Строение и свойства антител

Поскольку ключевое значение для функционирования системы иммунитета имеют антитела, начнем с рассмотрения свойств этих молекул.

Антитело состоит из двух идентичных длинных («тяжелых») и двух идентичных коротких («легких») белковых цепей (рис. 5.3).

Рис. 53. Строение антитела (вверху) и область контакта вариабельной области антитела с антигеном (в рамке):

ЛЦ — легкие цепи; ТЦ — тяжелые цепи; К — константные участки тяжелой цепи; Вар — вариабельная область легкой и тяжелой цепей; Аг — антиген, эпитоп которого присоединился к вариабельной области антитела; 1—5 — участки вариабельной области, кодируемые разными генными фрагментами (см. текст)

В целом они образуют У-образную конструкцию, которую можно сравнить с двузубой вилкой. Острия зубцов вилки представляют собой высоковариабельные последовательности аминокислот. Именно они обеспечивают контакт с антигенами, и их изменчивость лежит в основе способности иммунной системы реагировать на огромное разнообразие антигенов. «Ручка вилки», напротив, константна. Ее задача состоит в том, чтобы быть опознанной системой врожденного иммунитета (фагоцитами, комплементом, натуральными киллерами) в качества метки чужеродных молекул и клеток. Вместе с тем, существует возможность сменить константную область, оставив на месте вариабельные последовательности. Эта процедура называется выбором класса антитела (одного из пяти — А, П, Е_у G или М) и будет рассмотрена несколько ниже.

Источником антител являются 0-лимфоциты. Они представлены в нашем организме миллионами клеточных линий («клонов»). Каждая линия синтезирует только один тип антител с уникальным вариабельным участком. Этот участок на молекулярном уровне настроен на определенный антиген или, точнее, фрагмент (эпитоп) антигена. Контакт эпитопа с вариабельным участком антитела происходит по принципу «ключ — замок», характерному также, например, для взаимодействия медиаторов и рецепторов в НС. Область антитела, к которой непосредственно присоединяется эпитоп антигена, называется паратопом и соответствует активному центру рецепторов, ферментов и т. п. В формирование пространственной конфигурации паратопа вносят вклад вариабельные участки как легких, так и тяжелых цепей антитела.

Что является источником разнообразия антител (точнее, их паратопов)? Ключевое значение имеет момент превращения стволовой клетки красного костного мозга в клетку — родоначальницу клона 0-лимфоцитов. Именно тогда вариабельный участок гена легкой цепи будущего антитела собирается из двух ДНК-фрагментов, а вариабельный участок гена тяжелой цепи — из трех ДНК-фрагментов. При этом каждый фрагмент представлен в геноме стволовой клетки большим числом (до 200) аллелей, выбор из которых происходит случайным образом. В результате возникают миллионы комбинаций, «перекрывающие» практически все возможное разнообразие эпитопов антигенов. Так, каждый их трех фрагментов ДНК, формирующих вариабельный участок гена тяжелой цепи (рис. 5.3, в рамке), представлен у человека 100, 20 и 4 аллелями (все — на 14-й хромосоме). С учетом этого число возможных комбинаций составляет 100 х х 20 • 4 = 8000. Для легкой цени аналогичная величина равна 3000 (вариабельный участок кодируется двумя фрагментами ДНК). Соответственно, итоговое число вариантов «собранного» паратопа достигает 8000 • 3000 = = 24 000 000.