Биосинтез антител. Структура и специфичность антигенов (11301)

Посмотреть архив целиком















Контрольная работа по биологии














2009


Содержание


1. Биосинтез антител

2. Структура и специфичность антигенов

3. Общая структурная характеристика молекул иммуноглобулинов


1. Биосинтез антител


Иммунная система, ответственная за биосинтез антител, состоит из ряда органов, основными из которых являются тимус, селезенка и периферические лимфоидные структуры в которых формируются три основных типа клеток: Т- и В-лимфоциты и макрофаги.

Антитела вырабатываются В-лимфоцитами, на поверхности которых уже имеются рецепторы, специфически связывающие антиген. В этот же комплекс включаются Т-лимфоциты и макрофаги. В результате межклеточной кооперации происходит активация В-лимфоцитов и их трансформация в плазматические клетки. Большая часть образовавшихся плазматических клеток синтезирует антитела, аналогичные по специфичности рецепторам на поверхности В-лимфоцитов, и секретирует их в кровь. Другая часть превращается в клетки «иммунологической памяти», способные выделять антитела при повторном введении антигена.

Каждый В-лимфоцит содержит на поверхности около 100 тыс. рецепторов одинаковой специфичности. Антиген, встречаясь в кровотоке с комплементарным рецептором, проводит отбор соответствующего В-лимфоцита, который затем, трансформируясь в плазматическую клетку и многократно делясь, образует клон клеток. Эта теория биосинтеза антител, впервые сформулированная П. Эрлихом, а затем модифицированная в соответствии с уровнем развития науки Ф. Бернетом, получила название клонально-селекционной. Важно отметить, что каждый клон плазматических клеток секретирует гомогенные по своей структуре антитела. Однако так как антиген активирует в крови сразу несколько типов В-лрмфоцитов, которые содержат рецепторы различной степени специфичности по отношению к исходному антигену, такой иммунный ответ называется поликлональным, а антитела — поликлональными.

Сыворотку животного, содержащую специфические к данному антигену антитела, называют антисывороткой. При этом обычно указывают, против какого антигена она выработана. Например, когда говорят об антисыворотке кролика против эритроцитов человека, подразумевают, что в ответ на введение в кровь кролика эритроцитов человека образуются специфические к ним антитела. Принципиально важным является то, что поликлональные антитела даже против одной-единственной антигенной детерминанты гетерогенны как по структуре активного центра, так и по физико-химическим свойствам. В том случае, если антиген поливалентен, например белок, то в сыворотке крови образуются антитела, направленные против каждой индивидуальной детерминанты, что еще более усложняет состав антител. Состав антител зависит от вида животного, а также стадии иммунного процесса.

Все перечисленные выше факторы влияют на гетерогенность антител и обусловливают определенные трудности как в изучении их структуры, так и в получении воспроизводимых стандартных препаратов антисывороток. Работы Келера и Мильштейна по гибридизации животных клеток открыли принципиально новый путь получения антител. Сущность метода заключается в том, что из организма иммунизированного животного выделяются лимфоциты, которые специальным образом «сливаются» с миеломными клетками. Образующиеся клетки получили название гибридом.

Особенностью таких клеток является их способность размножаться и продуцировать антитела в искусственных условиях вне организма. С помощью специальных методов клонирования можно выделить одну гибридную клетку, которая, размножаясь, будет секретировать в неограниченных количествах антитела только одного вида — моноклональные антитела. Подчеркнем, что моноклональные антитела гомогенны как по специфичности, так и по физико-химическим свойствам. Вопросы, связанные с получением поликлональных и моноклоиальных а


2. Структура и специфичность антигенов


Понятие антигенная детерминанта включает в себя последовательность образующих ее химических функциональных групп и их пространственное расположение.

Белки. В молекулах белков антигенная детерминанта образуется совокупностью аминокислотных остатков. Размер антигенной детерминанты белков может варьировать от 5—7 до 20 аминокислотных остатков. В случае длинных антигенных детерминант, по-видимому, только часть из них включается в собственно антигенную структуру, а остальные ответственны за ее конформацию.

Антигенные детерминанты белков бывают двух типов — секвенциальные, т.е. представляющие из себя последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи, и конформационные, образованные аминокислотными остатками из различных частей белковой цепи, но сближенные в пространственной конфигурации белковой глобулы. Оба типа антигенных детерминант-имеют важное значение для характеристики «иммунного.портрета» белков. Во многих случаях единичная замена аминокислоты в структуре антигенной детерминанты или изменение конформации белковой глобулы являются достаточными для изменения антигенной специфичности макромолекулы.

Термин «специфичность антигена» используется в двух смыслах: во-первых, как способность избирательно реагировать со специфическими антителами, во-вторых, поскольку белковые антигены поливалентны, как набор определенных антигенных детерминант. Если два антигена имеют только часть одинаковых антигенных детерминант, их называют перекрестно реагирующими антигенами. Примерами таких антигенов являются гомогенные белки близкородственных видов животных.

Некоторые антигенные детерминанты у белков с четвертичной структурой могут быть образованы фрагментами полипептидных цепей различных субъединиц, как, например, в иммуноглобулинах и гемоглобине. Как уже указывалось выше, антигенная детерминанта белков образована группой аминокислотных остатков, среди которых можно выявить иммунодоминантную группу. Примером такой группы является С-концевой аргинин декапептида белка вируса табачной мозаики.

Наиболее характерно эффект иммунодоминантной группы выявляется при модификации отдельных аминокислотных остатков химическими соединениями, например динитрофенильной группой. Антитела, образующиеся в такой модифицированной антигенной детерминанте, способны реагировать не только с ней, но и с другими аминокислотными остатками, к которым будет «пришита» динитрофенильная группа. Более того, если в раствор, содержащий модифицированный белок и антитела, добавить свободный динитрофенол, то он будет ингибировать образование комплекса антиген — антитело. Это явление, которое впервые было описано и детально изучено К- Ландштейнером, послужило основой для получения антител против различных гаптенов.

Существенный вклад в понимание структуры антигенных детерминант внесли работы по изучению антигенности синтетических пептидов. Классическим примером являются работы по синтезу пептидной петли лизоцима, которая является самостоятельной антигенной детерминантой. Было показано, что эта петля, содержащая внутреннюю дисульфидную связь, взаимодействует с антителами, получаемыми как против лизоцима, так и самой петли, однако образование комплекса не происходит, если дисульфидная связь восстановлена. Это свидетельствует о том, что структура антигенной детерминанты и ее специфичность зависят как от аминокислотной последовательности, так и от конформации данного фрагмента. Общим для антигенных детерминант является то, что они, как правило, находятся на поверхности белковой глобулы и образованы жесткими а-спиральными участками.

В работах М. Села было показано, что гомополимеры, состоящие из одинаковых аминокислот, не обладают антигенной структурой, в то время как гетерополимеры содержат антигенные детерминанты, причем чем сложнее состав полипептида, тем больше различных антигенных детерминант он образует. Важными здесь являются два фактора: жесткость конформации полипептидной глобулы и ее аминокислотный состав.

Существует несколько путей исследования структуры антигенных детерминант. Один из них основан на искусственном синтезе фрагментов первичной структуры, в которых проводятся замещения отдельных аминокислот. Другой путь — изучение влияния избирательной модификации отдельных аминокислотных остатков. Еще один способ — сравнение между собой гомологичных антигенов. Эффективным методом является также использование ограниченного протеолта и выявление фрагментов, содержащих антигенные детерминанты. Хотя ни один из этих путей не дает однозначных результатов, однако совокупность данных позволяет построить «антигенный портрет» данного белка.

Исключительную важность знания такого «портрета» для иммунохимического анализа можно продемонстрировать на примере изучения антигенных детерминант раково-эмбрионального антигена и антигенно родственных ему белков. РЭА представляет гликопротеид с Мг=180 000, который содержит по массе около 50% углеводов. Он имеет 9 различных эпитопов, большинство из которых конформационно зависимые пептидные детерминанты. В сыворотке крови содержится еще целая группа белков, перекрестно реагирующих с РЭА, что затрудняет использование этого антигена для диагностических целей. В настоящее время с помощью моноклональных антител выделены три антигенные детерминанты, которые являются абсолютно специфичными для РЭА.

Знание антигенной специфичности является исключительно важным условием для создания диагностических иммунохимиче-ских наборов, так как позволяет проводить определение данного вещества в присутствии близкородственных соединений.


Случайные файлы

Файл
36258.rtf
25152.rtf
181272.rtf
102159.rtf
184736.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.