Лекция: Иммуноглобулины, структура и их свойства. Классы иммуноглобулинов, их характеристика. Реферат иммуноглобулин

Реферат - Иммуноглобулины, структура и их свойства. Классы иммуноглобулинов, их характеристика

Иммуноглобулины: определение, структура.

Иммуноглобулинами называются белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют. При электрофорезе они локализуются в глобулиновых фракциях.

Иммуноглобулины состоят из полипептидных цепей. В молекуле иммуноглобулина различают четыре структуры:

1. Первичная – это последовательность определенных аминокислот. Она строится из нуклеотидных триплетов, генетически детерминируется и определяет основные последующие структурные особенности.

2. Вторичная определяется конформацией полипептидных цепей.

3. Третичная определяет характер расположения отдельных участков цепи, создающих пространственную картину.

4. Четвертичная характерна для иммуноглобулинов. Из четырех полипептидных цепей возникает биологически активный комплекс. Цепи попарно имеют одинаковую структуру.

Любая молекула иммуноглобулина имеет Y-образную форму и состоит из 2 тяжелых (Н) и 2 легких (L) цепей, связанных между собой дисульфидными мостиками. Каждая молекула ИГ имеет 2 одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab (англ. Fragment antigen binding) и один Fc-фрагмент (англ. Fragment cristalisable), с помощью которого ИГ комплементарно связываются с Fc-рецепторами клеточной мембраны.

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы ИГ достаточно разнообразны (вариабельны), а отдельные области этих цепей отличаются особенно выраженным разнообразием (гипервариабельностью). Остальные участки молекулы ИГ относительно низменны (константны). В зависимости от строения констатных областей тяжелых цепей ИГ разделяются на классы (5 классов) и подвиды (8 подвидов). Именно эти константные области тяжелых цепей, существенно отличаясь по аминокислотному составу у различных классов ИГ, в конечном итоге определяют особые свойства каждого класса антител:

IgM активируют систему комплемента;

IgE связывается со специфическими рецепторами на поверхности тучных клеток и базофилов с высвобождением из этих клеток медиаторов аллергии;

IgA секретируется в различные жидкости организма, обеспечивая секреторный иммунитет;

IgD функционирует в основном в качестве мембранных рецепторов для антигена;

IgG проявляет разнообразные виды активности, в том числе способность проникать через плаценту.

Молекулы каждого класса ИГ могут существовать в виде свободных антител и в виде молекул, прикрепленных к клеточной мембране (т.е. служить в качестве рецепторов В-лимфоцитов), что обеспечивается структурными различиями концевых участков этих двух разновидностей молекул.

Классы иммуноглобулинов.

С помощью физико-химических и иммунологических методов доказано существование 5 классов ИГ у человека и от 3 до 6 у различных видов животных.

Иммуноглобулины G, IgG

Иммуноглобулины G – это мономеры, включающие 4 субкласса (IgG1 – 77%; IgG2 – 11%; IgG3 – 9%; IgG4 – 3%), которые отличаются друг от друга по аминокислотному составу и антигенным свойствам. Их содержание в сыворотке крови колеблется от 8 до 16,8 мг/мл, период полураспада составляет 20-28 дней, а синтезируется в течение суток от 13 до 30 мг/кг. На их долю приходится 80% от общего содержания ИГ. Они защищают организм от инфекций. Антитела субклассов IgG1 и IgG4 специфически связываются через Fc-фрагменты с возбудителем (иммунное опсонирование), а благодаря Fc-фрагментам взаимодействуют с Fc-рецепторами фагоцитов (макрофагов, полиморфноядерных лейкоцитов), способствуя тем самым фагоцитозу возбудителя. IgG4 участвует в аллергических реакциях и не способен фиксировать комплемент.

Антитела класса IgG играют основополагающую роль в гуморальном иммунитете при инфекционных заболеваниях, вызывая гибель возбудителя с участием комплемента и опсонизируя фагоцитарные клетки. Они проникают через плаценту и формируют антиинфекционный иммунитет у новорожденных. Они способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент, участвовать в реакции преципитации.

Иммуноглобулины М, IgM

Иммуноглобулины М – это наиболее «ранние» из всех классов ИГ, включающие 2 субкласса: IgM1 (65%) и IgM2 (35%). Их концентрация в сыворотке крови колеблется от 0,5 до 1,9 г/л или 6% от общего содержания ИГ. За сутки синтезируется 3-17 мг/кг, а период их полураспада составляет 4-8 суток. Они не проникают через плаценту. IgM появляется у плода и участвует в антиинфекционной защите. Они способны агглютинировать бактерий, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент. IgM играют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, в активации фагоцитоза. Значительное повышение концентрации IgM в крови наблюдается при ряде инфекций (малярия, трипаносомозе) как у взрослых, так и у новорожденных. Это показатель внутриутробного заражения возбудителя краснухи, сифилиса, токсоплазмоза, цитомегалии. IgM – это антитела, образующиеся на ранних сроках инфекционного процесса. Они отличаются высокой активностью в реакциях агглютинации, лизиса и связывания эндотоксинов грамотрицательных бактерий.

Иммуноглобулины А, IgA

Иммуноглобулины А – это секреторные ИГ, включающие 2 субкласса: IgA1 (90%) и IgA2 (10%). Содержание IgA в сыворотке крови колеблется от 1,4 до 4,2 г/л или 13% от общего количества ИГ; ежедневно синтезируется от 3 до 50 мкг/кг. Период полураспада антител составляет 4-5 суток. IgA содержится в молоке, молозиве, слюне, в слезном, бронхиальном и желудочно-кишечном секрете, желчи, моче. В состав IgA входит секреторный компонент, состоящий из нескольких полипептидов, который повышает устойчивость IgA к действию ферментов. Это основной вид ИГ, участвующих в местном иммунитете. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистой, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и комплемент. IgA не определяется у новорожденных. В слюне он появляется у детей в возрасте 2 месяца., причем первым обнаруживается секреторный компонент SC, и только позднее полная молекула SIgA. Возраст 3 мес. многими авторами определяется как критический период; этот период особенно важен для диагностики врожденной или транзиторной недостаточности местного иммунитета.

Иммуноглобулины Е, IgE

Иммуноглобулины Е – это мономеры, содержание которых в сыворотке крови ничтожно мало – 0,00005-0,0003 г/л или 0,002% от общего количества ИГ. За сутки синтезируется 0,02мг/кг, а период их полураспада в сыворотке крови составляет 2-3 дня, а в коже – 9-14 дней. К классу IgE относится основная масса аллергических антител – реагинов. Уровень IgE значительно повышается у людей, страдающих аллергией и зараженных гельминтами. IgE связывается с Fc-рецепторами тучных клеток и базофилов. При контакте с аллергеном образуются мостики «IgE-антиген-IgE», что сопровождается поступлением ионов кальция в клетку-мишень, активацией в ней биохимических процессов и выделением БАВ, вызывающих аллергические реакции немедленного типа. Эозинофильный хемотаксический фактор, выделяемый тучными клетками, способствует аккумуляции эозинофилов и деструкции гельминтов. Предполагается также, что IgE, покрывая паразита, аккумулирует макрофаги благодаря Fc-рецепторам этих клеток.

Иммуноглобулины D, IgD

Иммуноглобулины D – это мономеры; их содержание в крови составляет 0,03-0,04 г/л или 1% от общего количества ИГ; в сутки их синтезируется от 1 до 5 мг/кг, а период полураспада колеблется в пределах 2-8 дней. IgD участвуют в развитии местного иммунитета, обладают антивирусной активностью, в редких случаях активируют комплемент. Плазматические клетки, секретирующие IgD, локализуются преимущественно в миндалинах и аденоидной ткани. IgD выявляются на В-клетках и отсутствуют на моноцитах, нейтрофилах и Т-лимфоцитах. Полагают, что IgD участвуют в дифференцировке В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.

Основная масса IgM и IgD находится в плазме, а IgG и IgA распределяются примерно в одинаковых соотношениях между плазмой и межсосудистой тканью. IgG проходит через плаценту к плоду, и к моменту родов их концентрация достигает максимума, но однако быстро снижается и в этой связи ребенок в 3-4-месячном возрасте наименее устойчив к инфекционным заболеваниям.

www.ronl.ru

Реферат: "Антитела. Генетика иммуноглобулинов"

Выдержка из работы

http: ///

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат

на тему «Антитела. Генетика иммуноглобулинов»

Выполнила: Колодезная Татьяна

Харьков 2012

Антитела

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) -- это растворимые гликопротеины, присутствующие в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами (плазматическими клетками) в ответ на чужеродные вещества определенной структуры -- антигены. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов -- например, бактерий и вирусов. Антитела выполняют две функции: антигенсвязывающую функцию и эффекторную (например, запуск классической схемы активации комплемента и связывание с клетками), являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета, состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов иммуноглобулинов -- IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающиеся между собой по строению и аминокислотному составу тяжелых цепей. Иммуноглобулины экспрессируются в виде мембраносвязанных рецепторов на поверхности В-клеток и в виде растворимых молекул, присутствующих в сыворотке и тканевой жидкости.

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа -- IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из VH, Ch2, шарнира, Ch3 и Ch4 доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из VL и CL доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding -- антигенсвязывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable -- фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер -- IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (б-, г-, д-, е-и м- цепи) и два типа легких цепей (к-цепь и л-цепь).

На рисунке представлен общий план строения иммуноглобулинов: 1) Fab; 2) Fc; 3) тяжелая цепь; 4) легкая цепь; 5) антиген-связывающийся участок; 6) шарнирный участок

Аутоантитела (аутоагрессивные антитела, аутологичные антитела) -- антитела, способные взаимодействовать аутоантигенами, то есть с антигенами собственного организма. Могут образовываться спонтанно или вследствие перенесенных инфекций (например, вызванных Mycoplasma pneumoniae). Аутоантитела образуются при аутоиммунных заболеваниях, к которым относятся ревматоидный артрит, рассеянный склероз, системная красная волчанка и т. д. (более 40 заболеваний). В некоторых случаях аутоантитела начинают вырабатываться задолго до клинических проявлений заболевания.

Моноклональные антитела -- антитела, вырабатываемые иммунными клетками, принадлежащими к одному клеточному клону, то есть произошедшими из одной плазматической клетки-предшественницы. Моноклональные антитела могут быть выработаны на почти любое вещество (в основном белки и полисахариды), которое антитело будет специфически связывать. Они могут быть далее использованы для детекции (обнаружения) этого вещества или его очистки. Моноклональные антитела широко используются в биохимии, молекулярной биологии и медицине. В случае их использования в качестве лекарства его название оканчивается на -mab (от английского «monoclonal antibody»). Перспективным лекарственным средством, разработанном на основе моноклональных антител является Ипилимумаб или иначе Ервой, использующийся для лечения меланомы.

Поликлональные антитела к лимфоцитам, получают из сыворотки кроликов и других животных после иммунизации лимфоцитами или клетками тимуса человека. Механизм действия поликлональных антител заключается в разрушении лимфоцитов и снижении их числа в крови.

Генетика иммуноглобулинов

Индивидуальный организм здорового человека в течение жизни создает несколько миллионов вариантов антител по способности связывать разные антигены (потенциально 1016 антигенов). Наследуемое от родителей количество генетического материала (ДНК), предназначенного для программирования биосинтеза антител, не так уж велико — всего 120 структурных генов. Это наследуемое множество генов называют зародышевыми генами иммуноглобулинов, или зародышевой конфигурацией (germline configuration).

Разнообразие генетических кодов для миллионов вариантов вариабельных участков молекул иммуноглобулинов формируется в течение всей жизни в процессе дифференцировки В-лимфоцитов: в каждом отдельном В-лимфоците осуществляется своя уникальная рекомбинация ДНК из зародышевых генов, и трансляция РНК, и последующий синтез белка уже идут с персонального для каждого В-лимфоцита генетического кода V-области.

Феномен рекомбинации ДНК в в соматических клетках, по крайней мере насколько известно современной науке, строго уникален исключительно для лимфоцитов. Соматическая рекомбинация ДНК «ниспослана» только генам антигенраспознающих молекул лимфоцитов — иммуноглобулинов в В-лимфоцитах и рецептора Т-клеток для антигена в Т-лимфоцитах. Свойство случайности при рекомбинации соответствующей ДНК объясняет тот широко известный факт, что иммунная система «в лице» лимфоцитов распознает разные вещества, а не только инфекционные микроорганизмы.

Примерно 20 лет назад аналитическим электрофорезом фрагментированной ДНК обнаружили, что генетический материал для кодирования белков — иммуноглобулинов структурирован на сегменты, расположенные друг относительно друга на уловимом расстоянии. Во всех клетках тела, включая стволовую кроветворную, кроме начавших дифференцировку В-лимфоцитов, гены иммуноглобулинов навсегда остаются в «разорванном» состоянии, которое называют зародышевой конфигурацией. И только в В-лимфоцитах на самом раннем этапе их специальной дифференцировки начинается сложный генетический процесс объединения сегментов ДНК, предназначенных для кодирования разных частей молекулы иммуноглобулина — V- и C-фрагментов, причем по отдельности для каждой из 3 типов полипептидных цепей — двух типов легких (к и л) и тяжелой. Это и есть феномен рекомбинации ДНК в соматической клетке.

Структура генов иммуноглобулинов подробно изучена. Отдельные сегменты молекулярно клонирован, определено их число. Кодирующая ДНК для вариабельной части каждой из цепей иммуноглобулина собирается из сегментов, извлекаемых из трех отдельных кластеров: собственно V (вариабельный), а также D (diversity — разнообразие) у тяжелых цепей и J (joining — связующий).

Рекомбинацию ДНК иммуноглобулинов катализируют специальные ферменты — рекомбиназы (уникальные ферменты лимфоцитов). До начала процесса перестройки ДНК в клетке уже существуют генрегуляторные протеины — свои у Т-лимфоцитов и свои у В-лимфоцитов. Гены, кодирующие эти белки, называют мастер-генами. Субстратом для рекомбиназ служат определенные последовательности нуклеотидов в ДНК генов-мишеней. Эти последовательности фланкируют (т.е. расположены с какого-либо края) каждый отдельный сегмент генов-мишеней и их называют сигнальными для рекомбинации (rss — recombination signal sequence). Rss расположены с 3'-конца V-сегментов, с 5'-конца J-сегментов и с обеих сторон D-сегментов.

Самый первый акт расщепления цепи ДНК осуществляют два других специальных фермента лимфоцитов — гетеродимерные эндонуклеазы, кодируемые генами, называемыми RAG-1 и RAG-2 (recombination-activating genes). Репарацию разрывов ДНК катализируют, по крайней мере, 3 ядерных фермента: один называют аутоантигеном Ku, второй — ДНК-зависимой протеинкиназой, третий еще недостаточно охарактеризован.

В результате реакции рекомбинации в непрерывную последовательность ДНК соединяются по одному сегменту из V-, D-, J-областей — этот процесс называют VDJ-рекомбинацией. Вся остальная ДНК V-, D-, J-областей вырезается и выбрасывается из генома в виде кольцевых ДНК. Поэтому приобретение В-лимфоцитом в начале своей дифференцировки специфичности по потенциальному антигену происходит раз и навсегда и строго необратимо на уровне ДНК.

В каждом единичном В-лимфоците случается своя уникальная комбинация VDJ для тяжелой цепи и VJ — для каждой их легких цепей. В цельной молекуле иммуноглобулинов разные легкие и тяжелые цепи объединяются в тетрамер случайным образом.

Но это не все, что обеспечивает разнообразие антигенсвязывающих областей антител. Есть еще два молекулярных процесса: запланированная неточность связи сегментов V-D-J и запланированный гипермутагенез именно в V-генах иммуноглобулинов. Последнее свойство — гипермутагенез — отличает гены иммуноглобулинов даже от генов TCR: у TCR и комбинаторика сегментов, и неточность связи V-D-J, но не выявлен гипермутагенез. Под недостаточностью связи V-D-J понимают тот факт, что при формировании этих связей происходит добавление лишних некодируемых наследуемым генетическим кодом нуклеотидов. Их два вида: Р-нуклеотиды и N-нуклеотиды. Нуклеотиды Р (от palindromic sequences) возникают на концах сегментов при вырезании одноцепочечных петель ДНК и достройки «хвостов» ферментами репарации ДНК. Нуклеотиды N (от nontemplate-encoded)сле вырезания петли специальным ферментом лимфоцитов — терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазой (TdT). Этот фермент достраивает от 1 до 20 дополнительных нуклеотидов, а ферменты репарации подстраивают комплементарные пары и лигируют (ковалентно продольно состыковывают) двухцепочечную «пристройку» ДНК с двухцепочечными Р-нуклеотидами. TdT экспрессируется недолго и на ранних стадиях дифференцировки В-лимфоцитов. Поэтому N-нуклеотиды характерны для тяжелых цепей, поскольку гены тяжелых цепей перестраиваются в первую очередь. Гены легких цепей перестраиваются во вторую очередь и в них N-нуклеотидов уже не находят.

«Платой» за эти попытки увеличить разнообразие антигенсвязывающих областей антител, является то, что в 2/3 случаев добавление некодируемых нуклеотидов сдвигает рамку считывания матричной (м)РНК так, что транскрипция белка становится невозможной. Это называют непродуктивной рекомбинацией генов иммуноглобулинов.

Гипермутагенез, процесс возникновения точечных мутаций, запланирован и имеет место не во время лимфопоэза В-лимфоцитов в костном мозге, а во время иммуногенеза и локализован в лимфоидных фолликулах периферических лимфоидных органов и тканей. Именно гипермутагенез генов V-области иммуноглобулинов и отбор В-лимфоцитов по силе связи Ig-рецептора с антигеном являютяс механизмом возрастания аффинности антител по мере прогрессивного развития, так называемого вторичного иммунного ответа. Интенсивность гипермутаций в V- Ig в В-лимфоцитах оценивают как замену одного нуклеотида из 1000 на один митоз: каждый второй В-лимфоцит клона в зародышевом центре приобретает точечную мутацию в V- Ig. Для всей остальной ДНК явление точечной мутации реализуется с частотой на 9 порядков ниже, т. е. одна замена нуклеотида на 1012 пар нуклеотидов на митоз.

Процессы перестройки генов иммуноглобулинов в В-лимфоците отрегулированы так, что из двух родительских хромосом, в конечном счете, в одном В-лимфоците будет использован только единственный вариант как легкой, так и тяжелой цепи. Это явление называется аллельным исключением.

Первично перестроенные гены иммуноглобулинов одинаковы у всех незрелых В-лимфоцитов. Такие В-лимфоциты у птиц мигрируют в сумку Фабрициуса, где они интенсивно пролиферируют. В процессе митозов в уже перестроенных генах V-области создается разнообразие по механизму, называемому конверсией генов: фрагменты ДНК из перестроенной V-области одной из гомологичных хромосом обмениваются на фрагменты из непосредственной и ранее не использованной V-области второй из гомологичных хромосом.

Структурные гены константных частей полипептидных цепей иммуноглобулинов расположены в тех же хромосомах, что и V-, D-, J-гены, «ниже по течению». Для легких к- и л-цепей существует по одному С-гену — Ск и СА. Стыковка нуклеотидного кода для V- и С-частей легких цепей происходит на уровне не ДНК, а РНК — по механизму сплайсинга первичного транскрипта РНК. Для каждого изотопа иммуноглобулинов есть свой отдельный С-ген.

Завершившие лимфопоэз, В-лимфоциты любого клона по антигенной специфичности экспрессируют иммуноглобулины только классов М и D. В результате альтернативного сплайсинга первичного транскрипта РНК образуются мРНК отдельно для тяжелых цепей IgМ и IgD, которые и транслируются в белок. Этим процессом заканчивается полноценный лимфопоэз В-лимфоцитов.

Переключение же на синтез иммуноглобулинов других изотипов (G, E, A) происходит уже в процессе развития иммунного ответа, т. е. после распознавания антигена и под воздействием определенных цитокинов Т-лимфоцитов и молекул клеточной мембраны Т-лимфоцитов. Существенно, что такое переключение идет опять по механизму рекомбинации ДНК: в ДНК к ранее и единожды перестроенной комбинации VDJ присоединяется какой-либо один из С-генов тяжелой цепи.

ДНК неиспользованных С-генов слева от использованного С-гена на этом этапе развития В-лимфоцита элиминируется в виде кольцевых структур. С этого момента судьба В-лимфоцита определена как по единственной антигенной специфичности, так и изотипу тяжелой цепи. Если из окружений продолжают поступать регулирующие переключение изотипов сигналы, то возможен еще акт переключения на изотип, С-ген которого «правее» в ДНК от уже экспрессированных С-генов. Если с инструкциями «покончено», В-лимфоцит вступает в терминальный этап своего развития: он становится плазматической клеткой — продуцентом больших количеств моноклонального секретируемого иммуноглобулина.

При переключении изотипа тяжелой цепи ДНК разрывается по так называемым областям переключения, расположенных в интронах перед каждым С-геном (за исключением С< 5).

Молекулы иммуноглобулина одной и той же специфичности по антигену присутствуют в организме в двух физических состояниях — в растворе и на мембране клеток и в 3 формах:

ь в растворимой форме в крови и других биологических жидкостях;

ь на мембране В-лимфоцита в составе рецептора В-лимфоцитов для антигена;

ь в связи с клетками, но не в трансмембранном варианте, а связанными за Fc-конец Fc-рецептором клетки.

Трансмембранная и секретируемая формы иммуноглобулинов различаются по своему С-концу тяжелых цепей: в трансмембранной форме у тяжелых цепей молекулы есть лишние 25 остатков гидрофобных аминокислот, которые «заякоревают» молекулу в фосфолипидном бислое мембраны. Трансмембранная и секретируемые «версии» тяжелых цепей кодируются разными экзонами соответствующих С-генов. Экзонами называют структурные гены каждого из отдельных доменов полипептидной цепи. Последний экзон каждого С-гена содержит последовательности нуклеотидов для кодирования трансмембранного участка молекулы. Первичных транскрипт РНК дифференцирующего В-лимфоцита содержит все экзоны С-гена. Трансляция белка с полноразмерной мРНК обеспечивает биосинтез тяжелых цепей для трансмембранной формы. Но последний экзон может быть легко удален из первичного транскрипта РНК, и тогда будет транслироваться секретируемая форма иммуноглобулина. В зрелых плазмоцитах трансмембранная форма уже совсем не синтезируется, а только продуцируется секретируемая форма.

антитело чужеродный ген иммуноглобулин

Заключение

Иммуноглобулины — это растворимые гликопротеины, присутствующие в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены; синтезируются В-лимфоцитами в ответ на антигены.

Моноклональными антителами называют антитела, вырабатываемые иммунными клетками, принадлежащими к одному клеточному клону, то есть произошедшими из одной плазматической клетки-предшественницы. Поликлональные антитела к лимфоцитам, получают из сыворотки кроликов и других животных после иммунизации лимфоцитами или клетками тимуса человека. Выделяют также аутоантитела — антитела, способные взаимодействовать аутоантигенами, то есть с антигенами собственного организма.

Известные 5 классов иммуноглобулинов — IgM, IgG, IgA, IgE и IgD — построены по общему плану и включают две легкие и две тяжелые полипептидные цепи. Каждая цепь состоит из одного вариабельного и 3−4 (в зависимости от принадлежности к классу) константных доменов. Специфичность антител зависит от взаимодействия вариабельных доменов легких и тяжелых цепей. Генетический контроль структуры иммуноглобулинов осуществляется большим набором V-генов и незначительным числом дополнительных D- или J-мини-генов при формировании единого информационного участка в процессе реорганизации генома В-клеток лежит в основе вариабельности антител, меняющейся от белка к белку антигенсвязывающей специфичности. Количество V-генов, D- и J-мини-генов для тяжелых и легких цепей таково, что в условиях случайной рекомбинации возможно потенциальное образование 2,4×108 отличающихся по специфичности антител. Этот уровень вариабельности достаточен для нейтрализации самого разнообразного набора антигенов.

Литература

1. В. Г. Галактионов. Иммунология: Учебник. — М. Изд-во МГУ. 1998 — 480 с.

2. Кэтти Д., Райкундалия Ч., Браун Дж., Линг Н. Р., Гордон Д., Арвие Ж., Уильямс А. Ф. Антитела. Методы: Кн. 1: Пер. с англ. /Под ред. Д. Кэтти. — М.: Мир, 1991 — 287 с.

3. Хаитов Р. М., Игнатьева Г. А., Сидорович И. Г. Иммунология: Учебник — М.: Медицина, 2000 — 432 с.

4. Электронные статьи

Показать Свернуть

referat.bookap.info

Реферат - Структура иммуноглобулинов - Биология

Контрольная работа по биологии

Содержание

1. Первичная структура Н-и L-цепей иммуноглобулинов

2. Трехмерная структура иммуноглобулинов

3. Антигенсвязывающие центры антител

1. Первичная структура Н-и L-цепей иммуноглобулинов

При исследовании аминокислотной последовательности было обнаружено, что все легкие и тяжелые цепи имеют одну принципиальную структурную особенность: они состоят из двух частей — вариабельной и константной. Вариабельные части легких цепей сильно отличаются друг от друга у всех исследованных иммуноглобулинов, а константные имеют близкую аминокислотную последовательность в пределах одного класса как легких, так и тяжелых цепей.

Постоянная или константная часть легких цепей для каждого из х- или Я-типов цепей включает 107 а. о. СООН-концевого участка. Исключение составляют различия в нескольких аминокислотных остатках, например в положении 191 и 153 в цепях человека или в положениях 190 и 152 в Я-цепях, обусловленные генетическими вариантами.

Оставшаяся последовательность аминокислотных остатков в NHa-концевой половине легких цепей образует так называемую вариабельную область. Частота замен отдельных аминокислот в вариабельных областях легких цепей иммуноглобулинов зависит от положения аминокислотного остатка в полипептидной цепи и максимальна около аминокислот в положениях 30, 50 и 95. Эти участки, получившие название гипервариабельных, принимают непосредственное участие в связывании антигена и входят в состав антигенсвязывающего центра.

Вариабельная область Н-цепей в МН2-концевой части несколько длиннее соответствующей области L-цепей и включает 118—124 а. о. Гипервариабельными участками являются четыре аминокислотные последовательности: 31—37, 51—68, 84—91 и 101—110, также непосредственно контактирующие с антигеном в антигенсвязывающем центре. Последовательности аминокислотных остатков вариабельных областей Н-цепей различных иммуноглобулинов по степени гомологии могут быть разделены на три подгруппы, внутри каждой из которых эта величина составляет 8,0—90%.

Константная область тяжелой цепи приблизительно в три раза длиннее вариабельной.

2. Трехмерная структура иммуноглобулинов

В каждой из легких цепей молекул антител существуют две внутрицепочечные дисульфидные связи, число таких связей в тяжелых цепях различно. Каждый из внутрицепочечных дисульфидных мостиков образует петлю из 55—70 а.о.

Рис. 1 — Схема расположения внутрицепочечных дисульфидных связей в легких и тяжелых цепях молекулы IgG человека

На рис. 1 приведено схематическое изображение расположения дисульфидных связей вдоль тяжелых и легких цепей IgG человека с указанием среднего числа аминокислотных остатков в составе каждой из петель. По данным рентгеноструктурного анализа, участки пептидных цепей вблизи петли образуют глобулу, в которую включается примерно 110 а. о. Такие глобулы получили название доменов. Н2-концевые домены тяжелых и легких цепей относятся к вариабельным частям, а СООН-концевые домены — к константным частям. Было установлено, что аминокислотные последовательности константных доменов из тяжелых цепей в пределах одного класса являются весьма сходными между собой.

Н2-концевой домен тяжелой цепи обозначают как Ун, а три последующих в константной области тяжелой цепи — как Сн1. Сн2 и СнЗ. А и у тяжелые цепи содержат по 3 константных домена, обозначаемых как Са1, Са2, Са3 для IgA и Cvl, Су2, С£ для IgG, а более длинные ц- и е-цепи — по четыре.

Рентгеноструктурный анализ, выполненный для нескольких белков — димера Я-цепей, двух димеров F-областей Fab-фрагментов IgG и IgA, а также Fc-фрагмента IgG, позволил установить пространственное расположение отдельных участков полипептидных цепей и доменов. Домены L- и Н-цепей представляют собой полусферы, соединенные вдоль одной цепи линейными полипептидиыми отрезками, доступными растворителю и действию протеолитических ферментов. Их основным структурным элементом являются два почти параллельных слоя, один из которых состоит из четырех линейных антипараллельных отрезков цепи, второй — из трех. В состав этих р-слоев входит около 60% антипараллельные сегменты fxl — fx4 и fyl — fy3 обра-ауют два практически параллельных слоя Р-складчатой структуры. Между ними лежат сегменты, образующие изгибы цепи, спирали н т.п.; V- н С-домены отличаются частью сегментов; V-домен имеет добавочную петлю Е; черный прямоугольник соответствует внутрицепочечной дисульфидной связи всех аминокислотных остатков области. Боковые заместители гидрофобных аминокислот образуют плотно упакованное ядро между р-слоями. Дисульфидная связь между р-слоями, являющаяся существенным элементом жесткости структуры доменов, находится в самом гидрофобном ядре и поэтому в водных растворах недоступна для восстанавливающих агентов.

Участков с а-спиральной конформацией в структуре доменов практически не содержится. По сравнению с С-доменами К-обла-сти несколько длиннее и содержат дополнительную петлю Е. В К-областях образующие ядро аминокислотные остатки с гидрофобными боковыми заместителями, а также остатки в изгибах полипептидной цепи, обеспечивающие ее необходимый поворот, являются консервативными или полуинвариантными. Гипервариабельные остатки располагаются на изгибах цепи таким образом, что оказываются пространственно сближенными.

Взаимодействие между Н-цепями в Fab-фрагменте обеспечивается множественными контактами между парами доменов Уъ и. Vn, Cl и Сн1. При ассоциации'Cl и Сн1 домены обращены друг к другу четырехцепочечными р-слоями и взаимодействуют вдоль обширной зоны.свободной от растворителя. В контактах, имеющих в основном гидрофобный характер, участвует около 30 а. о. Наоборот, Vi, и Ун-домены ориентированы друг к другу трехце-почечными р-слоями. Основную роль в стабилизации образующейся структуры играют взаимодействия между консервативными и полуинвариантными аминокислотами с гидрофобными боковыми заместителями. Гипервариабельные участки Vl, и Ун-областей сближены и образуют доступную растворителю относительно плоскую область связывания антигена.

В Fc-фрагменте lgG Сн2-домены тяжелых цепей ориентированы друг к другу трехцепочечными р-слоями, но непосредственно друг с другом не контактируют из-за ограничений, накладываемых наличием межцепочечных дисульфидных связей в Н2-конце Су2-доменов; между ними находятся углеводные фрагменты, ковалентно связанные с остатками Asn-297 каждой Ц-цепи. Они состоят главным образом из остатков глюкозы, глюкозамина, фруктозы и сиаловой кислоты. Содержание углеводов и состав существенно отличаются у разных классов. Их присоединение является постсинтетическим процессом и происходит упорядоченно во время внутриклеточного транспорта молекулы иммуноглобулина. До сих пор биологическая роль углеводного компонента не ясна.

СуЗ-домены соседних Н-цёпей IgG обращены друг к другу четырехцепочечными р-слоями, и характер их взаимодействия аналогичен связи между Cvl и Cl. Небольшая область контакта между Ст2 и СуЗ-доменами охватывает около 12 остатков.

В молекулах IgM взаимодействие Су2-доменов, по-видимому, происходит по типу Fab—С, т. е. Су2-домены сближены и контактируют четырехцепочечными р-слоями. Наличие дисульфид-ного мостика на С-конце См2-домена способствует тесному сближению N-концов СмЗ-доменов, в результате чего непосредственного контакта между СмЗ-доменами не происходит.

Между Сд1 и Сц2-доменами Н-цепей IgG и IgA и между Сн2 и СнЗ-доменами тяжелых цепей иммуноглобулинов других классов расположен так называемый «шарнирный» участок, создающий высокую степень подвижности между двумя Fab- и Fc-фраг-ментами. Длина «шарнирного» участка иммуноглобулинов разных классов и подклассов варьирует от 15 до 65 а. о. Степень гомологии последовательности «шарнирных» участков составляет 60— 70%. Имеется зависимость между строением «шарнирного» участка и подвижностью Fab-фрагментов подклассов IgG-человека. Наибольшей гибкостью обладает молекула IgG3, у которой «шарнирный» участок, состоящий из,65 а. о., представляет довольно жесткий стержень с гибкими концами, примыкающими к Fab-фрагмен-там. У IgM4, обладающего наиболее жесткой структурой, «шарнирный» участок содержит всего 13 остатков, среди которых 5 остатков Pro и 2 — Cys, образующих межцепочечные дисульфидные связи, IgGl и IgG2 занимают промежуточное положение.

3. Антигенсвязывающие центры антител

Согласно рентгеноструктурным исследованиям комплексов Fab-фрагментов с антигенами связывание антигена происходит в доступной растворителю щели активного центра, образованной вариабельными доменами в N-концевой части легкой и тяжелой цепей. Длина щели антител варьирует от 0,4 до 3,4 нм, а средние размеры области связывания для полимерных антигенов различной природы составляют нм. С антигеном частично контактируют гипервариабельные участки Н- и L-це-пей, расположенные в местах изгибов полипептидной цепи, а также некоторые из аминокислотных остатков, более глубоких внутренних областей цепи. Особую роль в построении анти-генсвязывающего центра антител играет третий гипервариабельный участок Н-цепи, включающий от 1 до 20 а. о. Длина этого участка и контактирующего с ним первого гипервариабельного участка L-цепи во многом определяют размеры активных центров антител.

Способностью связывать антигены с той же эффективностью, что и нативные молекулы антител, обладают Fab- и Р2-фраг-менты иммуноглобулинов. Изолированные Н- и L-цепи имеют весьма низкое сродство к антигену, однако способность к специфическому узнаванию соответствующих антигенов у них сохраняется.

Во взаимодействии с антигеном участвует большое количество аминокислотных остатков обеих цепей молекулы антител, хотя, как правило, большая функциональная нагрузка приходится на Н-цепи.

Основным принципом организации антигенсвязывающих центров иммуноглобулинов является полицентровая структура. Малые антигенные детерминанты связываются на ограниченном участке активного центра, комплементарном данной детерминанте. Большие детерминанты могут занимать практически всю область связывания.

Убедительные доказательства существования пространственно разделенных участков связывания антигена были получены для белка миеломы мыши IgA МОРС 460, конкурентно взаимодействующего с 2,4-динитрофенолом и 2-метил-1,4-нафтохиноном:

В антигенсвязывающем центре антител расположена сульфгидрильная группа, модификация которой приводит к потере иммуноглобулином способности связывания с менадионом, но никак не сказывается на эффективности взаимодействия с ДНФ. Антиген-связывающие свойства белка меняются после его частичной денатурации в растворе гуанидингидрохлорида и последующей ренатурации. С использованием флуоресцентных зондов было определено расстояние между подцентрами связывания менадиона и ДНФ, составившее 1,2—1,4 нм. Этот результат был подтвержден в экспериментах по сорбции IgA на носителях, содержащих связанные через «ножки» различной длины ДНФ и менадион.

С помощью рентгеноструктурного анализа комплекса миеломного белка IgGl человека с оксипроизводным витамина Кь состоящего из нафтохиноновой группировки и гидрофобной фитильной цепи, установлено, что молекула антигена локализована в полости, образованной вариабельными областями легкой и тяжелой цепей. В ней можно выделить два подцентра связывания отдельных частей молекулы KiOH. В подцентр связывания нафтохиноновой части входят аминокислотные остатки Туг-90, Gly-29, Asn-30 L-цепи, пептидная связь и боковой заместитель Cys-104 Н-цепи. Менадион, представляющий собой часть молекулы KiOH без фитильного хвоста, а также орцеин и уридин взаимодействуют с IgG именно в этом подцентре. Фитильная цепь KiOH, изгибаясь, контактирует с пептидной связью между остатками 29 и 30, а также Ser-93 и Leu-94 L-цепи и константным Тгр-54 Н-цепи.

В пользу полицентровой организации антигенсвязывающего центра свидетельствуют данные по рентгеноструктурному анализу димеров Я-цепей белка Бенс-Джонса Мс, характеризующихся наличием, по крайней мере, трех участков связывания. По своей структуре антигенсвязывающий центр представляет коническую впадину глубиной 1,7 нм с диаметром у поверхности 1,5 нм, а у основания 0,6 нм и полости на дне размером 0,8X1,0 нм. Два участка находятся на стенках конической впадины, а третий — на дне полости. В первом участке связываются ДНФ-лиганды, е-дан-силлизии, колхицин, 1,10-фенантролин. Во втором центре связываются также ДНФ-лиганды, метадои, морфин, кофеин, теофиллин. Бис лизин своими динитрофеиильными кольцами одновременно взаимодействует с первым и вторым участками, что свидетельствует о наличии в них общих структур. Третий центр связывает менадион, производные пиримидина, фенилртуть и нитрофе-нилфосфохолин.

Исключительная физиологическая значимость полицентровой организации антигенсвязывающего центра антител определяется, по-видимому, следующими причинами. Во-первых, взаимодействие больших антигенных детерминант одновременно с несколькими подцентрами резко повышает прочность связывания. Так, энергия связывания KiOH с IgG почти на 12,5 кДж/моль превышает — энергию связывания менадиона, что обусловлено наличием в молекуле KiOH дополнительного фитильного остатка. Во-вторых, если бы молекула антитела обладала бы только одной антигенной специфичностью, то благодаря чрезвычайно большому числу разнообразных антигенных детерминант лимфоидных клеток оказалось бы недостаточно для выработки антител, направленных исключительно против данного антигена. Поэтому благодаря специфичности резко сокращается объем генетического материала, кодирующего вариабельные части L- и Н-цепей иммуноглобулинов. В-третьих, синтез антитела, связывающего несколько неродственных антигенов, может индуцироваться любым из них, благодаря чему лишь одна антигенная детерминанта обеспечивает сохранение комплементарности к целому ряду неродственных антигенов. Такая «память» антитела повышает готовность организма к иммунному ответу сразу на большое число различных антигенов.

www.ronl.ru

иммуноглобулины реферат - Boomle.ru

У млекопитающих выделяют пять классов иммуноглобулинов — IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающиеся междуПохожие рефераты: Иммуноглобулины для внутривенного введения.

wreferat.baza-referat.ru > Реферат

Реферат: Методы разделения иммуноглобулинов - BestReferat.ru

РЕФЕРАТ. «Методы выделения иммуноглобулинов». Выполнила Сулемейнова Г. Руководитель: доктор биологических наук

BestReferat.ru > Реферат: Методы разделения

Гуморальный иммунитет

Кафедра физиологии и этологии животных. РЕФЕРАТ. на тему: «Гуморальный иммунитет».антитела, строение и функции иммуноглобулинов.

StudFiles.net > Гуморальный иммунитет

Семейство иммуноглобулинов

1. Семейство иммуноглобулинов. иммуноглобулин белок антитело.Теории разнообразия антител, их ключевые свойства. реферат [515,8 K], добавлен 22.05.2015.

revolution.allbest.ru > Семейство

Реферат: Методы разделения иммуноглобулинов - Xreferat.com...

xreferat.com > Реферат: Методы разделения

Реферат: "Антитела. Генетика иммуноглобулинов"

Реферат. на тему «Антитела. Генетика иммуноглобулинов». Выполнила: Колодезная Татьяна. Харьков 2012. Антитела.

referat.bookap.info > Реферат: "Антитела.

Структура иммуноглобулинов - реферат, курсовая работа...

Секреты идеального введения курсовой работы (а также реферата и диплома) от профессиональных авторов1. Первичная структура Н-и L-цепей иммуноглобулинов.

referatwork.ru > Структура

Иммуноглобулины — allRefs.net

/ Иммуноглобулины. Реферат Курсовая Конспект.Аффинность антитела определяется силой химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы Ig.

allrefs.net > Иммуноглобулины —

Реферат: Структура иммуноглобулинов. Скачать бесплатно...

Структура иммуноглобулинов. Реферат по биологии.2 . Трехмерная струк тура иммуноглобулинов В каждой из легких цепей молекул антител существую т две...

ReferatBank.ru > Реферат: Структура

Иммуноглобулины, структура и функции.

Ответ: Иммуноглобулины: Иммуноглобулинами называются белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют.Классы иммуноглобулинов.

studopedia.org > Иммуноглобулины,

Иммуноглобулины класса М. - NewReferat.com

Как и у других иммуноглобулинов, восстановление приводит к распаду молекулы на тяжелые и легкие цепи.Последние рефераты.

newreferat.com > Иммуноглобулины класса М. -

Иммуноглобулины, структура и функции.

Главная Рефераты Медицина, здоровье.Следовательно, антитела — это иммуноглобулины, вырабатываемые в ответ на введение антигена и способные...

KazEdu.kz > Иммуноглобулины,

Антитела : Реферат : Биология

Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ.Чтобы отличить их от других белков, содержащихся в этой фракции глобулинов, антитела были названы иммуноглобулинами.

stud-baza.ru > Антитела : Реферат :

Антитела [Иммуноглобулины] — определение, норма, свойства...

Строение иммуноглобулинов Антитела разных классов имеют общие черты строения (рис. 17.Конспекты, лекции, краткая информация для докладов, рефератов, презентаций.

wiki-med.com > Антитела [Иммуноглобулины]

Реферат на тему Методы разделения иммуноглобулинов

Кафедра биохимии РЕФЕРАТ «Методы выделения иммуноглобулинов» Выполнила Сулемейнова Г. Руководитель: доктор биологических наук

CoolReferat.com > Реферат на тему Методы

Иммуноглобулины: определение, структура. » Энцефалит.ру

4. Четвертичная характерна для иммуноглобулинов. Из четырех полипептидных цепей возникает биологически активный комплекс.

encephalitis.ru > Иммуноглобулины:

Реферат : Методы разделения иммуноглобулинов

TopRef.ru > Реферат : Методы

Классы и типы иммуноглобулинов

Антитела (иммуноглобулины) и антигенсвязывающие рецепторы лимфоцитов.Классы и типы иммуноглобулинов. Иммуноглобулины подразделяют на классы в зависимости от...

eurolab.ua > Классы и типы

Антитела - Реферат

Синдром дефицита внимания с гиперактивностью у детей. Медицина, здоровье->Реферат.4. Четвертичная характерна для иммуноглобулинов.

works.doklad.ru > Антитела -

Строение иммуноглобулинов. Классы иммуноглобулинов

Строение антител иммуноглобулина.Строение иммуноглобулинов направлено на соединение с антигенами с помощью специфических Fab-фрагментов.

fb.ru > Строение

Краткая характеристика классов иммуноглобулинов.

Краткая характеристика классов иммуноглобулинов. ⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 19Следующая ⇒. IgC - сывороточные антитела (150 КД), в большом количестве образуются при повторном...

zdamsam.ru > Краткая характеристика

реферат - Антитела, как специфические белки. Их структура...

Результат поиска. Наименование: реферат Антитела, как специфические белки.Классы иммуноглобулинов и их физико-химические свойства Иммуноглобулины составляют около...

webkursovik.ru > реферат - Антитела, как

Реферат на тему Методы разделения иммуноглобулинов...

РЕФЕРАТ «. Методы выделения иммуноглобулинов». Выполнила Сулемейнова Г. Руководитель: доктор биологических наук

referat.resurs.kz > Реферат на тему Методы

Реферат: Определение иммуноглобулинов в крови...

Определение иммуноглобулинов в крови. Концентрацию иммуноглобулинов обычно определяют нефелометрически или турбидиметрически.

all-referats.com > Реферат: Определение

Иммунолог: Иммуноглобулины и иммуноглобулинотерапия...

Препараты иммуноглобулинов.Антитела к липополисахаридам относятся к субклассу IgG2, антирезусные антитела – к IgG4.

dovidnyk.org > Иммунолог:

препараты иммуноглобулины реферат - Zdorovoe.tv

Видео: препараты иммуноглобулины реферат от автора Илья Горев.Строение иммуноглобулинов...

zdorovoe.tv > препараты иммуноглобулины

Биология: Молекулярные механизмы многообразия антител...

В совокупности называемые иммуноглобулинами (сокращенно Ig) антителаРеферат: Свойства и роль в биохимических процессах аминокислот, входящих в состав белковых молекул.

uchil.net > Биология: Молекулярные

Классы иммуноглобулинов, их характеристика — Студопедия

На Студопедии вы можете прочитать про: Классы иммуноглобулинов, их характеристика.Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобиологическим свойствам разделяются...

studopedia.ru > Классы иммуноглобулинов,

Реферат «Иммуноглобулины специфические факторы...»

Причем каждый класс иммуноглобулинов характеризуется особым типом тяжелых цепей g, m, a, d, e.Для получения пароля на реферат «Иммуноглобулины специфические факторы...

smsreferat.ru > Реферат «Иммуноглобулины

Реферат - Иммуноглобулины и антитела - Биология

>Реферат: Иммуноглобулины и антитела (Биология) читать онлайн или скачать бесплатно.Часть особых иммуноглобулинов – секреторных – присутствует во всех секретах...

ronl.ru > Реферат - Иммуноглобулины

www.boomle.ru