Исследование биологических макромолекул электрофокусированием иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами - Остерман Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
При повторном введении антигена описанный механизм иммунологической памяти обеспечивает быстрое увеличение со дер-
жания антител в крови, причем в сотни раз более значительное, чем при первичной иммунизации тем же антигеном. Это усиление иммунного ответа («booster») особенно ярко выражено в случае слабой первичной реакции. Нередко для получения максимальных концентраций («титров») антител введение новых порций антигена повторяют 3—4 раза с интервалами в 1—2 недели, в зависимости от вида животного, как это показано ниже на конкретных примерах.
При иммунизации в ходе первичного ответа в крови сначала появляются иммуноглобулины типа IgM. Они обнаруживаются уже через 36—48 ч после введения антигена. Молекулы IgM первыми вступают в борьбу с инфицирующим агентом. Они особенно эффективны при стимулировании защитного действия комплемента. При повторных иммунизациях вырабатывается в основном IgG. Его «наводящая» роль была подробно описана выше. Добавим, что IgG способен выполнять и самостоятельную защитную функцию — связываться с токсинами и нейтрализовать их.
СОЗДАНИЕ ИММУНОЛОГИЧЕСКОГО АРСЕНАЛА
По современным представлениям, для всех антигенов, которые могут быть введены животному, в его организме уже имеются готовые к узнаванию иммуноглобулины или рецепторы, расположенные на поверхности пусть немногочисленных, но специфичных лимфоцитов.
На первый взгляд это кажется невероятным, тем более что в роли антигенов могут выступать гаптены — почти любые химические соединения, конъюгированные с белками. Совершенно очевидно, что многие из этих веществ, созданных человеком, никогда не участвовали в процессе эволюции. Откуда же у организма может быть информация для синтеза специфических иммуноглобулинов, «узнающих» эти соединения?
Но что такое «узнавание» на молекулярном уровне?
В следующем разделе подробно рассмотрены структуры иммуноглобулинов, в том числе и строение области, обеспечивающей «узнавание» антигена. Пока скажем, что это — совокупность фиксированных в пространстве нескольких десятков аминокислот. «Выбор» этих аминокислот и даже не очень большие вариации их взаимного расположения открывают возможности для создания бесчисленного множества различных комбинаций. Мало того, система «узнавания» не только избыточна, но и наверняка «вырождена». Можно не сомневаться, что каждая комбинация аминокислот может «узнать»' не одну, а несколько аналогичных (в смысле возможности взаимодействий) химических структур. Число элементов в этих структурах ограничено, а способы их объединения в молекулы должны укладываться в жесткие стерические и энергетические рамки. В результате ^этого число реальных и существенно отличающихся между собой комбинаций атомов в гаптенах отнюдь не бесконечно. К тому же
какая-то степень отличия, наверное, может быть несущественной для узнающей системы. Поэтому весьма вероятно, что и для новых, впервые созданных химических соединений среди пред-существующих «узнающих» комбинаций аминокислот в антителах найдутся примерно подходящие варианты. А уж если созданная человеком химическая структура окажется столь экзотична, что ничего похожего на нее в природе не существует, то она,, вероятно, и не сможет выступить в роли антигена.
Таким образом, вопрос сводится к тому, может ли быть число пространственных комбинаций аминокислот в участках «узнавания» достаточно большим. По современным оценкам, число типов различных специфических антител выражается цифрой порядка 107—108. Такое число комбинаций аминокислот может быть обеспечено действием трех факторов: множественностью генов, определяющих последовательности аминокислот в «узнающих» участках полипептидных цепей иммуноглобулинов (эта множественность может быть разумной — примерно 100 генов для каждой из двух полипептидных цепей, образующих центр «узнавания»); возможностью независимого объединения по два ста вариантов каждой из двух цепей, что дает уже 104 комбинаций; ускоренным процессом соматических мутаций в ходе первоначальной пролиферации В-клеток, в результате чего число комбинаций аминокислот может увеличиться еще на 3—4 порядка. В крови человека циркулирует около 10’* антител. Следовательно, на долю каждого из предполагаемых 10® различных их типов приходится в среднем еще по 10й молекул.
Теперь необходимо -познакомиться с тем, что известно о структуре иммуноглобулинов и антител, в частности о пространственной структуре «узнающих» антиген участков. Это не только позволит более конкретно представить себе возможности реализации приведенных оценочных расчетов, но и подведет нас к практически важному вопросу об однозначности иммунного ответа.
СТРУКТУРА ИММУНОГЛОБУЛИНОВ
Общий плав структуры.
Классы иммуноглобулинов
Начнем с наиболее распространенного типа, обозначаемого' IgG (иммуноглобулин G), на долю которого приходится до 75% общего количества иммуноглобулинов крови. Затем кратко познакомимся с отличиями и физиологической ролью других типов иммуноглобулинов. Как уже упоминалось, используемые в биохимических исследованиях свободные антитела — это иммуноглобулины типа IgG. Их удалось наблюдать под электронным микроскопом. Оказалось, как это и предполагали ранее, что молекулы IgG имеют конфигурацию буквы «Y». Удалось оценить размеры трех участков, составляющих эту конфигурацию (рис. 22). В областях присоединения участков Fab к участку Fe
