Коэволюция в системе антиген-антитело: введение
Своеобразие иммунной системы в сравнении с другими сложными супергенными системами организмов "состоит в ее способности противостоять всем видам ранее не встречавшихся случайных воздействий, на основе чего создается впечатление, что иммунная система развивалась как бы в предвиденьи будущих потребностей" ( Оно, 1981 , с.267). Действительно, иммунная система позвоночных способна специфически распознавать и инактивировать практически любой чужеродный (или измененный свой) антиген. Ключевая роль в этом распознавании принадлежит особому суперсемейству белков, вырабатываемых иммунными клетками,- антителам (или, что то же самое, иммуноглобулинам) и целому ряду других, сходных, белков-рецепторов. Решающие события не только гуморального (В-система), но и клеточного (Т-система) иммунитета разворачивается именно на уровне прямых взаимодействий антигена и антитела. Собственно же распознавание антигена сводится к взаимоспецифичному комплементарному связыванию антигенной детерминанты (эпитопа) специальным участком вариабельного V-домена молекулы иммуноглобулина (паратопом).
Потенциальное разнообразие антигенов безгранично. С какими из них реально придется столкнуться иммунной системе, наперед предусмотреть нельзя. Поэтому в ходе эволюции позвоночных была отлажена иммунная система, способная противопоставить гигантскому разнообразию эпитопов столь же мощный репертуар специфических паратопов. Насколько жестко запрограммирован этот репертуар в исходном зародышевом геноме?
До недавнего времени этот вопрос, а именно в такой постановке, расценивался как центральный вопрос молекулярной иммунологии и иммуногенетики. В качестве альтернативы рассматривали две гипотезы - зародышевых генов и соматических мутаций. Первая постулирует, что все огромное разнообразие V-доменов иммуноглобулинов непосредственно закодировано в геноме зиготы, т.е. для каждого из многочисленных V-доменов имеется соответствующий зародышевый ген, а в каждом зрелом лимфоците дифференцированно экспрессируется лишь один из этих генов. Напротив, гипотеза соматических мутаций предполагает, что изначально в зародышевом геноме имеется очень небольшое число таких генов, а все разннобразие паратопов генерируется мутационным процессом в ходе соматической дифференцировки и пролиферации лимфоцитов.
Сегодня, однако, твердо установлено, что у высших позвоночных (птиц, рептилий, млекопитающих) реализованы обе возможности: и множественность зародышевых генов, и соматический гипермутагенез (СГМ) ( Tonegawa, 1983 ).
Тем самым под длительной дискуссией сторонников обеих гипотез, казалось бы, пора подводить черту - правы оказались и те, и другие.
И все же предмет дискуссии не исчерпан. Дело в том, что с чисто теоретической точки зрения главные аргументы приверженцов концепции зародышевых генов продолжают оставаться весьма резонными. В частности, простые расчеты показывают, что у различных представителей класса млекопитающих (кролик, мышь, человек) информационная емкость всего набора зародышевых генов (в предположении их свободного соматического рекомбинирования) вполне достаточна для того, чтобы без соматических мутаций обеспечить кодирование 10 8- 109 разных паратопов. Но является ли оценка общего разнообразия паратопов адекватным критерием необходимости СГМ , не обеспечивает ли этот процесс какие-то другие свойства, без которых иммунная система осталась бы беззащитной перед антигенами?
По всей видимости, да, "назначение" этого удивительного процесса шире, чем принято думать. Помимо всего прочего, соматический гипермутагенез позволяет иммунной системе своевременно и эффективно реагировать на необычайно интенсивную антигенную изменчивость, характерную для очень многих микробных инфекций. По сути дела, речь идет об оригинальном режиме внутриорганизменной молекулярной коэволюции, когда происходит последовательное замещение взаимно специфических мутантных пар антиген-антитело.
Смотрите также:
