ИММУНОГЛОБУЛИНЫ (Ig), группа близких по химический природе и свойствам глобулярных белков позвоночных животных и человека, которые обычно обладают свойствами антител, т.е. специфический способностью соединяться с антигеном, который стимулирует их образование. ИММУНОГЛОБУЛИНЫ продуцируются В-лимфоцитами и находятся либо в свободный виде в крови и некоторых др. жидкостях организма, либо в виде рецепторов на поверхностных мембранах клетоколо Семейство ИММУНОГЛОБУЛИНЫ у высших позвоночных включает в себя несколько классов; у человека их известно пять (G, М, A, D, Е). Классы ИММУНОГЛОБУЛИНЫ делятся на подклассы. Молекулы ИММУНОГЛОБУЛИНЫ симметричны. Они построены из "легких" (около 220 аминокислотных остатков) и "тяжелых" (450-600 аминокислотных остатков) полипептидных цепей (соответственно L- и Н-цепи), скрепленных дисульфидными связями и нековалентными взаимодействиями (см., например, на рис. 1 схему строения IgG). В антителах человека обнаружено два вида легких цепей ( ( и l ) и пять видов тяжелых цепей ( g, m, a, d и e ), отличающихся аминокислотной последовательностью. При обозначении ИММУНОГЛОБУЛИНЫ в ниж. индексах греческих букв цифры показывают, сколько цепей содержится в молекуле. Тяжелые цепи, характерные для каждого из классов и подклассов ИММУНОГЛОБУЛИНЫ, содержат по одному или более олигосахаридному фрагменту.

Рис. 1. Схема строения иммуноглобулина G: 1 - легкая цепь; 2 - тяжелая цепь; 3 - гипервариабельные участки; 4 - шарнирная область; 5 - остаток олигосахарида; 6 - N-концы; 7 - С-концы; V_L и V_H - соответственно вариабельные домены легкой и тяжелой цепей; C_H1, C_H2 и С_H3 - постоянные домены тяжелой цепи; пунктиром обведены Fab- и Fc-фрагменты.

Легкие и тяжелые пептидные цепи каждого класса ИММУНОГЛОБУЛИНЫ построены из двух основные областей - вариабельной (имеет антител из-за вставок и делеций (потери одного из внутр. участков в сегментах); в среднем она равна у легких цепей 108, а у тяжелых 120 аминокислотным остаткам. Осн. различия между вариабельными областями антител разной специфичности сосредоточены в определенных положениях полипептидной цепи - так называемой гипервариабельных участках; их четыре в тяжелых и три в легких цепях. Эти участки (за нек-рыми исключениями) принимают участие в контакте с антигеном, что и определяет специфичность антител. Постоянные области цепей ИММУНОГЛОБУЛИНЫ кодируются одним геном (для каждого класса и подкласса). Молекулы ИММУНОГЛОБУЛИНЫ связанные с поверхностью лимфоцитов, имеют дополнительной гидрофобные "хвосты" на С-концах тяжелых цепей, которые встроены в мембраны клетоколо Пептидные цепи ИММУНОГЛОБУЛИНЫ и ряда белков клеточных мембран (антигены гистосовместимости, рецепторы для антигенов Т-лимфоцитов) по своей первичной структуре сходны между собой, что указывает на общее эволюционное происхождение всех этих белков. Отрезки легких и тяжелых цепей ИММУНОГЛОБУЛИНЫ примерно в ПО аминокислотных остатков свернуты в относительно независимые компактные глобулы (домены), каждый из которых содержит один дисульфидный мостик; легкие цепи содержат два домена (вариабельный и постоянный), тяжелые - четыре или пять (в зависимости от класса ИММУНОГЛОБУЛИНЫ), один из которых вариабельный. По данным рентгеноструктурного анализа, основные тип укладки цепи в доменах соответствует антипараллельной b -структуре (см. Белки). Посредине тяжелых цепей ИММУНОГЛОБУЛИНЫ имеется так называемой шарнирная область с межцепьевыми дисульфидными связями (у IgG и IgA между первыми и вторыми доменами; на рис. 1 - между С_Н1 и С_Н2), длины которых неодинаковы у разных подклассов этих белков. Шарнирная область чувствительна к протеолитич. ферментам. При расщеплении ими (например, папаином) ИММУНОГЛОБУЛИНЫ распадается на два идентичных Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент. Fab-Фрагмент слагается из четырех доменов. Два из них принадлежат легкой цепи, два других - N-концу тяжелой цепи. Fab-Фрагменты сохраняют способность к связыванию с антигеном. Fc-Фрагмент состоит из четырех или шести доменов двух тяжелых цепей и определяет такие свойства ИММУНОГЛОБУЛИНЫ, как связывание им комплемента, возможность проникать через плаценту, присоединяться к клеткам и фиксироваться в коже. Благодаря высокой подвижности в шарнирной области, Fab- и Fc-фрагменты обладают определенной свободой вращения относительно друг друга. Такая гибкость позволяет молекулам ИММУНОГЛОБУЛИНЫ оптимально присоединяться к антигенам, имеющим разное пространств. строение. Область, контактирующая с антигеном (паратоп, или активный, антигенсвязывающий центр), располагается на N-конце Fab-фрагментов; она представляет собой более или менее глубокую полость, стенки которой сформированы аминокислотными остатками гипервариабельных участков легкой и тяжелой цепей. У антител, связывающих белки и полисахариды, в полость может входить до 6-7 остатков аминокислот или моносахаров. У молекул IgG, IgD, IgE и IgA (молекула IgA построена подобно молекуле IgG) 2 активных центра, у молекул IgM - 10. Комплекс с антигеном образуется в результате нековалентных взаимодействие, характер которых может варьировать в зависимости от специфичности антитела. Сила связывания с антигеном увеличивается на несколько порядков, если молекула антитела реагирует сразу двумя (или более) областями связывания с несколько детерминантами одной молекулы антигена. Каждая молекула IgG (основные класса ИММУНОГЛОБУЛИНЫ у человека) состоит из двух идентичных легких и двух тяжелых цепей ( ( ₂ g ₂ или l ₂ g ₂). При расщеплении папаином молекула IgG распадается на три части - два идентичных Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент. Антитела IgM [( ( ₂ m ₂)₅ или ( l ₂ m ₂)₅] - эволюционно наиболее древние ИММУНОГЛОБУЛИНЫ; они синтезируются на первых стадиях иммунной реакции. Их молекулы состоят из пяти субъединиц (рис. 2), напоминающих молекулу IgG и соединенных друг с другом дисульфидными связями (такие ИММУНОГЛОБУЛИНЫ называют полимерными).

Рис. 2. Упрошенная схема строения иммуноглобулина М: 1 - легкая цепь; 2 - тяжелая цепь; 3 - вариабельная область; 4 - постоянные области легкой и тяжелой цепей; 5 - J-цепь.

Каждая молекула IgM имеет по одной J-цепи (молекулярная масса около 15000), которая присоединена дисульфидными связями к тяжелым цепям и участвует в образовании молекулы IgM из субъединиц. Для IgA [( ( ₂ a ₂)_n или ( l ₂ a ₂)_n] характерна способность проникать в различные секреты слюну, молозиво, слезы, кишечный соколо В состав IgA кроме J-цепи входит также еще одна пептидная цепь с молекулярная масса около 60000 (так называемой секреторный компонент), которая образуется в эпителиальных клетках и присоединяется к молекуле IgA дисульфидными связями. Молекулы минорных классов ИММУНОГЛОБУЛИНЫ - IgD ( ( ₂ d ₂ или l ₂ d ₂) и IgE ( ( ₂ e ₂ или l ₂ e ₂) - по общей структуре сходны с молекулами IgG. Вместе с субъединицами IgM молекулы IgD чаще других ИММУНОГЛОБУЛИНЫ обнаруживаются на поверхности В-лимфоцитов, где выполняют функции антигенных рецепторов. Молекулы IgE, расположенные на поверхности тучных и базофильных клеток, также являются рецепторами для антигенов. После присоединения к ним антигена (аллергена) происходит выбрасывание из этих клеток гистамина и серотонина, вызывающих аллергич. реакцию. На иммунизацию организм отвечает синтезом очень неоднородной популяции антител, молекулы которых могут сильно отличаться друг от друга по сродству к антигену. Такая неоднородность объясняется участием в иммунном ответе очень большой популяции В-лимфоцитов, каждый из которых синтезирует лишь одну разновидность молекул антител. С помощью техники гибридом (гибридные клетки, получаемые слиянием злокачественных и нормальных антителобразующих клеток лимфоцитов) удается получить в больших кол-вах однородные моноклональные антитела, которые широко используют в качестве высокоспецифический реагентов для обнаружения, локализации и выделения различные веществ, а также для диагностики и лечения некоторых заболеваний. Гомог. ИММУНОГЛОБУЛИНЫ накапливаются в больших кол-вах в крови и моче больных при ряде злокачеств. поражений лимфоцитов (так называемой миеломные ИММУНОГЛОБУЛИНЫ). Выделение чистых ИММУНОГЛОБУЛИНЫ проводится с помощью ионообменных смол с последующей гель-фильтрацией. Для многие целей используют препараты миеломных ИММУНОГЛОБУЛИНЫ, особенно минорных классов. Антитела выделяют с помощью иммуносорбентов - фиксированных на нерастворимых носителях (например, целлюлозе) антигенов. Обнаружение и количественное определение ИММУНОГЛОБУЛИНЫ разных классов проводят иммунологич. методами с помощью соответствующих антисыворотоколо Для определения кол-ва антител используют методы преципитации (иммунная реакция осаждения антигена антителом), агглютинации (взаимодействие антитела с двумя клетками), нейтрализации бактерий и вирусов и др. Широкое распространение получают радиоиммунные и ферментно-иммунные методы, обладающие исключительно высокой чувствительностью и позволяющие определять очень малые кол-ва антител (или антигенов) в смесях с другими веществами.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей