Познание мира

Введение и история антител

1. Это белковые молекулы, которые естественным образом вырабатываются или синтезируются В-лимфоцитами.
2. Они также известны как иммуноглобулины. Использование термина антитело определяет молекулу иммуноглобулина, которая имеет специфичность в отношении эпитопа молекул, составляющих антигены.
3. Антитела, продуцируемые и секретируемые плазматическими клетками, представляют собой растворимые молекулы, которые путешествуют по всему телу, чтобы найти и связываться со своими мишенями, которые являются чужеродными веществами, известными как антигены. Связывание антитела с антигеном или микробным эпитопом может подавлять или предотвращать распространение микробов несколькими способами: иммобилизация, предотвращение прикрепления микробов к клеткам-хозяевам, усиление фагоцитоза и нацеливание микробов на разрушение другими растворимыми молекулами или лейкоцитами.
4. Основная функция антител — распознавать и связывать молекулы антигена на их очень специфических антигенсвязывающих участках.
5. После обнаружения и распознавания антигена В-лимфоциты подвергаются клеточной пролиферации и дифференцировке с образованием плазматических клеток, которые секретируют большие количества антител для атаки на антиген.
6. Их специализированная структура позволяет им иметь антигенную специфичность, позволяя только специфическим антигенам связываться с антигенсвязывающими участками.

Формы антител

Антитела делятся на два класса:

1. Связанные с мембраной антитела, составляющие рецепторы В-клеток (BCR); также известный как поверхностные иммуноглобулины (sIg) или мембраносвязанный иммуноглобулин (mIg). Связанные с антителами В-клетки имеют рецепторы на своей поверхности, позволяющие В-клеткам обнаруживать специфический антиген, присутствующий в организме, который запускает активацию В-клеток, которые пролиферируют и дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие циркулирующие антитела. Рецептор B-клеток (BCR) обычно состоит из поверхностно-связанных антител IgD или IgM и связан с гетеродимерами Ig-α и Ig-β, которые обладают способностью индуцировать передачу сигнала. Одна В-клетка имеет около 50 000 – 100 000 антител, связанных с ее поверхностью.
2. Антитела, свободно циркулирующие в крови, обеспечивают эффекторные механизмы гуморального иммунитета путем поиска и нейтрализации антигенов или маркировки их для уничтожения иммунными клетками, такими как антигенпрезентирующие клетки.

Взаимодействия антигенов с антителами (Ag-Ab)

1. Антитела имеют специфические участки, которые распознают антигенные эпитопы, известные как антигенсвязывающие участки. это области на антителах, где антиген связывается с антителом, а антигены имеют особые поверхностные структуры, известные как эпитопы или детерминанты антигена, которые расположены прерывисто и варьируются или различаются.
2. Во время встречи с антителом антиген пространственно связывается на антигенсвязывающем участке, и их взаимодействие аналогично взаимодействию «замок-ключ» при взаимодействии ферментов и субстратов.
3. Это взаимодействие включает ряд слабых сил, включая водородные связи, гидрофобные взаимодействия, электростатические силы и силы Ван-дер-Ваальса. Слабость этих сил может означать только то, что сродство антитела к антигену является относительным и, следовательно, взаимодействие антиген-антитело может быть обратимым, поскольку оно не является абсолютным. В дополнение к этому это означает, что слабые силы позволяют антителу перекрестно реагировать с другими различными антигенами с различным относительным сродством.
4. Когда антиген и антитело связываются, они образуют иммунный комплекс с функциями как единое целое, либо как антиген сам по себе, который атакуется другими циркулирующими антителами, либо вызывая иммунный ответ, действуя как носители антигенов (гаптенов), что делает их иммуногенными.
5. Комплексы антиген-антитело используются для диагностики инфекций, вызванных патогенами, такими как бактерии и вирусы.

Структура антител

1. Антитела представляют собой тяжелые глобулярные белки плазмы размером около 150 кДа и размером около 10 нм. Они состоят из сахарных цепей, известных как гликаны, которые добавляются к консервативным аминокислотным остаткам, и поэтому антитела являются гликопротеинами.
2. Гликаны играют основную роль в стабилизации структуры антитела и его функции. Они также модулируют аффинность антител к FcR.
3. Основная функциональная единица антитела известна как иммуноглобулин (Ig), который является мономерным, тогда как секретируемые антитела могут быть димерными, тетрамерными, пентамерными или полимерными.
4. Антитело состоит из вариабельных V-областей и константных C-областей.

Гетеродимерная структура антител

1. Структура антитела была впервые определена Эдельманом, который выделил его из образца крови множественной миеломы с использованием белков миеломы. Они идентифицировали две цепи с молекулярной массой 20 кДа (легкая цепь) и 50 кДа (тяжелая цепь). Их относительные концентрации предполагают, что основная единица антитела состоит из двух тяжелых цепей и двух легких цепей. В заключение, антитела являются гетеродимерами.
2. Эта четырехцепочечная структура наблюдается в IgG, IgD и IgE. Напротив, IgA встречается как в мономерной, так и в полимерной формах (включающих более одной основной структуры с четырьмя цепями), в то время как IgM находится в виде пентамера с пятью основными единицами.

Иммуноглобулиновые области

1. Мономер иммуноглобулина имеет молекулу Y-образной формы, которая имеет 4-полипептидные цепи, две идентичные тяжелые (H) цепи и две идентичные легкие (L) цепи, которые связаны дисульфидной связью.
2. Каждая из цепей состоит из глобулярных областей, известных как область иммуноглобулина, образованных внутрицепочечными дисульфидными связями. Области, содержащие 70-110 аминокислот, классифицируются на различные типы в зависимости от размера и функции, такие как вариабельные области (IgV) и константные области (IgC).
3. Единая вариабельная область (IgV) имеет две формы: V _L и V _H, состоящие из 100 аминокислот и константных областей (C _H и C _L ).
4. Области имеют специфическую иммуноглобулиновую складку, которая состоит из двух бета-листов, образующих форму, которая удерживается вместе силами взаимодействия консервативных цистеинов и других аминокислот.

Тяжелая цепь антител

1. Существует пять типов тяжелых цепей иммуноглобулинов млекопитающих, которые обозначаются греческими буквами α, δ, ε, γ и μ.
2. Тяжелые цепи определяют класс иммуноглобулина, и поэтому они обнаруживаются на каждом изотипе иммуноглобулина, например, μ-цепи присутствуют в IgM, γ-цепи в IgG и т. д.
3. Тяжелая цепь отличается по размеру и составу, так что α и γ содержат приблизительно 450 аминокислот, тогда как μ и ε содержат приблизительно 550 аминокислот.
4. Каждая тяжелая цепь имеет две области: константную (C) область и вариабельную (V) область. Константная область идентична у всех антител одного изотипа, но отличается у антител других изотипов.
5. Тяжелые цепи γ, α и δ имеют константную область, состоящую из трех тандемных иммуноглобулиновых областей, и шарнирную область, которая поддерживает гибкость антител, в то время как тяжелые цепи μ и ε имеют константную область, состоящую из четырех иммуноглобулиновых обастей.
6. Вариабельная область тяжелой цепи различается в антителах, продуцируемых разными B-клетками, но одинакова в антителах, продуцируемых одной B-клеткой или клоном B-клетки.
7. Вариабельная область каждой тяжелой цепи имеет длину около 110 аминокислот и состоит из одной области иммуноглобулина.

Легкая цепь антител

1. У млекопитающих есть два типа легких цепей, известных как лямбда (λ) и каппа (κ) с двумя областями, постоянная область и переменная область.
2. Длина легкой цепи составляет от 211 до 217 аминокислот.
3. Каждое антитело имеет две идентичные легкие цепи, и только одна из двух легких цепей (лямбда (λ) и каппа (κ)) присутствует на одно антитело у млекопитающих, поэтому любая из цепей может встречаться в любом из 5 типов тяжелых цепей.
4. Следовательно, тяжелая и легкая цепи являются антигенно разными, и только один тип легкой цепи может присутствовать в любой отдельной молекуле антитела.

Кластер дифференцировки, области Fv, Fab и Fc

1. Каждая часть антитела играет определенную роль в антигенности.
2. Плечи антитела образуют V-образную форму, которая структурно функциональна для связывания специфических молекул, что делает возможным распознавание антигенов, известную как Fab (фрагмент, антигенсвязывающая) область. Она состоит из одной константной и одного вариабельной области каждой тяжелой и легкой цепи антитела.
3. Участок связывания антигена, также известный как паратоп на аминоконцевом конце мономерного антитела, сформирован вариабельными областями тяжелой и легкой цепей, известными как область Fv. Она играет ключевую роль в связывании антигенов.
4. Вариабельные области образуют вариабельные петли как легкой (VL), так и тяжелой (VH) цепей, которые отвечают за связывание с антигеном. Эти петли известны как области, определяющие комплементарность (CDR).
5. Fc-область, которая является хвостовой частью антитела, состоящая из постоянных областей тяжелой цепи, взаимодействует с рецепторами клеточной поверхности, называемыми Fc-рецепторами, и некоторыми белками. Это свойство позволяет антителам активировать иммунную систему.
6. Это позволяет им связываться со специфическими антигенами и опосредовать механизмы презентации антигена.

Функции антител

1. Антитела образуются, когда B-клетки активированы и дифференцированы в плазматические клетки, которые отвечают за секрецию растворимых антител или клеток памяти, которые могут выживать в организме в течение длительного времени, вплоть до многих лет. Клетки памяти дают иммунной системе возможность запоминать антиген, с которым она ранее столкнулась, и вызывают быстрый иммунный ответ при воздействии.
2. Антитела, обнаруживаемые во время пренатальной и неонатальной фаз жизни — это антитела, которые были пассивно переданы от матери путем пассивной иммунизации. Производство ранних эндогенных антител зависит от типа антител, и они появляются в течение первого года жизни.
3. Наличие антител, свободно циркулирующих в кровотоке, составляют часть гуморальной иммунной системы. Свободно циркулирующие антитела продуцируются клональными В-клетками, которые отвечают на определенный антиген.

Функции антител обширны, но их можно обобщить следующим образом:

1. Нейтрализация, при которой нейтрализующие антитела блокируют бактериальные клетки или вирионы, не позволяя им атаковать хозяина, делая их неэффективными по своему механизму.
2. Агглютинация: здесь антитела играют роль в слипании чужеродных клеток, привлекая их к фагоцитарным клеткам для фагоцитоза.
3. Осаждение: аналогично агглютинации, но в этом случае растворимые в сыворотке антигены группируются таким образом, чтобы привлекать фагоцитарные клетки для фагоцитоза.
4. Активация дополнения: это механизм антител, которые связываются с чужеродной клеткой, инициируют активацию дополнений для атаки чужеродных клеток, образуя комплекс атаки на мембрану. Комплекс мембранной атаки может привести к лизису клеток, привлекая воспалительные клетки, вызывающие воспаление.

Однако роль антител в иммунитете включает:

1. Для предотвращения проникновения патогенов и повреждения клеток-хозяев путем связывания с антигенами.
2. Стимулируя удаление патогенов макрофагами и другими иммунными клетками. Это возможно благодаря тому, что антитела покрывают патоген, который запускает производство этих иммунных клеток.
3. Запуская уничтожение болезнетворных микроорганизмов. Это усиливается за счет стимуляции функций других иммунных ответов, включая пути активации дополнения.
4. Запуская дегрануляцию вазоактивного амина, которая способствует обеспечению иммунитета против определенных антигенов, таких как аллергены и гельминты.

В целом антитела выполняют три функции:

1. Активация комплементов: когда антитела связываются с антигеном, комплекс (Ag-ab) привлекает компоненты каскада комплемента с областью Fc. Это инициирует активацию классического пути системы комплемента. Путь убивает антиген (бактерии) за счет:
   • связывание антитела и молекул комплемента, маркировка антигена для поглощения фагоцитами, механизм, известный как опсонизация: из-за привлечения комплекса элементов комплемента, который, следовательно, привлекает фагоцитарные клетки;
   • элементы системы комплемента образуют комплекс мембранной атаки, который помогает антителам убивать бактериальные антигены непосредственно путем бактериолиза.
2. Активация эффекторных клеток: антитела обычно имеют на своей поверхности не менее двух паратопов. Когда они распознают антиген (патоген) вне клетки, покрытой Fc-областью, они связывают идентичные антигены на Fc-области своих паратопов, вызывая покрытие / слипание более двух антигенов (патогенов). Это связывает антигены вместе посредством процесса агглютинации. Агглютинин активирует эффекторные механизмы клеток, распознающих Fc-область антител. Это включает активацию фагоцитарных клеток для фагоцитоза комплекса, тучных клеток и нейтрофилов для дегрануляции комплекса и естественных клеток-киллеров, которые индуцируют антителозависимую цитотоксическую активность (ADCC). Индукция ADCC — это механизм, который применялся при изучении эффективности использования моноклональных антител в терапии рака. Рецепторы Fc являются изотип-специфическими (IgA, IgG и IgE) и, следовательно, придают антителам большую гибкость иммунной системы, следовательно, вызывают соответствующий иммунный механизм для различных патогенов
3. Природные антитела: это антитела, которые естественным образом вырабатываются организмом без предварительного воздействия антигена или даже вакцинации или даже пассивной иммунизации. Они обнаруживаются в сыворотке крови человека до воздействия вирусной частицы. Эти антитела были изучены, и они обладают способностью индуцировать классический путь комплемента, который лизирует окруженные вирусы до активации адаптивных иммунных ответов. 

Изотипы антител: структура и функции

1. Антитела могут быть разных видов, известных как изотипы или классы.
2. Существует пять изотипов или классов антител, дифференцированных по аминокислотным последовательностям в константных областях тяжелой цепи, которые придают специфичные для класса структурные и функциональные свойства молекул антител: IgG, IgM, IgA, IgE и IgD. Они характеризуются типом содержащейся в них тяжелой цепи.
3. Они также различаются по своим биологическим свойствам, функциональному расположению и способам взаимодействия с разными антигенами.

Иммуноглобулин G (IgG)

1. Антитела к иммуноглобулину G (IgG) представляют собой наиболее распространенный класс, обнаруживаемый в сыворотке, составляя до 80% от общего иммуноглобулина сыворотки.
2. Это более крупные глобулярные белки с молекулярной массой около 150 кДа, состоящие из четырех пептидных цепей, состоящих из двух идентичных γ (гамма) тяжелых цепей около 50 кДа и двух идентичных легких цепей около 25 кДа, таким образом, это тетрамерная четвертичная структура.
3. Это основной иммуноглобулин, вырабатываемый во время вторичного иммунного ответа, и единственное антитело с антитоксиновой активностью.
4. IgG — единственные антитела, которые переносятся через плаценту и обеспечивают долгосрочную защиту, поскольку они сохраняются в течение месяцев и лет после присутствия антигена, запустившего их производство.
5. IgG защищает от бактерий, вирусов, нейтрализует бактериальные токсины, запускает белковые системы комплемента и связывает антигены, повышая эффективность фагоцитоза.
6. Существует четыре подкласса IgG: IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4, дифференцированных по последовательностям γ-цепи.
   • IgG1, IgG3 и IgG4 легко проникают через плаценту и играют важную роль в защите развивающегося плода;
   • IgG3 является наиболее эффективным активатором комплемента, за ним следует IgG1; IgG2 меньше, а IgG4 вообще не может активировать комплемент;
   • IgG1 и IgG3 связываются с высоким сродством с рецепторами Fc на фагоцитарных клетках и, таким образом, опосредуют опсонизацию;
   • IgG4 имеет переходное сродство к рецепторам Fc, а IgG2 — чрезвычайно низкое сродство.

Иммуноглобулин М (IgM)

1. IgM составляет около 5-10% циркулирующих иммуноглобулинов. Он имеет молекулярную массу 970 кДа. Мономерный IgM обнаруживается в виде мембраносвязанных антител на В-клетках.
2. IgM, секретируемый плазматическими клетками, является пентамерным, в котором пять мономерных единиц удерживаются вместе дисульфидными связями, которые связывают их 2-карбоксильные концевые области тяжелой цепи и две области легкой цепи, и вся структура стабилизируется соединительной (J) цепью.
3. Цепь J требуется для полимеризации мономеров с образованием пентамерного IgM, он производится непосредственно перед секрецией пентамера.
4. Этот иммуноглобулин в основном ограничен периферическим кровообращением и является основным антителом, продуцируемым при первичном ответе.
5. Он вырабатывается на ранней стадии вторичного ответа, и с некоторыми антигенами вырабатывается единственное антитело, например, естественные антитела группы крови, поэтому оно участвует в антигенах группы крови ABO на поверхности эритроцитов.
6. IgM усиливают поглощение клеток за счет фагоцитоза.

Иммуноглобулин А (IgA)

1. Хотя IgA составляет только 10–15% от общего количества иммуноглобулинов в сыворотке, это преобладающий класс иммуноглобулинов во внешних секрециях, таких как грудное молоко, слюна, слезы и слизь бронхиального, мочеполового и пищеварительного трактов.
2. Он состоит из тяжелой (H) и легкой (L) цепей. Каждая H-цепь состоит из константной области (Cα1, Cα2, Cα3), шарнирной области и переменной (V) области.
3. Легкие цепи состоят из элементов CL и Vκ или Vλ. В сыворотке IgA существует в основном в виде мономера, но иногда встречаются полимерные формы (димеры, тримеры и некоторые тетрамеры), все из которых содержат полипептид J-цепи.
4. Основная функция IgA — связывать антигены микробов до того, как они атакуют ткани. Он агрегирует антигены и удерживает их в секрете, поэтому, когда секрет изгоняется, то же самое происходит и с антигеном.
5. IgA также является первой защитой для поверхностей слизистых оболочек, таких как кишечник, нос и легкие.

Иммуноглобулин Е (IgE)

1. Антитела к иммуноглобулину Е (IgE) были обнаружены только у млекопитающих.
2. IgE синтезируется плазматическими клетками. Мономеры IgE состоят из двух тяжелых цепей (ε-цепь) и двух легких цепей, при этом ε-цепь содержит 4 Ig-подобных константных области (Cε1-Cε4).
3. Антитела IgE способствуют немедленным реакциям гиперчувствительности, которые ответственны за симптомы сенной лихорадки, астмы, крапивницы и анафилактического шока. Наличие в сыворотке компонента ответственного за аллергические реакции.
4. Механизм IgE включает связывание с рецепторами Fc на мембранах базофилов крови и тучных клеток тканей. Поперечное сшивание рецептор-связанных молекул IgE антигеном (аллергеном) побуждает базофилы и тучные клетки перемещать свои гранулы к плазматической мембране и высвобождать их содержимое во внеклеточную среду, процесс, известный как дегрануляция, в результате чего появляется множество фармакологически активных медиаторов.
5. Локальная дегрануляция тучных клеток, индуцированная IgE, также может высвобождать медиаторы, которые способствуют накоплению различных клеток, необходимых для противопаразитарной защиты.

Иммуноглобулин D (IgD)

1. IgD составляет менее 1% сыворотки и экспрессируется в плазматических мембранах незрелых B-лимфоцитов во время дифференцировки до зрелого IgM. IgD также вырабатывается в секретируемой форме, которая в небольших количествах содержится в сыворотке крови.
2. IgD может участвовать в гуморальных иммунных ответах, регулируя отбор и гомеостаз В-клеток.
3. IgD также может играть роль в индукции продукции антител.

Типы, структура и функции антител

Типы антител	Подклассы	Состав	Функции
IgG	4 (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4)	Пентамер Молекулярный вес: 146 кДа	IgG1, IgG3 и IgG4 легко проникают через плаценту и являются ключом к защите развивающегося плода. IgG3 является основным активатором системы комплемента с низким уровнем IgG1. IgG2 менее эффективен, а IgG4 вообще не может активировать комплемент. IgG1 и IgG3 опосредуют опсонизацию.
IgM	1 (IgM)	Мономерный и / или пентамерный молекулярный вес: 970 кДа	Дает первичный ответ при обнаружении антигена участвует в антигенах группы крови ABO на поверхности эритроцитов, увеличивает поглощение клеток за счет фагоцитоза.
IgA	2 (IgA1 и IgA2)	Мономерные и / или полимерные формы, например димеры. Молекулярный вес: 385 кДа	В больших количествах содержится во внешних выделениях, таких как грудное молоко, слюна, слезы и слизь бронхов, мочеполовых путей и пищеварительного тракта. Свяжите антигены с микробами до того, как они проникнут в ткани. Первая линия защиты слизистых оболочек, таких как кишечник, нос и легкие.
IgE	1 (IgE)	Мономерный	Первая линия защиты от аллергенов за счет связывания с базофилами и тучными клетками, вызывающими воспалительные реакции. Высвобождают медиаторы, которые способствуют накоплению различных клеток, необходимых для антипаразитарной защиты.
IgD	—	Мономерный Молекулярный вес: 185 кДа	Участвует в гуморальных иммунных ответах, регулируя отбор В-клеток и гомеостаз. Индукция выработки антител.

Антигенные детерминанты (эпитопы) иммуноглобулинов

Как гликопротеины, антитела могут действовать как иммуногены, тем самым вызывая ответ антител. Однако часть иммуноглобулина может действовать как иммуноген, а не все антитело, а только определенные участки, известные как антигенные детерминанты (эпитопы). Это понимание проложило путь для изучения развития В-клеток и гуморальных иммунных ответов. В зависимости от расположения этих эпитопов в молекуле антитела их можно разделить на три: изотипические, аллотипические и идиотипические.

Изотипические детерминанты

1. Каждая молекула антитела имеет один тип тяжелой цепи (γ, или α, или μ, или ε, или δ) и один тип легкой цепи (k или λ).
2. Различия в структуре константной области тяжелой цепи или легкой цепи определяют класс иммуноглобулинов (Ig), его подклассы, типы и подтипы в пределах данного вида.
3. Следовательно, разница в постоянной области определяет изотипические детерминанты (изотипы).
4. Каждый изотип кодируется отдельным геном константной области.
5. Разные виды наследуют разные гены константной области и поэтому экспрессируют разные изотипы, в то время как представители одного и того же вида имеют один и тот же ген константной области.
6. Когда антитело другого вида вводят другому виду, новые изотипические детерминанты будут распознаваться как чужеродные, образуя анти-изотипическое антитело.

Аллотипические детерминанты

1. Представители одного и того же вида наследуют одни и те же изотипические гены, однако у некоторых генов существует несколько аллелей, и эти аллели кодируют небольшие различия в аминокислотах. Это означает, что продукты аллельных форм генов будут иметь несколько различных аминокислотных последовательностей в константных областях, известных как аллотипические детерминанты.
2. Общее количество аллотипических детерминант, отображаемых антителом, определяет его аллотип.
3. У людей аллотипы были охарактеризованы для четырех (4) подклассов IgG, подклассов IgA2 и легкой цепи каппа.
4. Аллотипы гамма-цепи известны как маркеры Gm, и было идентифицировано около 24 аллотипов Gm. Они обозначаются классом, подклассом и номером аллеля. Например, G1m (1), G2m (23), G3m (11), G4m (4a).
5. Подкласс IgA2 имеет два аллотипа (A2m (1) и A2m (2)).
6. Легкая цепь каппа (κ) имеет 3 аллотипа (Km (1), Km (2) и Km (3)).
7. Каждая из этих аллотипических детерминант представляет собой различия от одной до четырех аминокислот, которые кодируются разными аллелями.
8. Производство антител к аллотипическим детерминантам можно осуществить путем инъекции антител от одного представителя вида другому, несущего аллотипические детерминанты. Например, беременная мать вырабатывает антитела к отцовским аллотипическим детерминантам, присутствующим в иммуноглобулине плода. Кроме того, антиаллотипические детерминанты также могут быть получены во время переливания крови.

Идиотипические детерминанты

1. Аминокислотная последовательность доменов VH и VL антитела может действовать как антигенсвязывающий участок и как детерминанта антигена.
2. Идиотипические детерминанты возникают из последовательности вариабельных областей тяжелой и легкой цепей, и каждая отдельная антигенная детерминанта вариабельной области известна как идиотоп.
3. Идиотоп может действовать как антигенсвязывающий участок, а также может содержать последовательность вариабельной области вне антигенсвязывающего участка.
4. Каждое антитело будет представлять несколько идиотопов, и общее количество индивидуальных идиотопов известно как идиотип антитела.
5. Поскольку антитела, продуцируемые отдельными В-клетками, происходящими из одного и того же клона, имеют идентичные последовательности вариабельной области,
   все они имеют один и тот же идиотип.
6. Идиотип относится к специфичности, связанной с вариабельной областью. Маркеры идиотипа находятся в гипервариабельной области иммуноглобулина.
7. Антиидиотипическое антитело получают путем инъекции антител, которые имеют минимальные вариации в своих изотипах и аллотипах, так что идиотипические различия могут быть распознаны. Часто используется гомогенное антитело, такое как белок миеломы или моноклональное антитело. 

Участки связующие антиген (В-клеточные рецепторы)

1. B-клеточный рецептор (BCR) представляет собой трансмембранный белковый комплекс, состоящий из mIg и связанных дисульфидными связями гетеродимеров, называемых Ig-α / Ig-β.
2. Молекулы этого гетеродимера связываются с молекулой mIg с образованием BCR.
3. Цепь Ig-α имеет длинный цитоплазматический хвост, содержащий 61 аминокислоту, хвост цепи Ig-β содержит 48 аминокислот.
4. Хвосты как в Ig-α, так и в Ig-β достаточно длинные, чтобы взаимодействовать с внутриклеточными сигнальными молекулами.
5. Открытие гетеродимера Ig-α / Ig-β Майклом Ретом и его коллегами в начале 1990-х годов существенно продвинуло понимание активации B-клеток.

Разнообразие антител (иммуноглобулинов)

1. Иммунная система обладает способностью генерировать высокий уровень разнообразия, чтобы распознавать очень широкий спектр уникальных молекул, которые, по оценкам, исчисляются миллиардами. Благодаря этой способности можно распознавать и устранять чужеродные структурные чужеродные антигены.
2. Антигенная специфичность B-клеток определяется мембраносвязанным антигенсвязывающим рецептором (антителом). Антитела экспрессируются на поверхности В-клеток, которые созревают в костном мозге.
3. Во время созревания специфичность В-клеток создается случайным расположением ряда генных сегментов, кодирующих молекулу антитела.

Ниже рассматриваются различные варианты:

Вариативность области

1. Несколько различных локусов генов, которые кодируют антитело на хромосомах, имеют большие размеры и кодируют каждую область антитела.
2. Это хромосомная область, которая содержит гены тяжелой цепи (IGH @), и она обнаружена на 14-й хромосоме, а локусы, содержащие гены легкой цепи лямбда и каппа (IGL @ и IGK @), обнаружены на хромосомах 22 и 2 у человека.
3. Одна из этих областей называется вариабельной областью. Она присутствует в каждой тяжелой и легкой цепи каждого антитела, но может отличаться в разных антителах, полученных из разных В-клеток.
4. Различия, возникающие из вариабельных областей, расположены в трех петлях, известных как гипервариабельные области (HV-1, HV-2 и HV-3) или определяющие комплементарность области (CDR1, CDR2 и CDR3).
5. CDR поддерживаются в вариабельных областях консервативными каркасными областями.
6. Локус тяжелой цепи содержит около 65 различных генов вариабельных областей, которые все различаются по своим CDR.
7. Комбинация этих генов с рядом генов для других обастей антитела действительно генерирует большой набор. Комбинирование этих генов с множеством генов для других областей антитела создает большую группу антител с высокой степенью вариабельности.
8. Эта комбинация известна как рекомбинация V (D) J.

V (D) J рекомбинация

1. Антитела и рецепторы Т-клеток состоят из двух полипептидных цепей, каждая из которых вносит вклад в антигенсвязывающую область.
2. Экзоны, кодирующие антигенсвязывающие области, собираются из сегментов гена V (вариабельный), D (разнообразие) и J (присоединение) путем перестройки ДНК «вырезать и вставить». Этот процесс называется рекомбинацией V (D) J.
3. Процесс выбирает пару сегментов, вводит двухцепочечные разрывы, смежные с каждым сегментом, удаляет или инвертирует промежуточную ДНК и лигирует сегменты вместе.
4. Следовательно, рекомбинация V (D) J — это процесс соматической рекомбинации иммуноглобулинов, который включает создание уникальных вариабельных областей иммуноглобулинов.
5. Каждая из вариабельных областей антитела, тяжелой и легкой цепи кодируется несколькими частями, известными как генные сегменты, также известные как подгены. Это переменная, V, разнообразие, D и соединяющиеся сегменты.
6. Сегменты V, D и J обнаруживаются в тяжелых цепях Ig, но только сегменты V и J обнаруживаются в легких цепях Ig.
7. Существует несколько копий генных сегментов V, D и J, которые тандемно расположены в геномах млекопитающих.
8. В костном мозге каждая развивающаяся В-клетка будет собирать вариабельную область иммуноглобулина путем случайного выбора и объединения одного V, одного D и одного J-генных сегментов (или одного V и одного J-сегментов в легкой цепи).
9. Из-за существования множества копий каждого типа сегмента гена с различными комбинациями сегментов гена, которые можно использовать для генерации каждой вариабельной области иммуноглобулина, рекомбинация V (D) J может быть способна генерировать большое количество антител, каждое из которых с разными паратопами и, следовательно, с различной антигенной специфичностью.
10. Белки гена активации рекомбинации (RAG) играют важную роль в рекомбинации V (D) J в разрезании ДНК в определенной области. Эти белки требуют механизма рекомбинации V (D) J, и без них эти процессы рекомбинации не могут происходить.
11. После того, как В-клетка продуцирует функциональный ген иммуноглобулина во время рекомбинации V (D) J, она не может экспрессировать какую-либо другую вариабельную область (процесс, известный как аллельное исключение), поэтому каждая В-клетка может продуцировать антитела, содержащие только один вид вариабельной цепи.

Смена класса

1. Переключение классов — это биологический процесс, происходящий после активации В-клетки, который позволяет клетке продуцировать различные классы антител (IgA, IgE или IgG) с помощью механизма, известного как рекомбинация переключения классов (CSR).
2. Эффекторные функции определяются константными (С) участками тяжелой цепи иммуноглобулина, и поэтому во время рекомбинации с переключением классов часть константной области тяжелой цепи антитела изменяется, но вариабельная область тяжелой цепи цепь остается прежней, таким образом, переключение классов не влияет на специфичность антигена. Это означает, что антитело сохраняет сродство к одним и тем же антигенам, но может взаимодействовать с разными эффекторными молекулами.
3. Первоначально незрелые наивные B-клетки экспрессируют только IgM и IgD на клеточной поверхности с идентичными антигенсвязывающими областями.
4. Когда незрелая В-клетка в основном активируется цитокинами, она встречает специфические сигнальные молекулы через их рецепторы CD40 и цитокинов (оба модулируются Т-хелперами). Затем они подвергаются переключению класса антител для выработки антител IgG, IgA или IgE, которые играют определенную роль в иммунной системе.
5. Каждый изотип адаптирован для определенной функции, поэтому после активации может потребоваться антитело с эффекторной функцией IgG, IgA или IgE для эффективного устранения антигена.
6. Переключение классов позволяет различным дочерним клеткам одной и той же активированной В-клетки производить антитела разных изотипов.
7. Таким образом, потомство одной В-клетки может продуцировать антитела, все специфичные к одному и тому же антигену, но обладающие способностью вызывать эффекторную функцию, подходящую для каждого антигенного заражения.
8. Переключение классов запускается цитокинами, генерируемый изотип зависит от того, какие цитокины присутствуют в среде В-клеток.
9. Механизм переключения классов: повторяющиеся области ДНК, известные как «области переключения», обнаруживаются в интронах перед каждым изотипическим геном, который используется для направления AID и других ферментов. Затем они создают разрывы в последовательности ДНК, позволяя вырезать μ-гены, а затем пройти фермент репарации и присоединить сегмент VDJ обратно к новой константной области.

Особые обозначения

1. Антитело можно назвать моноспецифическим, если оно имеет специфичность к одному и тому же антигену или эпитопу.
2. Группу антител можно назвать поливалентной (или неспецифической), если они обладают сродством к различным антигенам или микроорганизмам.
3. Внутривенный иммуноглобулин состоит из множества различных IgG (поликлональных IgG).
4. Напротив, моноклональные антитела — это идентичные антитела, продуцируемые одной В-клеткой.

Медицинское и исследовательское применение антител

1. Серологическое тестирование направлено на обнаружение специфических антител, продуцируемых против определенных антигенов. Способы применения различаются, например, биохимический анализ для диагностики вируса Эпштейна-Барра, болезнь Лайма обнаруживает наличие антител против этих заболеваний.
2. Нефелометрия / турбидиметрия — это мера уровня отдельных классов иммуноглобулинов. Он дает профиль антител пациента, и повышение уровня классов иммуноглобулинов может быть индикатором повреждения печени у пациентов, диагноз которых не ясен, например, повышенный уровень IgA указывает на алкогольный цирроз, повышенный уровень IgM указывает на вирусный гепатит и первичный билиарный цирроз, в то время как уровень IgG повышен при вирусном гепатите, аутоиммунном гепатите и циррозе печени.
3. Тест Кумбса — это тест на антитела, используемый для обнаружения присутствия аутоантител, направленных против поверхности красных кровяных телец, и тест на аутоопосредованную гемолитическую анемию. Он также используется для скрининга крови перед переливанием крови.
4. Антитела являются основным компонентом нескольких иммунологических диагностических тестов для обнаружения присутствия антигена, таких как ELISA, вестерн-блоттинг, иммунофлуоресценция, иммунодиффузия, электрофорез и т. д.
5. Терапия антителами также была направлена ​​на лечение заболеваний и расстройств, связанных с низким уровнем антител или их недостатком, таких как Х-связанная гаммаглобулинемия, гипогаммаглобулинемия.
6. Моноклональные антитела используются для лечения таких заболеваний, как ревматоидный артрит, рассеянный склероз, псориаз и многих форм рака, включая неходжкинскую лимфому, колоректальный рак, рак головы и шеи и рак груди, с использованием точечной терапии моноклональными антителами.
7. Антиген Rh D, обнаруженный в красных кровяных тельцах, также известный как резус-фактор. Rh-положительный (Rh +) человек имеет Rh-антиген на своих эритроцитах и ​​резус-отрицательный.
8. Резус-фактор, также известный как антиген Rh D, это антиген, обнаруженный в эритроцитах; у резус-положительных лиц (Rh +) этот антиген присутствует в эритроцитах, а у резус-отрицательных (Rh–) нет. При рождении кровь ребенка может попасть в систему кровообращения матери, и из-за несовместимости Rh-антигена (Rh-мать и Rh + ребенок) смешивание крови может повысить чувствительность Rh-матери к Rh-антигену крови. Клетки ребенка Rh +, который создает проблемы для последующих беременностей из-за риска гемолитической болезни новорожденного. Тем не менее, мысленные исследования, были произведены иммунные глобулины, специфичные для человеческих антител против RhD, известные как иммунные антитела Rho (D), которые помогают в пренатальном лечении, предотвращая сенсибилизацию резус-отрицательных и резус-положительных взаимодействий между матерью и ребенком. Лечение матери антителами против RhD до и сразу после травмы и родов разрушает антиген Rh в организме матери у плода. Это стадии, которые первоначально стимулировали В-клетки памяти запоминать антиген Rh, и, следовательно, иммунные антитела Rho предотвращают эти активации.

Применение антител в исследованиях

1. Антитела можно получить путем инъекции антигена лабораторному животному, такому как мышь, крыса, кролик или лошадь. Это позволяет производить большое количество антител из крови этих животных.
2. Кровь, выделенная у этих животных, содержит поликлональные антитела в их сыворотке (антисыворотке). Это несколько антител, которые связываются с одним и тем же антигеном.
3. Антигены также можно вводить курице, чтобы обеспечить выработку поликлональных антител в яичном желтке. Специфические антитела к единичным эпитопам антигена могут быть получены путем выделения из животных и слияния с линиями раковых клеток. Слитые клетки известны как гибридомы. Они обладают способностью непрерывно расти и секретировать антитела в культуре.
4. Единичные клетки гибридомы могут быть выделены путем клонирования с разведением для создания клонов клеток, которые продуцируют одно и то же антитело, и эти антитела известны как моноклональные антитела.
5. Поликлональные и моноклональные антитела очищаются с помощью антиген-аффинной хроматографии, и их можно использовать для многих исследовательских приложений, таких как идентификация внутриклеточных и внеклеточных белков.
6. Антитела используются в проточной цитометрии для дифференциации типов клеток по экспрессируемым ими белкам.
7. Они также используются в иммунопреципитации для отделения белков и всего, что с ними связано (коиммунопреципитация) от других молекул в клеточном лизате, вестерн-блоттинге для идентификации белков, разделенных электрофорезом, а также в иммуногистохимии или иммунофлуоресценции для изучения экспрессии белков в срезах ткани.
8. Белки также могут быть обнаружены и количественно определены с помощью антител с использованием методов ELISA и ELISpot.