-, ?-, и ?-цепей, не найдено двух индивидуумов, у которых L- или ?-цепи миеломных белков имели ¦бы одинаковую последовательность. Большая часть различий в -аминокислотной последовательности V-участков обнаружена в так называемых гипервариабельных областях цепи (рис. 30.3). Первоначально вариабельные участки были обнаружены в миеломных белках человека и мыши, позже нх нашли как в объединенной ¦фракции нормальных антител неизвестной специфичности, так и в ¦очищенных антителах с известной специфичностью.

В области V-участков находятся аптигенсвязывающие центры, и аминокислотная последовательность участков варьирует в связи с различиями в специфичности антител. В противоположность V-участкам L- и ?-цепей участки, занимающие остальную часть этих цепей, имеют одинаковую последовательность у всех иммуноглобулинов данного класса или подкласса (у животных одного вида) и называются постоянными (С-участки). Поскольку отдельные сегменты постоянных участков характеризуются значительной гомологией первичной структуры, их разделяют на несколько С-участков. Определенные последовательности L- и ?-цепей удобно обозначать символами V или С в зависимости от того, к каким участкам они •относятся. Эти обозначения использованы на рис. 30.3; в L-цепях показаны Vl- и Сь-участкн (Vl- и Сь-домены), а в Н-цепях — Vh-, Cprl-, Сц2- и СнЗ-участкн, или домены. Еще один (пятый) домен Сц имеется в IgM и IgE. В результате столь необычной организации иммуноглобулинов обеспечивается возможность большого разнообразия структур (в пределах вариабельных участков), необходимого для взаимодействия с различными антигенами. Однако остается неясным, как сформировались такие последовательности в процессе эволюции и каковы особенности синтеза этих белков (разд. 30.1.5).

В то время как V-участки определяют специфичность антитела, другие части молекулы иммуноглобулина ответственны за другие важные биологические функции. Постоянные участки молекулы функционируют при связывании комплемента (разд. 30.2), а также обеспечивают перенос антител через плацентарный барьер

30. ИММУНОХИМИЯ

1203

(разд. 30.1.7). Углеводные простетические группы, локализованные в постоянных участках, определяют скорость деградации антител гепатоцитами (разд. 29.2.6).

30.1.2. Третичная и четвертичная структуры

Трехмерная структура нескольких иммуноглобулинов человека исследована методом реитгеноструктурного анализа. При разрешении 6 А молекула миеломного IgG человека имеет Т-образную форму, подобную ?-образной модели, изображенной на рис. 30.2; такая форма может служить дополнительным подтверждением предположения о гибкости шарнирного участка. Анализ белка Бенс-Джонса (,?-димер) и Fab-фрагментов при более высоком разрешении (2,8 А) позволил охарактеризовать их структуру более детально. На рис. 30.4 схематически изображена укладка одиночной полипептидной цепи белка Бенс-Джонса, содержащей Vl- и Сь-домены. Эти домены имеют сходную конформацию. Примечательна бочкообразная форма этих доменов, образованная складчатыми структурами. Такую же форму имеют два домена L-цепи (Vl и Cl) и два домена ?-цепей (Vh и Сц1) Fab-фрагментов; следовательно, третичные структуры всех четырех доменов сходны.

731

14

Рис. 30.4. Третичная структура одиночной ?-цепи белка Бенс-Джонса. V2 и Сг обозначают соответственно вариабельный и постоянный участки. Стрелками указаны складчатые структуры и их направление (от N- к С-концу). Черными полосами обозначены дисульфидные связи, а цифры указывают номера аминокислотных остатков [Schiffer ?., Girling R. L., Ely K. R-, Edmundson А. В., Biochemistry, 12, 4628 (1973).]

1204

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

Рис. 30.5. Полипептидные цепи Fab-фрагмента молекулы IgG больного миеломой. Показаны положения ?-углеродных атомов (белые кружки) соединенные сплошными линиями. V—глобулярная структура, образованная Vl- и Ун-доменами, а С — глобулярная структура, образованная CL- и Сн1-Домспами. NH и NL обозначают ?-концы Н- и L-цспей соответственно, а СН и CL обозначают С-концы этих цепей. [Coleman Р. М., Deisenhofer ?, Huber R., Palm W., J. Mol. Biol., 100.

271 (1976).]

На рис. 30.5 изображена укладка полипептидных цепей Fab-фрагмента; на этой модели бочкообразные структуры почти не заметны, но хорошо видно, что две пары доменов Vl и Vh, а также Cl и Сн1 образуют глобулярные субъединицы. Последние соединены короткими сегментами полипептидной цепи в области пограничного участка (рис. 30.2). Гнпервариабельные участки легкой и тяжелой цепей находятся на поверхности глобулы на одном конце молекулы, близко примыкая друг к другу. При исследовании структуры Fab'-фрагмента молекулы IgG, способного связывать витамин ??, установлено, что в вариабельной области имеется щель площадью 15Х6А и глубиной 6А. В формировании щели участвует больше аминокислотных остатков ?-цепи, чем L-цепи. Изучение кристаллов комплекса Fab'-фрагмента с витамином ?? показало, что витамин связывается в этой щели, как изображено на рис. 30.6. К подобным выводам о третичной структуре доменов Vl — Vh и Cl — CrI и локализации связывающего участка в Vl — VH-глобулярной субъединице привело рентгеноструктурное исследование при высоком разрешении Fab-фрагмента миеломного глобулина мыши, связывающего фосфорилхолин.

зо. иммунохимия 1205

Gly 29

Рис. 30.6. Модель связывания витамина ?? с Fab-фрагментом иммуноглобулина человека. Li, L3, Hi, Н2 и Н3 — гипервариабельные сегменты L- и Н-цепей соответственно. Заштриховано кольцо нафтохинона витамина К; его боковая фитильная цепь вытянута вверх и смещена в сторону от кольца. [Amzel ?., Poljak R. J., Saul F., Varga J. M., Richards F. F., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S., 71, 1429 (1974).]

1206

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

30.1.3. Реакция антиген — антитело

Взаиморасположение витамина К и боковых цепей аминокислот связывающего участка иммуноглобулина, приведенное на рис. 30.6, показывает, что взаимодействие антигена и специфического к нему антитела в принципе аналогично связыванию субстрата с активным центром фермента. Трехмерная структура связывающего участка антитела комплементарна одной из возможных конформации антигена. Взаимодействие антигена и связывающего участка антитела осуществляется за счет водородных связей, гидрофобных и электростатических сил точно так же, как при образовании фермент-субстратного комплекса.

Вклад индивидуальных групп антигена во взаимодействие со специфическим антителом был проанализирован на большом числе различных антигенов. Сравнение эффективности связывания нона-пептида брадикинина (разд. 35.4.1) и нескольких его производных показывает, как влияет изменение структуры антигена на его связывание со специфическим антителом. Антитела к браднкинину могут быть получены иммунизацией подопытных животных бра-дпкиннном, ковалентно связанным с полилнзином. Такие антитела обладают высок

страница 10
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 3" (10.5Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(14.11.2019)