Методы разделения иммуноглобулинов (стр. 2 из 4)

Антигенные свойства. 1. Молекулы иммуноглобулинов имеют различные антигенные структуры. Все их антигенные детерминанты кодируются тремя несцепленными группами аутосомных генов. Одна группа кодирует тяжелую цепь того или иного класса, другая - легкую k- типа, третья - легкую c-типа.

2. Так как полипептидные цепи состоят из двух различных участков- вариабельного (V) и постоянного (С), каждая из трех групп генов включает набор генов вариабельной - V и постоянной областей -С-гены. Таким образом, синтез каждой полипептидной цепи молекулы иммуноглобулина контролируется двумя структурными генами, а не одним, как при синтезе других белков. Один ген кодирует вариабельную область цепи, другой- постоянную. Этот факт дополняет существующее правило "один ген - одна полипептидная цепь" (Фуденберг и др., 1975). Причем существуют многие гены для вариабельных областей полипептидной цепи, что связано с многообразием специфических активных центров.

3. Выяснилось, что V-гены тесно сцеплены c С-генами и располагаются не только на одной хромосоме», но и в непосредственной близости. Сборка целой молекулы иммуноглобулина происходит из двух тяжелых и двух легких цепей ( 2Н2L_к или 2Н2L_l), синтезированных по генетическим матрицам, расположенным в двух разных хромосомах. По некоторым представлениям (Кульберг, 1985; Петров, 1987), вначале соединяется одна из легкой и тяжелой цепей, а затем обе части собираются в целую молекулу.

4. Показано, что в одной хромосоме расположены гены, детерминирующие синтез V- участка тяжелой цепи, а также гены С-участка иммуноглобулинов G, М, А , т.е. в одной цепочке находятся гены V, С_g, С_m, С_a. Установлено, чтоV_Hучасток цепи, кодируемый одним геном, может быть обнаружен в составе IgМ, IgG и IgA, т.е. может быть соединен с постоянными участками тяжелых цепей разных классов - С_g, С_m, С_a. Вопрос о выборе клеткой V- или С- гена при синтезе иммуноглобулина изучался многими авторами.(Незлин, 1972, Рохлин , 1976, Петров, 1982, 1987).

Каждая индивидуальная клетка вырабатывает антитела только одной специфичности по правилу "одна клетка " одно антитело" (Петров , 1987). Это означает, что в клетке активно функционируют только один вариант гена V_H, один - гена С_H и по одному соответствующему гену одной из легких цепей. Все остальные структурные гены выключены. В каждой отдельно взятой антитело-образующей клетке из всего множества структурных генов иммуноглобулинов функционирует их минимальное количество, необходимое для синтеза антител одной специфичности и одного типа. Таким образом, в основе многообразия специфичности антител лежит функционирование в лимфоидной системе большого количества клеток и их потомков -клонов клеток- продуцентов одного вида антител. Следовательно, количество специфичностей антител соответствует количеству клонов клеток- антителопродуцентов, различающихся генами, функционирующими в них.

Установлено, что V-ген данной специфичности способен поо^ чередно ассоциировать с генами, кодирующими С_g, С_m, С_a, т.е.антителообразующие клетки способны переключать синтез иммуноглобулина М на IgG и на IgA, не изменяя антительной специфичности. Таким образом, антитела против альбумина быка могут находиться как во фракции IgG, так и во фракциях: иммуноглобулинов М и А.

КЛАССЫ И ПОДКЛАССЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

Как уже указывалось, иммуноглобулины имеют общие характерные свойства. Однако их отдельные классы и подклассы отличаются первичной структурой, антигенными и физико-химическими свойствами и биологической активностью.

а) Иммуноглобулины класса G. IgG представляет собой наиболее изученное антитело, в большом количестве присутствующее в сыворотках крови всех млекопитающих и птиц. IgG составляет около 70-80% от общего содержания иммуноглобулинов. Молекулярная масса - 150 000 - 160 000 (Незлин, 1972).

Молекула иммуноглобулина G- построена из двух тяжелых и двух легких полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями. Характерны тяжелые полипептидные цепи. IgG человека существует в виде 4 подклассов (G₁, G₂, G₃, G₄, отличающихся строением постоянных участков тяжелых цепей, а следовательно, и антигенными и биологическими свойствами (Незлин, 1972, Герман и др., 1977, Басова, Стефани, 1977). Подклассы различаются 2 количеством дисульфидных связей, соединяющих тяжелые цепи: в молекулах G₁ и G₄ их по 2, в G₂, - 4, а в G₃, -5. IgG₁ составляет 70% от общего содержания IgG, а IgG₂, IgG₃, IgG₁ 18, 8 и 3%, соответственно.

У всех изученных видов животных найдены два подкласса IgG: относительно медленно передвигающиеся в электрическом поле G₂ и более подвижные G₁. Их молекулы имеют различные антигенные и биологические свойства, а также способность к перевариванию протеолитическими ферментами (Незлин, 1972).

Расшифрована первичная структура обеих цепей иммуноглобулина G₁ (Edelman, 1973). Тяжелые цепи его состоят из одной вариабельной области - V_H и 3 постоянных участков - Сн¹, Сн² и Сн³. Длину вариабельных областей составляют 114, а постоянных - 330 аминокислотных остатков, легкие из областей V₁, СL.

С помощью электронной микроскопии (Valentine, Jreen, 1967), выяснено, что молекула иммуноглобулина G имеет V-образную форму, при этом Fab фрагменты образуют "лапки" молекулы , а Fc- фрагмент - ее "хвост". Она имеет два активных центра, находящихся в вариабельной части молекулы, а именно на кончиках Fab фрагментов.

При электрофорезе в щелочных значениях рН IgG передвигается медленнее всех сывороточных белков. При иммуноэлектрофорезе он образует вытянутую в дугу линию преципитации, прокрывающую зону расположения b- глобулинов (Незлин, 1972). Нативная молекула IgG1 обычно не содержит свободных сульфгидрильных групп (Троицкий и др., 1965, Cristian, 1965). IgG содержит около 2,9% углеводов, которые находятся в тяжелых цепях (Незлин , 1968).

У человека только IgG способен проникать через плаценту и попадать в кровеносную систему плода, обеспечивая тем самым пассивный иммунитет новорожденных в ранний постнатальный период (Брондэ, Рохлин, 1978).

б) Иммуноглобулины класса М. IgМ - один из высокомолекулярных белков сыворотки крови и имеет молекулярную массу около 1 млн, константу седиментации 19 Se. Молекула IgМ состоит из 5 субъединиц, каждая из которых напоминает молекулу IgG (рис. 2). Субъединица состоит из двух тяжелых и двух легких цепей с молекулярными массами 23 000 и 60 000 соответственно, m- цепь состоит из 5 доменов V_H, С¹_m- С⁴_m, легкая - изV_L, и С_L. Молекула 1IgM имеет 10 активных центров, расположенных в Fab областях ( Прокопенко, Равич-Щербо, 1974, Литмен , Гуд, 1981).

IgМ содержит около 10% углеводов., функция которых обусловлена с образованием макромолекулы IgM из 7 S субъединиц к формированием пространственной структуры молекулы (Каверзнева, 1984). IgМ по рваному реагирует на восстановление 2- меркаптоэтанолом: при мягком он распадается на 5-7 S субъединиц, а при более глубоком на тяжелые и легкие полипептидные цепи.

Рис. 2. Схема строения молекулы IgМ

( из книги "Иммуноглобулины". -М.: Мир, 1981).

Радиальная упаковка субъедикиц IgМ, на одной из которых расположение гомологичных областей (доменов) L- (V_L .и С_L) и H--цепей (V_H, С¹_m, С⁴_m). Показаны наиболее важные продукты ферментативной фрагментации IgМ и предполагаемое положение J- цепи.

Важнейшее свойство молекулы IgМ, необходимое для ее функционирования - конформационная подвижность при изменении условий внешней среды (Каюшина и др., 1985, Свергун и др., 1585). При электрофорезе IgМ передвигается быстрее иммуноглобулинов класса G во фракции b₂- глобулинов. Найдено 2 подкласса IgМ, с различными антигенными свойствами (Гауровец, 1969, Бернет, 1971, Незлин , 1972, Кульберг , 1975).

Не менее значительно нахождение его на поверхности b-лимфоцитов в качестве их основных рецепторов (Петров, 1987). IgM обнаружен у всех исследованных позвоночных (Koshland, 1975). У человека после 45 лет содержится 1,71 мг/мл IgМ или около 10% от общего количества иммуноглобулинов (Стефани, Вальтищев, 1977). IgM- антитело первичного иммунного ответа, так как синтезируется первым после антигенной стимуляции. Через несколько дней синтез IgМ переключается на IgG, а позже -на IgА (Петров , 1987).

IgM в основном имеет внутрисосудистую локализацию, небольшое количество его обнаружено в тканевых жидкостях, но в слизистых выделениях он обычно отсутствует (Jonas, 1972). У большинства же животных (кроме кроликов) IgM через плаценту проходить не может ( Маслянко , 1973).

в) Иммуноглобулины класса А. IgA впервые идентифицирован в сыворотке крови человека иммуноэлектрофорезом как b₂А-глобулин (Burtin et al, 1957, Грабар, Буртэн, 1963).

Иммуноглобулин А- один из наименее изученных защитных белков человека и животных. Это объясняется исключительно низким его содержанием в нормальной сыворотке крови, трудностями выделения, а также некоторым сходством с иммуноглобулинами класса 6 и другими белками неиммуноглобулиновой природы.

Существуют компоненты IgА с константами седиментации 7S, 11S, 13S, 15S5, 17S. В полимерных формах иммуноглобулина А (рис. 3) обнаружен дополнительный полипептид J цепь (Halpern, Koshland, 1970).

Рис.3 Строение молекулы IgA

(из книги Р. В. Петрова "Иммунология". -М.: Медицина, 1987).