Антигенная детерминанта иммунология. Использование гаптен для изучения специфичности антигенных детерминант. Исследования антител. Фаговый дисплей

Понятие «антиген».

Антиген – это любые вещества, содержащиеся в м/о и др. клетках или выделяемые ими, которые несут признаки ген. чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфич. иммун. р-ций.

Дайте определение понятий антигенности и иммуногенности.

Антигенность - св-во хим. веществ или клеток индуцировать иммунный ответ животного организма определенной силы. Обусловливается участком молекулы Аг, к-рый распознается иммунной системой как чужеродный. По антигенной силе вещества разделяют на неантигены, гаптены , сильные и слабые Аг. Антигенностьможет быть усилена или придана конъюгацией вещества с макромолекулами или совместным введением вещества с адъювантами , а также снижена или утрачена в результате деградации макромолекул. Измеряется в антигенных ед. (АЕ).

Иммуногенность – это способность к индукции иммунного ответа (выработка антител и включение всех факторов иммунитета).

Антигенная детерминанта. Строение и ф-ции.

Структура, обладающая индивидуальной антигенной специфичностью, называется антигенным детерминантом или эпитопом. Состоят из 6-25 а/к и располагаются в разных частях молекулы, разделяясь неантигенными структурами. При этом эпитопы одной молекулы не обязательно должны иметь одинаковый состав и одонаковую специфичность. Кол-во одинаковых эпитопов на молекуле определяет число молекул антител, которые могут к ней присоединиться, т.е. валентность данного антигенного субстрата.

4. Полноценные антигены и их св-ва, примеры.

На основании изучения антигенных свойств различных сложных хим. соединений (полисахаридов, липидов, белков, нуклеиновых к-т и т.д.) полноценные антигены обладают обеими функциями антигена – способностью индуцировать образование антител и специфически с ними взаимодействовать.

5. Гаптены, синтетические антигены, их св-ва.

Если взаимодействие неполноценного антигена (обладают только одним свойством антигена - способностью специфически взаимодействовать с теми антителами, в индукции синтеза которых они участвовали) с антителом сопровождается обычными иммунологическими реакциями, его называют гаптеном . Если неполноценный антиген имеет очень небольшую молекулярную массу и его взаимодействие с антителами не сопровождается обычными видимыми реакциями, его называют полугаптеном . О присутствии полугаптена судят по тому признаку, что антитела будучи связаны с полугаптеном, уже не проявляют себя в обычной реакции с полноценным антигеном.

6. Антигены растворимые, корпускулярные. Способы получения, примеры.

Среди антигенов бактериальной клетки различают Н, О, К и др.:

ü Жгутиковые антигены (Н-антигены) входят в состав бактериальных жгутиков, представляют собой белок флагелин (разрушается при нагревании, а после обработки фенолом сохраняет свои антигенные свойства)

ü Соматический антиген (О-антиген) связан с бак. клеточной стенкой. О-антиген Гр- бактерий связан с ЛПС клеточной стенки, детерминантными группами являются концевые повторяющиеся звенья полисахаридных цепей, присоединенные к ее основной части. В состав сахаров детерминантных групп входят гексозы (галактоза, глюкоза и др., аминосахар).

Антиген - это биополимер органичес­кой природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Строение антигена: носитель + эпитопы (Антигенная детерминанта – отличительная часть молекулы антигена, обуславливающая специфичность АТ и эффекторных Т- лимфоцитов при иммунном ответе). Количество эпитопов определяет валентность АГ. Эпитоп комплементарен активному центру АТ или Т-клеточному рецептору.

1. Различают линейные, или секвенциальные, антигенные детерминанты (например, пер­вичная аминокислотная последовательность пептидной цепи) и поверхностные, или кон формационные (расположенные на повер­хности молекулы антигена и возникшие в результате вторичной или более высокой конформации).

2. Кроме того, существуют конце­ вые эпитопы (расположенные на концевых участках молекулы антигена) и центральные .

3. Определяют также «глубинные», или скрытые, антигенные детерминанты, которые проявля­ются при разрушении биополимера.

Размер антигенной детерминанты невелик, но может варьировать. Он определяется осо­бенностями антигенрецепторной части фак­тора иммунитета, с одной стороны, и видом эпитопа - с другой.

Например, антигенсвязывающий участок молекулы иммуноглобу­лина (как сывороточного, так и рецептора В-лимфоцита) способен распознать линей­ную антигенную детерминанту, образованную всего лишь 5 аминокислотными остатками. Конформационная детерминанта по сравне­нию с линейной несколько больше - для ее образования требуется 6-12 аминокислотных остатков. Рецепторный аппарат Т-лимфоцитов ориентирован на иные по строению и раз­меру антигенные детерминанты. В частнос­ти, Т-киллеру для определения чужеродности требуется нанопептид, включенный в состав МНС I класса; Т-хелперу при распознавании «свой-чужой» необходим олигопептид разме­ром 12-25 аминокислотных остатков в комп­лексе с МНС II класса.

Структура и состав эпитопа имеют кри­тическое значение. Замена хотя бы одного структурного элемента молекулы приводит к образованию принципиально новой анти­генной детерминанты с иными свойствами. Нужно также отметить, что денатурация при­водит к полной или частичной потере анти­генных детерминант или появлению новых, при этом теряется специфичность антигена.

Так как молекулы большинства антигенов имеют довольно большие размеры, в их струк­туре определяется множество антигенных де-терминант, которые распознаются разными по специфичности антителами и клонами лимфоцитов

2. Свойства антигенов

Антигены обладают рядом характерных свойств:

антигенностью,

специфичностью

иммуногенностью.

1. Антигенность

Под антигенностью понимают потенциаль­ную способность молекулы антигена акти­вировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с фактора­ми иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Иными словами, антиген дол­жен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клет­кам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей

молекулой одновременно, а только с ее не­большим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп».

Поэтому антигенность вещества зависит от наличия и числа антигенных детер­минант в структуре его молекулы.

Чужеродность является обязательным усло­вием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объ­екты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как иммунокомпетентные клетки не способны напря­мую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества.

В норме иммунная система невосприим­чива к собственным биополимерам. Если на какой-либо биополимер в макроорганизме возникла реакция, то, соответственно, он приобрел черты чужеродности и перестал вос­приниматься иммунной системой как «свой». Подобное событие может возникнуть при некоторых патологических состояниях как результат нарушения регуляции иммунного ответа (см. «аутоантигены», «аутоантитела», «аутоиммунитет», «аутоиммунные болезни»).

Чужеродность находится в прямой зависи­мости от «эволюционного расстояния» между организмом-реципиентом и донором анти­генов. Чем дальше в филогенетическом раз­витии организмы отстоят друг от друга, тем большей чужеродностью и, следовательно, иммуногенностью обладают их антигены по отношению друг к другу. Это свойство ис­пользуют биологи и палеонтологи (при изуче­нии филогенеза, уточнении классификации и т.д.), судебно-медицинские эксперты и кри­миналисты (установление кровного родства, принадлежности улик, фальсификации пи­щевых продуктов и т. д.).

Чужеродность заметно проявляется даже между особями одного вида. Отмечено, что единичные замены аминокислот, составляю­щих основу внутривидового полиморфизма, эффективно распознаются антителами в се­рологических реакциях.

Вместе с тем антигенные детерминанты да­же генетически неродственных животных или структурно различных биополимеров могут иметь определенное подобие. В этом случае их антигены оказываются способными специфически взаимодействовать с одними и теми же факторами иммунитета. Такие антигены получили название перекрестно реагирующих . Описанное явление характерно, например, для альбуминов, коллагенов, миоглобинов различных видов животных. Обнаружено также сходство антигенных детерминант стрептококка, сарколеммы миокарда и базальной мембраны почек, Treponema pallidum и липидной вытяжки из миокарда крупного рогатого скота, возбудителя чумы и эритроцитов человека О (I) группы крови. Явление, когда один микроб маскируется антигенами другого микроба или макроорганизма для «защиты» от факторов иммунитета, получило название антигенная мимикрия.

ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА

Гуморальный иммунитет – одна из форм приобретенного иммунитета. Играет важную роль в противоинфекционной защите организма и обусловливается специфическими антителами , выработанными в ответ на чужеродный антиген . Считают, что патогенные микроорганизмы, размножающиеся в организме внеклеточно, как правило, обусловливают гуморальный иммунитет.

Антигены. Классификация антигенов

Антигены – это высокомолекулярные соединения. При попадании в организм вызывают иммунную реакцию и взаимодействуют с продуктами этой реакции: антителами и активированными лимфоцитами.

Классификация антигенов.

1. По происхождению:

1) естественные (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, бактериальные экзо– и эндотоксины, антигены клеток тканей и крови);

2) искусственные (динитрофенилированные белки и углеводы);

3) синтетические (синтезированные полиаминокислоты, полипептиды).

2. По химической природе:

1) белки (гормоны, ферменты и др.);

2) углеводы (декстран);

3) нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК);

4) конъюгированные антигены (динитрофенилированные белки);

5) полипептиды (полимеры a-аминокислот, кополимеры глутамина и аланина);

6) липиды (холестерин, лецитин, которые могут выступать в роли гаптена, но, соединившись с белками сыворотки крови, они приобретают антигенные свойства).

3. По генетическому отношению:

1) аутоантигены (происходят из тканей собственного организма);

2) изоантигены (происходят от генетически идентичного донора);

3) аллоантигены (происходят от неродственного донора того же вида);

4) ксеноантигены (происходят от донора другого вида).

4. По характеру иммунного ответа:

1) тимусзависимые антигены (иммунный ответ зависит от активного участия Т-лимфоцитов);

2) тимуснезависимые антигены (запускают иммунный ответ и синтез антител В-клетками без Т-лимфоцитов).

Выделяют также:

1) Внешние антигены; попадают в организм извне. Это микроорганизмы, трансплантированные клетки и чужеродные частицы, которые могут попадать в организм алиментарным, ингаляционным или парентральным путем;

2) Внутренние антигены; возникают из поврежденных молекул организма, которые распознаются как чужие;

3) Скрытые антигены – определенные антигены (например, нервная ткань, белки хрусталика и сперматозоиды); анатомически отделены от иммунной системы гистогематическими барьерами в процессе эмбриогенеза; толерантность к этим молекулам не возникает; их попадание в кровоток может приводить к иммунному ответу.

Иммунологическая реактивность против измененных или скрытых собственных антигенов возникает при некоторых аутоиммунных заболеваниях.

Свойства антигенов

Антигены разделены на:

1. Полные (иммуногенные), всегда проявляющие иммуногенные и антигенные свойства,

2. Неполные (гаптены), не способные самостоятельно вызывать иммунный ответ.

1. Специфичность – структуры особенно отличающие 1 антиген от другого. Специфический участок – антигенная детерминанта (или эпитоп) избирательно реагирует с рецепторами и специфично с антигенами. Чем больше эпитопов, тем больше вероятности иммунного ответа.

2. Антигенность – избирательное реагирование со специфическими антителами или анти-специфичными клетками, способность вызывать иммунный ответ в определенном организме.

3. Чужеродность – без нее нет антигенности.

4. Иммуногенность – способность создавать иммунитет; зависит: от генетических особенностей, от размера, от количества эпитопов.

5. Толерантность – альтернатива в создании иммунитета; отсутствие иммунного ответа; не отвечает иммунный ответ на антигены – аалергия на уровне организма – иммунологическая терпимость.

Виды антигенов

1. Антигены бактерий:

1) Группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства);

2) Видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида);

3) Типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары, антигеновары – внутри одного вида).

2. Антигены вирусов:

1) Суперкапсидные антигены – поверхностные оболочечные;

2) Белковые и гликопротеидные антигены;

3) Капсидные – оболочечные;

4) Нуклеопротеидные (сердцевинные) антигены.

3. Гетероантигены – общие для представителей разных видов антигенные комплексы или общие антигенные детерминанты на различающихся по другим свойствам комплексах. За счет гетероантигенов могут возникать перекрестные иммунологические реакции. У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению антигены. Эти явления называются антигенной мимикрией.

4. Суперантигены – это особая группа антигенов, которые в очень малых дозах вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Т-лимфоцитов. Суперантигенами являются бактериальные энтеротоксины, стафилококковые, холерные токсины, некоторые вирусы (ротавирусы).

И др.), участки собственных молекул, распознаваемые иммунной системой, также называются эпитопами.

Большинство эпитопов, распознаваемых антителами или B-клетками, представляют собой трёхмерные структуры на поверхности молекул антигенов, которые точно совпадают по форме и пространственному расположению электрических зарядов с соответствующими паратопами антител. Исключение составляют линейные эпитопы, которые определяются характерной последовательностью аминокислот (первичной структурой), а не пространственной организацией . Протяжённость эпитопа, который способен распознать B-лимфоцит, может достигать 22 аминокислотных остатков.

Эпитопы для Т-клеток представлены на поверхности антигенпредставляющих клеток , где они связаны с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC). Эпитопы, связанные с МНС I типа, обычно представляют собой пептиды, состоящие из 8-11 аминокислот, в то время как MHC II типа представляют более длинные пептиды, а нетипичные молекулы MHC представляют непептидные эпитопы, такие как гликолипиды . Эпитопы, которые узнают Т-клетки, могут быть только линейными и принадлежат антигенным молекулам, которые локализуются как на поверхности, так и внутри клеток.

Эпитопы могут определяться такими иммуноферментными методами как ELISPOT и ELISA , а также с использованием биочипов .

Молекулы ДНК , кодирующие эпитопы, которые распознаются известными антителами, могут быть «привязаны» к известным генам . В результате белковый продукт такого гена «с довеском» будет содержать соответствующий эпитоп, что позволяет следить за этим белком в условиях эксперимента. Для этой цели используются эпитопы c-myc , HA, FLAG, V5.

В некоторых случаях эпитопы дают перекрёстную реакцию. Это свойство используется иммунной системой в регуляции антиидиотипических антител, существование которых было предположено нобелевским лауреатом Нильсом Кай Жерне . Если антитело связывается с эпитопом какого-то антигена, его паратоп может стать эпитопом (то есть приобретает свойства антигена) для другого антитела. Если это второе антитело класса IgM , то его связывание усиливает иммунный ответ , если же оно класса IgG , то ослабляет.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

B-лимфоциты (B-клетки)

Т-хелперы

Как мемы связаны с наукой?

Субтитры

Мы поговорим о гуморальном иммунитете, который связан с В-лимфоцитами. B-лимфоциты, или В-клетки, я изображу их синим. Допустим, это В-лимфоцит. В-лимфоциты представляют собой подгруппу лейкоцитов. Они образуются в костном мозге. B происходит от Фабрициевой бурсы, однако мы не будем углубляться в эти подробности. У B-лимфоцитов на поверхности содержатся белки. Приблизительно10 000. Это удивительные клетки, и скоро я объясню вам почему. У всех B-лимфоцитов на поверхности есть белки, которые выглядят приблизительно так. Изображу парочку. Вот такие белки. Вернее, белковые комплексы, состоящие из четырех отдельных белков, которые называются мембранно-связанными антителами. Мембранно-связанные антитела расположены вот здесь. Мембранно-связанные антитела. Давайте остановимся на них подробнее. Вы, вероятно, уже слышали это слово. У нас есть антитела к разным типам гриппа, а также к разным видам вирусов, и мы еще поговорим об этом. Все антитела являются белками. И часто их называют иммуноглобулинами. Преподавание биологии расширяет мой словарный запас. Антитела и иммуноглобулины. Это всё означает одно и то же и представляют собой белки, которые содержатся на поверхности мембраны В-клеток. Они мембранно-связанные. Обычно, когда говорят об антителах, имеют в виду свободные антитела, которые циркулируют в организме. И я расскажу вам подробнее о том, как они производятся. А теперь очень и очень интересный момент, касающийся мембранно-связанных антител, и В-клеток в частности. Он заключается в том, что каждая В-клетка содержит на своей мембране лишь один тип мембрано-связанных антител. Каждая В-клетка… Вот такая, давайте нарисую еще одну. Вот вторая В-клетка. У нее тоже есть антитела, однако они немного отличаются. Посмотрим, чем же. Изображу их одинаковым цветом, и затем мы разберем их различия. Итак, это одно мембранно-связанное антитело, это другое. И это две В-клетки. И обе содержат на своих мембранах антитела. У одной и второй В-клетки имеются вариабельные участки антител, которые могут принимать различную конфигурацию. Они могут выглядеть вот так и вот так. Обратите внимание на эти фрагменты. На этот и вот этот - я выделю их отдельным цветом. Вот этот фрагмент у всех неизменный, пусть он будет везде зеленым. А эти фрагменты вариабельны. То есть, изменяемы. И у этой клетки вариабельный фрагмент вот этот - отмечу его розовым. И каждое из этих антител, связанных с плазматической мембраной, обладает вот таким вариабельным фрагментом. У других В-клеток содержатся другие вариабельные фрагменты. Отмечу их другим цветом. Например, фиолетовым. То есть вариабельные фрагменты будут различными. В общей сложности их на поверхности 10 000, и у каждого из них будут одинаковые вариабельные фрагменты, однако они будут отличаться от вариабельных фрагментов этой В-клетки. То есть возможно порядка 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов. Это 10 в десятой степени, или 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов. Давайте запишем: 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов. И тут возникает первый вопрос - а я еще не говорил вам, для чего предназначены эти вариабельные фрагменты - каким образом возникает такое огромное разнообразие комбинаций? Очевидно, что эти белки - или, может быть, не столь очевидно - но все эти белки, являющиеся составными частями большинства клеток, производятся генами этой клетки. Если изобразить клеточное ядро, внутри ядра содержится ДНК. И у клетки есть ядро. Внутри ядра содержится ДНК. Если обе клетки являются В-лимфоцитами, они имеют общее происхождение, я полагаю, и, наверняка, одинаковые ДНК? Разве они не должны иметь одинаковые ДНК? Я ставлю здесь вопросительный знак. Если у них действительно общая ДНК, то почему белки, которые они синтезируют, отличаются друг от друга? Каким образом они изменяются? И вот почему я считаю В-клетки - и вы увидите, что это также справедливо и для Т-клеток, такими удивительными, потому что в процессе своего развития, в процессе гематопоэза, что означает развитие лимфоцитов, на одной из стадий их развития происходит интенсивное перемешивание тех фрагментов ДНК, которые кодируют эти фрагменты белков. Происходит интенсивное смешивание. Когда мы говорим о ДНК, то подразумеваем, что необходимо сохранить как можно больше информации, а не добиться максимального перемешивания. Однако в процессе созревания лимфоцитов, то есть В-клеток на одной из стадий их созревания происходит преднамеренное повторное перемешивание ДНК, которая кодирует этот и этот фрагменты. Именно это обуславливает разнообразие различных вариабельных фрагментов этих мембранно-связанных иммуноглобулинов. И сейчас мы узнаем, для чего необходимо это разнообразие. Существует огромное количество микроорганизмов, способных инфицировать наш организм. Вирусы мутируют и развиваются, так же как и бактерии. И неизвестно, что проникнет в организм. С помощью В-клеток, а также Т-клеток иммунная система обеспечивает защиту, создавая множество комбинаций вариабельных фрагментов, которые могут связываться с различными вредоносными организмами. Представим, что это новый вид вируса, который только что появился. Прежде подобного вируса не существовало, и вот В-клетка контактирует с этим вирусом, но она не может к нему прикрепиться. И другая В-клетка контактирует с эти вирусом, но опять ничего не получается. Возможно, несколько тысяч В-клеток контактируют с этим вирусом, и не смогут к нему прикрепиться, но у нас такое изобилие В-клеток, содержащих огромное количество различных комбинаций вариабельных фрагментов на рецепторах, что в конце концов, какая-то из В-клеток свяжется с этим вирусом. Например, эта. Или эта. И образует связь. Она сможет образовать связь с участком поверхности этого вируса. Или же с участком поверхности новой бактерии, или какого-то чужеродного белка. И участок поверхности бактерии, с которым связывается B-клетка, например, с этим, - называется эпитоп. Эпитоп. И после того, как B-клетка связалась с незнакомым патогеном - а вы помните, что другим В-клеткам этого не удалось - только этой клетке, имеющей конкретную комбинацию, одну из 10 в десятой степени. Комбинаций меньше, чем 10 в десятой степени. В процессе развития исчезают все те комбинации, которые могут связываться с клетками нашего организма, на которые не должно быть иммунного ответа. Другими словами, комбинации, которые обеспечивают иммунный ответ клеткам организма, постепенно исчезают. То есть не существует 10-ти в 10-й степени на самом деле, или, другими словами, 10-ти миллиардов комбинаций этих белков, их количество меньше, оно исключает комбинации, которые могут связаться с собственными клетками, однако все равно количество комбинаций готовых к тому, чтобы связаться с фрагментом какого-либо патогена вирусной или бактериальной природы, очень много. И как только какая-то из этих В-клеток связалась с патогеном, она посылает сигнал, что она подходит для этого совершенно нового патогена. После связывания с новым патогеном происходит ее активация. После связывания с новым патогеном происходит активация. Остановимся на этом подробнее. На самом деле для активации необходимо участие Т-хелперов, но мы не будем вдаваться в детали в этом видеоролике. В данном случае нас интересует связывание B-клетки с патогеном, и допустим, это ведет к активации. Но имейте в виду, что в большинстве случаев также необходимы Т-хелперы. И мы обсудим позже, почему они так важны. Это своего рода механизм страховки нашей иммунной системы от ошибок. После того, как B-клетка активировалась, она начинает клонироваться. Она идеально подходит для вируса и начинает клонировать себя. Клонировать себя. Она делится и воспроизводит саму себя. Давайте изобразим. В результате появляется множество вариантов этой клетки. Множество ее вариантов. Изобразим их. И у всех есть рецепторы на мембране. Их также порядка десяти тысяч. Я не буду рисовать их все, а изображу по паре на каждой мембране. При делении эти клетки также дифференцируются, то есть разделяются по функциям. Существуют две основные формы дифференциации. Производятся сотни тысяч таких клеток. Некоторые из них становятся клетками памяти. Клетками памяти. Это тоже В-клетки, которые в течение длительного времени сохраняют идеальный рецептор с идеальным вариабельным фрагментом. Изобразим пару рецепторов вот здесь. Вот это клетки памяти... Вот они. Некоторые клетки становятся клетками памяти, и их количество со временем увеличивается. Если этот патоген инфицирует вас например, через 10 лет, то у вас в запасе будет больше таких клеток, то есть большая вероятность того, что они будут контактировать с ним и активироваться. Некоторые из клеток трансформируются в эффекторные клетки. Такие клетки совершают определенные действия. Клетки трансформируются и превращаются в эффекторные В-клетки или плазматические клетки. Это фабрики для производства антител. Фабрики для производства антител. Производимые антитела содержат точно такую же комбинацию, которая изначально была на плазматической мембране. Они производят антитела, которые мы обсуждали, выделяют антитела. Они производят огромное количество белков, обладающих уникальной способностью связываться с новым патогеном, с этим опасным организмом. Они обладают уникальной способностью к связыванию. Активированные эффекторные клетки производят приблизительно 2000 антител в секунду. И получается, что внезапно огромное количество антител проникает в ткани и начинает циркулировать по всему организму. Значение гуморальной системы в том, что при внезапном появлении неизвестных вирусов, инфицирующих наш организм, в ответ начинается производство антител. Они производятся эффекторными клетками, после чего специфические антитела связываются с вирусами. Я изображу это следующим образом. Специфические антитела. Специфические антитела начинают связываться с вирусами принося пользу в нескольких аспектах. Рассмотрим их. Во-первых, они «отмечают» патогены, для их последующего захвата. Чтобы активизировать фагоцитоз - этот процесс называется опсонизацией. Опсонизация. Это процесс «помечания» патогена для того, чтобы фагоцитам было проще захватить ее и поглотить; антитела сообщают фагоцитам, что этот объект уже готов для захвата, что следует захватить именно этот объект. Во-вторых, осложняется функционирование вирусов. Ведь к вирусам присоединяется довольно крупный объект. Поэтому им труднее проникать в клетки. И в-третьих, в каждом из этих антител имеются две одинаковые тяжелые цепи, и две одинаковые легкие цепи. Две легкие цепи. На каждой из этих цепей имеется специфический вариабельный фрагмент, и каждая из этих цепей может связываться с эпитопом на поверхности вируса. И что же происходит, когда один из них связывается с эпитопом одного вируса, а другой - с эпитопом другого? В результате эти вирусы как бы склеиваются между собой, и это даже эффективней. Они уже не могут выполнять свои функции. Они не смогут проникать через клеточные мембраны и при этом они помечены. Они опсонизируются, и фагоциты могут их захватить. Мы еще поговорим о В-клетках. Мне кажется удивительным факт, что создается такое большое число комбинаций, и их оказывается достаточно, чтобы распознать почти все возможные организмы существующие в жидкостях нашего организма, но мы с вами еще не ответили на вопросы, что происходит, когда патогенам удалось проникнуть в клетки, или когда мы имеем дело с раковыми клетками, и как уничтожаются уже инфицированные клетки. взаимодействия , возникают между заряженными боковыми группировками аминокислот в виде солевых мостиков;

• 2. Водородные связи , возникают между электрическими диполями;
• 3. Силы Ван-дер-Ваальса , обусловлены флуктуациями электронных облаков вокруг противоположно поляризованных соседних атомов;
• 4. Гидрофобные взаимодействия , происходят в тех случаях, когда две гидрофобные поверхности стремятся сблизиться, вытесняя воду.

По сравнению с ковалентными связями , все эти силы притяжения по отдельности сравнительно слабы, однако в совокупности они обуславливают высокоаффинное взаимодействие. Сила не ковалентной связи в первую очередь зависит от расстояния между взаимодействующими группами, таким образом требуется тесное сближение взаимодействующих групп.

Чтобы паратоп мог связаться со своим эпитопом, взаимодействующие участки должны быть комплементарными по конформации, распределению заряда и гидрофобности - лишь при этих условиях формируются гидрофобные мостики. В то же время, при перекрывании электронных оболочек в результате тесного контакта поверхностей белковых молекул могут возникать силы отталкивания. Соотношение сил притяжения и отталкивания играет решающую роль в определении специфичности молекулы антитела и её способности различать структурно сходные молекулы.

Литература

1. В. Г. Галактионов. «Иммунология», М., 2004, 528 с.
2. Д. Мейл, Дж. Бростофф, Д. Б. Рот, А. Ройт. «Иммунология» 7-е издание, М., 2007, 568 с.
3. Новиков В. В., Добротина Н. А., Бабаев А. А. «Иммунология», Нижний Новгород, 2005, 212 с.

Еще в 30-х годах было показано, что молекула белка может связать несколько молекул антител одновременно.

В 50-х годах стало ясно, что антитела взаимодействуют с дискретнимы участками на поверхности белковой молекулы. Их назвали антигенными детерминантами. Были сформулированы проблему: что составляет антигенную детерминанту? Какие свойства позволяют той или иной области белка быть распознан как чужеродные и вызвать иммунный ответ?

Сначала, как модель, были использованы короткие синтетические пептиды. Оказалось, что линейные гомополимеры аминокислот (типа (Ala-Ala) n) неимуногенни, но после конъюгации с белком-носителем ведут себя как гаптены, т.е. имеют антигенную специфичность. Розгилковани гетерополимеры аминокислот высокоиммуногенной и вызывают синтез антител к поверхностным участков молекулы. Пептиды, взятые в упорядоченной или денатурированный форме, имели различную антигенную специфичность. Если синтетический антиген нос заряженные группы, то антитела к нему имели противоположный заряд.
Было сделано выводов, что антигенные детерминанты находятся на поверхности молекулы, имеющие определенную конформацию и несут аминокислотные остатки, способные образовывать Нековалентные связи с антителом.

Главные работы по антигенной структуре глобулярных белков было проведено в 70-80-е годы ХХ века. В результате их было выяснено, что антигенная детерминанта эпитоп - это обособленная область на поверхности белковой молекулы. В состав ее входят 6-7 аминокислотных остатков. Не было найдено связи с каким-то определенными аминокислотными остатками: в состав антигенных детерминант входили те аминокислоты, которые обычно расположены на поверхности белка. Оказалось, что каждая антигенная детерминанта описывает на поверхности белка линию длиной 23-25? и имеет детерминированы N и C конце.
Различают последовательные (линейные) и прерывистые (конформационные) антигенные детерминанты.
Последовательные - определяются порядком аминокислот. Антитела к таким эпитопов легко взаимодействуют с линейным пептидом такой же последовательности. В чистом виде встречаются в фибриллярных белков и пептидов. В глобулярных белков поверхностные последовательные участки имеют определенную конформацию. Антитела, полученные до пептидов, часто узнают нативные белки, т.е. могут определенным образом приспосабливаться к конформации поверхностных фрагментов.

Прерывистые антигенные детерминанты состоят из аминокислотных остатков, расположенных далеко друг от друга в полипептидной цепи, но сближенных за счет третичной структуры белка, прежде всего дисульфидных связей. Такие антигенные детерминанты нельзя смоделировать линейным пептидом.

Не все аминокислоты, входящие в состав эпитопов, имеют одинаковое значение для распознавания: как правило, специфичность определяется 1-2 остатками (имунодоминантнимы), а другие играют роль в поддержании должного конформации эпитопов.
Как примеры, рассмотрим антигенную структура миоглобина кашалота и лизоцима куриного яйца - первых детально изученных белковых антигенов.
Миоглобин - гемовмисний белок мышц с молекулярной массой 18 кДа, состоящий из 153 аминокислотных остатков, не содержит дисульфидных связей. В молекуле миоглобина были определены пять линейных эпитопов: фрагменты 16-21, 56-62, 94-99, 113-119 и 146-151. В их состав входили гидрофильные полярные аминокислоты.: Lys, Arg, Glu, His.

Лизоцим - фермент, содержащийся в секреторных жидкостях организма млекопитающих и в белке птичьих яиц, с молекулярной массой 14 кДа, имеет четыре дисульфидные связи. В составе лизоцима были определены три прерывистые антигенные детерминанты, которые соответствовали фрагментам:
22-34 и 113-116, сближенных дисульфидных связей 30-115;
62-68 и 74-96, сближенных связями 76-94 и 64-80;
6-13 и 126-129, сближенных связи 6-127.
Для изучения этих антигенных детерминант было предложено специальный экспериментальный подход - синтез, имитирующий поверхность. Так, для имитации прерывистого эпитопы остатки был идентифицирован как имунодоминантни, сшивали в единое пептид, сочетая отдельные фрагменты с помощью глициновыми спейсора:
116 113 114 34 33
Lys Asn Arg Phe Lys
Lys-Asn-Arg-Gly-Phe-Lys
Такой пептид эффективно блокировал связывание специфических антител с белком, т.е. был похож на естественный прерывистый эпитоп.
В 80-е годы стало ясно, что вся поверхность белка может быть антигенной, т.е. если для иммунизации использовать синтетические пептиды, то можно получить антитела к любой поверхностью участка. Однако при иммунизации целым белком антитела образовывались только к определенным участкам. Использование моноклональных антител четко определенной специфичности показало, что каждый антигенная детерминанта фактически состоит из нескольких потенциально антигенных участков перекрываются. Теперь такие эпитопы стали называть более удачным термином имунодоминантни области.
Естественно, встал вопрос, какие факторы определяют имунодоминантнисть.
Исходя из признанной функции иммунной системы отличать "свое" от "чужого", первым принципом, положенным в основу имунодоминантности, был принцип чужеродности антигена по отношению к белкам реципиента. Чтобы выяснить справедливость этого принципа изучали серии гомологичных белков, т.е. белков, которые встречаются во многих организмов и отличаются отдельными аминокислотными заменами. Идеальными для таких экспериментов оказались цитохромы с.
Цитохромы с - это гемовмисни белки дыхательной цепи митохондрий с молекулярной массой 13 кДа, состоящие из около 100 аминокислотных остатков. Они появились очень рано в эволюции живого мира, первые цитохромы с встречаются у бактерий. Структура белка оказалась настолько удачной, что сохранилась в принципе к высших животных. Цитохромы млекопитающих отличаются между собой отдельными аминокислотными остатками, т.е. могут быть рассмотрены как точечные мутанты. Было обнаружено прямой связи между иммуногенностью цитохрома с и количеством остатков, которые отличали антиген от гомологического цитохрома с реципиента. Но относительно специфичности антител, которые производились, эта связь не оказался абсолютным. Так, кролики, иммунизированных собственным цитохромом, модифицированным глютаровый альдегид,
14
вырабатывали антитела против эпитопов собственного цитохрома. Когда животных разных видов иммунизировали одним типом цитохрома, то антитела вырабатывались против одних и тех же участков. Тогда стали рассматривать другой принцип имунодоминантности - связь со структурными особенностями антигена: доступностью, зарядом, специфическим расположением на сгибе подипептидного цепи. Было предложено алгоритмы поиска имунодоминантних участков по принципам гидрофильности и атомной подвижности. Дальнейшие эксперименты выявили связь гидрофильности и подвижности с эволюционной вариабильнисть: аминокислотные замены, которые закрепились в эволюции, не должны нарушать биологические функции цитохрома с и поэтому локализовались у поверхностных, наиболее гибких участках, где появление другой аминокислоты наиболее безопасна и может быть компенсирована за счет гибкости молекулы.
В результате этих исследований было дийдено выводу, что хотя вся поверхность белка в принципе может быть антигенной, при естественной иммунизации нативным белком антитела образуются только к определенным эпитопов, имунодоминантнисть которых определяется их структурными особенностями, прежде всего, гидрофильностью и атомной подвижности (гибкости).
Антитела (и В лимфоциты) связывают нативный антиген и узнают на его поверхности так называемые В-эпитопы. Но в процессе иммунного ответа антиген узнаваем и Т лимфоцитами. Более того, именно специфичность Т лимфоцитов определяет те имунодоминантни участка будет опознан как В-эпитопы. Участки антигена, которые распознаются Т лимфоцитами, называются Т-эпитопами. Их положение и структура определяются не так легко, как для В эпитопов, потому что Т клетки узнают антигены совсем по-другому.
1. Для распознавания Т лимфоцитами антиген должен быть процесованим (расщепленным). Процессинг происходит внутри специализированных клеток под действием протеолитических ферментов. Спектр пептидов, образующихся зависит от типа протеаз, которые отличаются у разных типов клеток.
2. Процесований пептид должен быть представленным в комплексе с белками главного комплекса гистосовместимости: отбор антигенного пептида зависит от структуры этих белков, которые являются высоко полиморфными и отличаются даже в разных личностей одного вида.

3. Распознавание представленного пептида зависит от репертуара Т-клеточных рецепторов, который является результатом положительного и отрицательного отбора в определенного индивида.
В результате, Т-эпитоп - это не обязательно поверхностная структура; не конформационно-зависимый, а линейный пептид. Его положение не связано с гидрофильностью или подвижностью полипептидной цепи. Оно зависит как от структуры нативного белка (потенциальные сайты протеолиза, пептидные мотивы, соответствующие сайтам связывания белков гистосовместимости), так и от состояния иммунной системы индивидуального реципиента (репертуар белков гистосовместимости и Т-клеточных рецепторов). Т-эпитопы больше связаны с сайтами чужеродности антигена по отношению к белкам реципиента, чем В-эпитопы, поскольку репертуар Т-рецепторов проходит более строгий отрицательный отбор.
Определение строения и локализации В и Т эпитопов представляет не только фундаментальный интерес. Оно необходимо для создания эффективных вакцин и имунодиагностикумив.

Иммунная система способна узнать почти любое вещество из среды, окружающей макроорганизм. Для этого антиген должен быть надлежащим образом представлен иммунным клеткам. В лимфоциты и антитела узнают конформационно-зависимые поверхностные эпитопы, расположенные в местах наибольшей гидрофильности и гибкости полипептидной цепи. Т лимфоциты узнают внутренние линейные пептидные фрагменты, которые образуются в результате протеолиза (процессинга) нативного антигена.