химический каталог




Пространственная структура легкой и тяжелой цепей и организация четвертичной структуры иммуноглобулинов

Автор

Вариабельные и константные районы легкой и тяжелой цепей формируют автономные, компактно сформированные домены, стабилизированные внутрицепьевыми дисульфидными связями. Основной тип вторичной структуры — антипараллельная бета-складчатая. Одно из первых доказательств такого типа вторичной структуры в иммуноглобулинах было получено Г. Троицким и В. Завьяловым (1972).

Рентгеноструктурный анализ свидетельствует о том, что каждый домен имеет примерно цилиндрическую форму. Определенная пространственная асимметрия обусловлена тем, что одна из сторон цилиндра образована тремя антипараллельными бета-складками, а другая — четырьмя. Несмотря на большое сходство, в упаковке V- и С-доменов имеются существенные различия: в VL-и VH-доменах расположена дополнительная петля полипептидной цепи:

Третичная структура доменов полипептидных цепей IgG человека

Третичная структура доменов полипептидных цепей IgG человека
Kern и Oz — положения антигенных маркеров, находящихся в константном домене легкой цепи; S—S — внутридоменная дисульфидная связь; точками обозначена дополнительная петля пептидной цепи, имеющаяся в вариабельных доменах; цифрами обозначены номера аминокислотных остатков

Упаковка VL-и VH-доменов мало чем отличается друг от друга. Очень сходна пространственная упаковка CL- , CH 1- и CH 3 -доменов. Что касается CH 2 -домена, то определенное своеобразие ему придает присоединенная разветвленная цепь олигосахарида.

Между доменами находятся короткие, но достаточно гибкие отрезки цепей, допускающие расположение доменов в молекуле иммуноглобулина под некоторым углом друг к другу.

Взаимное расположение доменов легкой и тяжелой цепей IgG.

Взаимное расположение доменов легкой и тяжелой цепей IgG

Заштрихован углеводный компонент, присоединенный к CH 2 --доменам тяжелых цепей

В отличие от собственно доменов, характеризующихся значительной устойчивостью к протеолизу, соединяющие их отрезки цепей более доступны для протеиназ. Степень доступности отдельных междоменных пространств для протеиназ возрастает после кратковременной инкубации белка в кислой среде. Последующий протеолиз плазмином, в частности, приводит к отщеплению от молекулы IgG CH 3 -доменов. Лишенный их фрагмент, получивший название Facb, равно как и тандем CH 3 -доменов, служат важными объектами для изучения локализации и структуры центров, ответственных за эффекторные функции иммуноглобулинов.

Фрагменты молекулы IgG, полученные в результате ограниченного протеолиза.

Фрагменты молекулы IgG, полученные в результате ограниченного протеолиза

Жирным обозначены домены, входящие в состав соответствующего фрагмента

Гидролиз пепсином Fab-фрагментов мышиного IgA, продуцируемого плазмацитомой МОРС 315, приводит к отщеплению CL- и CH-доменов и сохранению нерасщепленными VL-и VH-доменов, находящихся между собой в контакте. Этот фрагмент получил название вариабельного — F v . Белок, продуцируемый плазмацитомой 315, обладает активностью антидинитрофенильного антитела. Его F v -фрагмент полностью сохраняет всю гаптенсвязывающую активность, присущую нерасщепленному иммуноглобулину. Эти данные, полученные Д. Гиволом с сотрудниками (D. Givol et al., 1972), послужили бесспорным доказательством того, что антитела участвуют в формировании активного центра только VL-и VH-домены.

Еще меньшие по размеру осколки молекулы антитела, соответствующие по молекулярной массе только одному домену (13 000± 1200), также способны, хотя и с меньшим сродством, связывать антиген. Такие фрагменты были получены в результате протеолиза папаином денатурированных в мочевине Fab -фрагментов IgG кролика еще до открытия доменной организации иммуноглобулинов (А. Кульберг, И. Тарханова, 1962). Эти данные, а также факт обнаружения в моче осколков молекулы антитела с константой седиментации 1,2S, способных связывать антиген (J. Remington, 1962), явились первым важным для химии белка доказательством значительной структурной автономии лигандсвязывающих участков молекулы антитела.

Между доменами в пределах одной цепи существуют продольные (или цис), а между доменами прилегающих цепей — поперечные (латеральные, или транс-) взаимодействия. Поперечные взаимодействия сопровождаются формированием модулей:

Модуль CH 3 —CH 3 соответствует фрагменту Fc'. Фрагмент Fv представляет собой модуль VL - VH. О существовании модуля CL—CH1 помимо данных рентгеноструктурного анализа свидетельствуют весьма важные для понимания механизмов самосборки молекулы иммуноглобулина эксперименты К. Доррингтона с соавторами (К. Dorrington et al., 1982).

Изолированный Vn-домен моноклонального IgM человека был получен путем расщепления изолированной мю-цепи по 127-му остатку (полуцистин, участвующий в образовании связи между мю-цепью и L-цепью) в результате S-цианилирования 2-нитро-5-тиоцианбензойной кислотой. Изолированный VH-домен образовывал бимолекулярный комплекс с L-цепью из аутологичного моноклонального иммуноглобулина. Величина константы связывания достаточно велика: 107 М-1. Но она существенно ниже, чем в случае взаимодействия изолированных аутологичных L- и мю-цепей: 1010 М-1. Такое увеличение константы связывания служит несомненным доказательством формирования модуля  CL—CL и важной роли взаимодействия этих доменов при самосборке молекулы иммуноглобулина.

Весьма существенно, что домены CL и CL обеспечивают взаимодействие легких и тяжелых цепей, продуцируемых разными клонами плазматических клеток и даже легких и тяжелых цепей разного видового происхождения. В то же время вариабельные домены легкой и тяжелой цепей взаимодействуют с образованием тандема, только если они получены из одной и той же молекулы иммуноглобулина. Такая высокая специфичность взаимодействия вариабельных доменов предполагает заметный вклад в этот процесс по крайней мере одного из гипервариабельных участков от каждого домена. Латеральное взаимодействие доменов происходит главным образом за счет гидрофобных связей, причем в контактные участки входят остатки триптофана и тирозина.

Для понимания принципов функционирования молекулы иммуноглобулина как единого целого существенно, что при латеральном взаимодействии доменов контактные участки меньше по своей протяженности, чем собственно домен (его длинная ось). Взаимодействующие домены разноименных цепей повернуты друг к другу под углом. В свою очередь, расположенные вдоль одной цепи домены также находятся под углом друг к другу. Очевидно, они также повернуты вдоль соединяющих их отрезков цепи приблизительно па 180°. Последнее вытекает, в частности, из того факта, что VL - VH-домены взаимодействуют теми сторонами, которые образованы тремя антипараллельными бета-складками, а CH1 и CL—четырехскладчатыми. Все вместе эти особенности четвертичной структуры Fab-участка указывают на существование тесного продольного и поперечного взаимодействия образующих его доменов (R. Polyak, М. Huber, J. Diesenhorer, 1975—1981).

Рентгеноструктурный анализ со всей очевидностью свидетельствует о том, что CH2-домены соседних гама-цепей не контактируют между собой, поскольку в пространстве между ними расположены две цепочки разветвленных олигосахаридов, обеспечивающих гидратацию междоменного пространства. Вместе с тем существует латеральное взаимодействие между CH3-доменами. В свою очередь, за счет ковалентной сшивки тяжелых цепей дисульфидными связями в районе талии они здесь тесно сближены между собой. Тем самым в Fc-участке молекулы IgG формируется кольцо, замкнутое с N- и С-конца CH2-доменов. Структура имеет напряженный характер.

Напряженный характер четвертичной структуры IgG, как и, по-видимому, других иммуноглобулинов, имеет большое значение для возможности передачи сигнала из N-концевой части молекулы, где расположен активный центр, в С-концевую половину (Fc-участок), в пределах которой находятся центры, ответственные за эффекторные функции иммуноглобулинов. Это особенно существенно, если учесть, что общая длина молекулы IgG достигает 24 нм.

Когда речь идет о длине молекулы иммуноглобулина любого класса, включая IgG, необходимо иметь в виду возможность перемещения в пространстве Fab-участков относительно друг друга и относительно Fc-участка. Гибкость молекуле придает район талии. Полипролиновые сегменты, будучи относительно ригидными структурами, имеют на флангах гибкие сегменты, о чем убедительно свидетельствуют данные рентгеноструктурного анализа. Поскольку ось вращения Fab- и Fc-участков проходит через район талии, его иногда называют шарнирным участком..

В водном растворе молекула IgG имеет Y-образную форму. Угловое расстояние между Fab-участкамп может колебаться от 5—10 до 180°. Крайние значения эта величина принимает, согласно данным электронной микроскопии, когда антитела находятся в комплексе с антигеном или бивалентным гаптеном. Расстояние между Fab-участками молекулы антитела зависит от молекулярного состава комплекса. В точке эквивалентности системы угловое расстояние между Fab-участками наибольшее, что обеспечивает бивалентным антителам возможность «сшивания» наибольшего числа молекул антигена.

«Сшивание» корпускулярного антигена (эритроцитов) бивалентными IgG-антителами

«Сшивание» корпускулярного антигена (эритроцитов) бивалентными IgG-антителами

Э — эритроцит, на поверхности которого условно обозначены детерминантные группы; молекулы IgG в составе комплекса имеют Т-образную форму; Fc-участок молекулы зачернен. Fab -участки — заштрихованы

У иммуноглобулинов различных классов, а в пределах одного класса - у молекул различных подклассов гибкость далеко не одинакова и зависит от протяженности района талии и числа межцепьевых дисульфидных связей (зависимость носит обратный характер). Не удивительно, что значительной ригидностью характеризуется IgG3, у которого полипролиновый сегмент может достигать в длину 10 нм. Поскольку реализация антиген зависимых эффекторных функций иммуноглобулинов связана в том числе и с гибкостью молекулы, эти свойства у различных иммуноглобулинов неодинаковы.


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
упаковка альстромерий стоит
Рекомендуем фирму Ренесанс - купить деревянную лестницу в дом на второй этаж деревянную дешево цена - доставка, монтаж.
стул изо размеры
хранение вещей на складе в москве в свао

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)