Биологический каталог




Основы биохимии. Том 3

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

кокков и других микроорганизмов, также являются антигенами. Кроме того, антигенные свойства проявляют нуклеиновые кислоты и сложные липиды. Специфические антитела могут образоваться также и к низкомолекулярным веществам, таким, как стероиды, некоторые лекарственные вещества и т. д., если они были предварительно ковалентно связаны с белком-носителем, например альбумином. Рассматриваемые низкомолекулярные вещества называют гаптенами. Одна популяция образующихся антител специфична к гаптену, другая — к носителю. При взаимодействии антител с антигенами может образовываться видимый осадок; отсюда термин — реакция преципитации. Антитела, вырабатываемые при введении токсинов, называют антитоксинами. Если антигенами служат клетки, например эритроциты животного другого вида или бактерии, и если взаимодействие с соответствующими антителами приводит к склеиванию клеток, то такие антитела называют агглютининами. Если при взаимодействии с антителами клетки лизируются, то антитела называют лизинами. Каждый антиген вызывает образование специфических антител.

Антитела образуются в клетках ретикулоэндотелиальной и лим-фоидной систем (см. ниже). Поскольку индивидуум на протяжении своей жизни встречается с множеством разных микроорганизмов и антигенов, то в норме в плазме содержится огромное число различных антител. Иммунитет к определенным патогенным вирусам или бактериям обусловлен наличием соответствующих специфических антител.

Активный искусственный иммунитет создается при введении в организм непатогенного антигена, например убитых бактерий Hemophilus pertussis (микроорганизма,вызывающего коклюш), или

1196

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

токсоида, получаемого путем обработки формальдегидом токсинов дифтерийной или столбнячной палочки. После прививки у человека вырабатываются специфические антитела, способные реагировать с живым микроорганизмом или естественным токсином, т. е. возникает активный иммунитет. Временный пассивный иммунитет обеспечивается введением антител, выработанных другим, иммунным организмом животного того же или даже другого вида. Для лечения дифтерии и столбняка используют плазму иммунизированных лошадей, содержащую антитела к соответствующим токсинам.

Плазма здорового человека, не болевшего в последнее время инфекционными заболеваниями, содержит сотни различных антител (каждое в относительно небольших количествах), что является следствием происходивших ранее контактов со многими чужеродными белками. Если в организм попадает антиген, с которым ранее не было контакта, то антитела к нему появляются в крови через несколько дней. Повторный контакт с антигеном приводит к увеличению количества антител в плазме. Систематическое введение антигена, с которым организм уже встречался ранее, вызывает быстрое появление в плазме больших количеств антител. Подобную ответную реакцию наблюдали при введении бесчисленного множества природных и синтетических антигенов. Каждый антиген инициирует синтез строго специфических антител. Все антитела являются белками. Естественно возникает ряд вопросов. Сколько различных белков-антител вырабатывается в ответ на введение одного антигена? Какова структура антитела? Как оно реагирует с антигеном? Каким образом антиген стимулирует образование специфических антител?

Данный антиген вызывает образование не одного, а нескольких реагирующих с ним антител. В общем чем сложнее антиген (сложным антигеном является, например, большой белок), тем больше число образующихся в ответ на его введение различных антител. Однако и простые антигены также вызывают образование семейства антител. Каждая молекула антитела бифункциональна, т. е. имеет два связывающих антиген участка. Если антиген также бифункционален, то его реакция с антителом может привести к преципитации. В отношении природы взаимодействия антигена и антитела можно только констатировать, что, поскольку связывающий участок антитела образован аминокислотными остатками, это взаимодействие аналогично образованию фермент-субстратного комплекса и может осуществляться за счет электростатических сил, водородных связей и гидрофобных сил. Так как большинство антигенов являются относительно крупными молекулами (во всяком случае, не меньше тетрасахарида или низкомолекулярного белка), между антигеном и антителом могут возникать множественные контакты.

30. ИММУНОХИМИЯ

1197

30.1. Иммуноглобулины

30.1.1. Номенклатура и первичная структура

Антитела — это белки плазмы, входящие в группу иммуноглобулинов (однако не все иммуноглобулины являются антителами). Номенклатура иммуноглобулинов приведена в табл. 30.1. Выделяют три основных класса иммуноглобулинов: IgG, IgA, IgM; минорные классы иммуноглобулинов плазмы человека обозначаются как IgD и IgE. Иммуноглобулины разных классов дифференцируют по седиментационным и электрофоретическим характеристикам, а также по появлению необычно больших количеств определенного класса иммуноглобулинов при некоторых состояниях организма. Аналогичные классы обнаружены и у других млекопитающих; они, вероятно, гомологичны соответствующим иммуноглобулинам человека.

Из данных табл. 30.1 видно, что молекулярная масса большинства антител характеризуется величинами либо порядка 150 000, либо (в случае IgA и IgM) кратными величинами. Все иммуноглобулины состоят из субъединиц, соединенных дисульфидными связями, которые могут быть восстановлены реагентами типа мер-каптоэтанола (гл. 6); при этом освобождаются субъединицы двух типов: L (легкие цепи, ? 23 000) и ? (тяжелые цепи, ? 50 000— 70 000). Каждый из 5 классов иммуноглобулинов содержит по крайней мере две L- и две ?-цепи, соединенные дисульфидными связями, как показано на рис. 30.1. IgA и IgM представляют собой олигомеры, повторяющейся единицей которых является четырех-цепочечная структура. В состав иммуноглобулинов человека может входить один из двух типов L-цепей: либо ? (каппа), либо ? (лямбда); эти цепи имеют различные, однако гомологичные аминокислотные последовательности. Каждый класс иммуноглобулинов имеет определенную ?-цепь: у в IgG, ? в IgA, ? в IgM, 6 в IgD и ? в IgE. Так же как у ?- и ?-цепей, аминокислотные последовательности ?-цепей различаются, но гомологичны. Кроме того, у тяжелых цепей известно несколько подклассов; для -у-цепей их четыре: yl, у2, уЗ и у4, а соответствующие иммуноглобулины — IgGI, IgG2 и т. д. В пределах подкласса первичные структуры ?-цепей также различаются, однако обнаруживают очень высокую степень гомологии. Известны также ??- и а2-цепи подклассов IgA. Все ковалентно связанные углеводные фрагменты иммуноглобулинов входят в состав Н-цепей.

Термин иммуноглобулины относится не только к нормальным классам антител (рис. 30.1), но и к большому числу патологических белков, обычно называемых миеломными белками. Эти белки синтезируются в большом количестве при множественной миело-ме, злокачественном заболевании, при котором переродившиеся

Таблица 30.1 Классы иммуноглобулинов человека3

IgQ IgM IfrE

Тяжелые цепи: класс подклассы ? V Vl. ?-'. ?3, ?4 53.000 ? ??, ?2 64 000 ? 70 000 б 58 000 8 75 000

Легкие цепи: ?? 22 500 ?, ? ?, ? ?, ? *,· ?

Формула (?2?2)„ или (?2?2)„, где ? = 2,4 (*2?2)„ или (?2?2)?. где ? = 5 или кратно 5 ?262 или ?2?2 ?2?2 или ?2?2

Sso, ту 6,5-7,0 18-20 6,2-6,8 7,9

? 150 000 360 000—720 000 950 000 160 000 190 000

Углеводы, % 2,9 7,5 11,8 — 10,7

Концентрация, г/100 мл 0,6-1,7 0,14—0,42 0,05—0,19 0,003-0,04 0,0(Ш—0,00014

Период полураспада (дни) 23 5,8 5,1 2,8 2,5

Доля белка (%), катаболи-зкруемая за сутки 6,7 25 18 37 89

Скорость синтеза, мг/кг мас- 33 24 6,7 0,4 0,016

сы/сутки

а По данным разных авторов.

Белки Нормальные иммуноглобулины человека

ХипиДа ?272 (?2?2)„ (hvi)n ?2?2 ?2?2

Рис. 30.1. Субъединичная структура основных и минорных нормальных иммуноглобулинов человеческой плазмы. Легкие цепи ? и ? и тяжелые цепи ?, ?, ?, б и е образуют субъединнчные структуры, формулы которых написаны под каждой молекулой. Большинство молекул IgA и IgM являются олигомерами с п=2 или 4 для IgA и я=5 (или кратное 5) для IgM. Третья цепь J, входящая в состав IgA и IgM, имеет молекулярную массу 15 000; ранее предполагали, что она соединяет (отсюда и обозначение J — от английского join) ?- или ?-цепи мономеров IgM и IgA, однако число остатков полуцистииа в этой цепи недостаточно для выполнения такой функции. Действительно, удаление J-цепей из пентамера IgM не приводит к его диссоциации на субъединицы. [Putnam F. р. 121 in F. W Putnam ed., The Plasma Proteins, 2d ed. vol. I, Academic Press, Inc., New York, 1975.]

1200

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

Рис. 30.2. Схема расположения цепей ? и L в IgGl. Цепи ? и L связаны между собой дисульфидной связью, а две Н-цепи—двумя дисульфидными связями. В цепях L и ? имеются соответственно 2 и 4 внутрицепочечные дисульфидные связи; образующиеся петли, содержащие приблизительно 70 аминокислотных остатков, расположены симметрично. При частичном протеолизе папаином или пепсином расщепление происходит в области шарнирного участка, где молекула обладает повышенной подвижностью, в результате образуются Fab- и Fc-фрагмен-ты. V и С обозначают соответственно вариабельные и постоянные участки цепей (см. также рис. 30.3). [Davies D. R., Padlan ?. ?., Segal D. ?., Annu. Rev. Biochem., 44, 641 (1975).]

специфические клетки антителообразующей системы продуцируют большие количества определенных белков, например белки Бенс-Джонса, миеломные глобулины, фрагменты иммуноглобулинов различных классов. Белки Бенс-Джонса представляют собой либо одиночные ?- или ?-цепи, либо димеры из двух одинаковых цепей, связанных одной дисульфидной связью (рис. 30.1); они экскрети-руются с мочой. Миеломные глобулины содержатся в высокой концентрации в плазме больных множественной миеломой (рис. 29.2); их Н- и L-цепи имеют уникальную последовательность. Одно время предполагали, что миеломные глобулины представляют собой патологические иммуноглобулины, характерные для опу

страница 9
< 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
(23.08.2019)