Антигенсвязывающие центры иммуноглобулинов
Антигенсвязывающие участки , или активные центры антител , формируются взаимодействием VH-домена и VL-домена цепей иммуноглобулина. Поэтому изменения в последовательности аминокислотных остатков этих доменов определяют специфичность антител .
Методами рентгеноструктурного анализа кристаллизованных белков была выяснена "морфология" V-доменов . В качестве примера на рис. 2.11 показана пространственная организация V-домена тяжелой цепи ( VH-домена ) IgG человека (миеломного белка New ).
Упаковка в глобулу полипептида, составляющего VH-домен , происходит так, что гипервариабельные участки в результате формирования третичной структуры оказываются в непосредственной близости друг от друга со стороны "внешнего" NH2-конца. Каркасные (инвариантные) участки этого домена содержат последовательности, вступающие в контактное взаимодействие с VL-доменом , что приводит к образованию антигенсвязывающей области иммуноглобулина - полости, в которой располагается антиген ( рис. 2.12 ).
Способность миеломного белка New образовывать комплекс с витамином К1ОН позволила рассчитать размеры антигенсвязывающей полости для этого гаптенного антигена. Глубина такой полости - 0,5-0,6 нм, длина - 1,6 нм, ширина - 0,7 нм. В большинстве других случаев размеры полости составляют: длина: 2,5-3,6 нм; ширина: 1,0-1,7 нм; глубина: 0,6- 0,7 нм.
Конформационную гибкость молекулы, позволяющую обоим антигенсвязывающим центрам молекулы Ig действовать независимо друг от друга при взаимодействии с антигенными детерминантами, обеспечивает повышенное содержание пролина в шарнирной области тяжелой цепи.
Домены вариабельных областей иммуноглобулина связывают антиген , а три гипервариабельные петли на тяжелой цепи и три на легкой - образуют антигенсвязывающий центр.
В каждой молекуле иммуноглобулина существует по крайней мере два идентичных антигенсвязывающих центра. Эта бивалентность позволяет антителам перекрестно связывать антигены с двумя или более антигенными детерминантами, при этом, подвижность плеч молекулы антител позволяет ей связываться одновременно с антигенными детерминантами, находящимися на разных расстояниях.
Локализация участков связывания антигена была установлена экспериментально при исследовании взаимодействия очищенных антител к двум динитрофенильным группам ( ДНФ ), находящимся на концах некоторой химической молекулы. Методом электронной микроскопии был выявлен ряд геометрически правильных структур (треугольные тримеры, четырехугольные тетрамеры и пятиугольные пентамеры), которые возникают при формировании комплекса из бивалентного антигена и Y-образной шарнирной молекулы антитела. Каким образом возникают эти фигуры, можно понять из рис. 3.4 .
Сосредоточение гипервариабельных последовательностей на концах вариабельных областей в месте расположения антигенсвязывающего центра позволяет предположить, что именно они узнают антиген ( рис. 3.11 : гипервариабельные участки обозначены серым цветом). Остатки глицина ("G" на рис. 3.11 ) отличаются постоянным месторасположением вне зависимости от специфичности или видовой принадлежности Ig. Они имеют особое значение, поскольку позволяют пептидным цепям образовывать антипараллельную бета-складчатую структуру, которая обеспечивает сближение гипервариабельных областей. Было высказано предположение, что гибкость полипептидной цепи в месте расположения остатков глицина играет существенную роль в образовании антигенсвязывающего центра.
Поскольку инвариантные остатки глицина чаще обнаруживаются в легкой цепи, можно предположить, что в первом приближении специфичность к антигену обеспечивается тяжелой цепью, а "тонкую настройку" осуществляет легкая цепь.
Таким образом, каждая гипервариабельная область представляет собой своеобразную структуру, способствующую комплементарности антигенсвязывающего центра и антигена, и, вероятно, здесь можно говорить о стереохимической комплементарности эпитопа и паратопа .
Гетерогенность аминокислот в гипервариабельных последовательностях как легких, так и тяжелых цепей обеспечивает огромное разнообразие специфических антител благодаря тому, что форма и размер поверхности, образуемой каждой гипервариабельной последовательностью, различны. Вывод о том, что вариабельные области легких и тяжелых цепей совместно отвечают за специфичность антитела, был сделан на основе экспериментов, в которых изучалась способность изолированных цепей связываться с антигеном. В большинстве случаев было показано, что остаточная антигенсвязывающая активность была ассоциирована с тяжелыми цепями и в меньшей степени - с легкими. Однако при восстановлении структуры молекулы антитела способность связывать антиген всегда заметно возрастала.
Таким образом, антигенсвязывающая способность иммуноглобулинов полностью определяется строением вариабельных областей.
Смотрите также:
