Антитела и структура-функция иммуноглобулинов
Антитела, также называемые иммуноглобулинами, представляют собой секретируемые и мембраносвязанные гликопротеины, которые гуморальная иммунная система использует для высокоспецифичного распознавания антигенов и привлечения эффекторных механизмов против них. Этот раздел знакомит читателя с тем, как их общая Y-образная архитектура, деление на классы, генетически генерируемое разнообразие и эффекторные функции связывают структуру с иммунологическим действием.
Definition
Антитела (иммуноглобулины) — это антигенсвязывающие гликопротеины, продуцируемые клетками B-лимфоцитарного ряда, состоящие из парных тяжелых и легких цепей, которые образуют вариабельные антигенсвязывающие области и константную область, определяющую класс и эффекторную функцию.
Scope
Раздел охватывает структуру и изотипы иммуноглобулинов, генетическую генерацию разнообразия антител, эффекторные функции антител, такие как опсонизация и активация комплемента, IgE-опосредованные и другие реакции гиперчувствительности, а также конструирование моноклональных антител в качестве исследовательских и терапевтических инструментов. Это справочно-образовательный обзор, который рассматривает эти аспекты как биологию и методологию, а не как клиническое руководство.
Sub-topics
Core questions
- Как модульная структура иммуноглобулина разделяет распознавание антигена и эффекторную функцию?
- Как практически неограниченный репертуар антител генерируется из ограниченного генома?
- Как различные классы антител задействуют различные эффекторные механизмы?
- Как эти природные молекулы адаптируются в определенные моноклональные реагенты и терапевтические средства?
Key concepts
- Тяжелые и легкие цепи
- Вариабельные и константные области
- Fab и Fc фрагменты
- Классы иммуноглобулинов (изотипы)
- Антиген-антительная специфичность
- Эффекторные функции
- Моноклональные антитела
Key theories
- Клональный отбор
- Каждая B-клетка экспрессирует одну антительную специфичность, и антиген отбирает и расширяет клоны, рецепторы которых он связывает, объясняя специфичность и память гуморального ответа.
- Соматическая генерация разнообразия
- Разнообразие антител возникает во время развития лимфоцитов путем соматической перестройки отдельных генных сегментов, а не полностью кодируется в зародышевой линии.
Mechanisms
Мономер иммуноглобулина состоит из двух идентичных тяжелых цепей и двух идентичных легких цепей, соединенных дисульфидными связями в Y-образную форму. Два плеча (Fab) несут вариабельные области, которые связывают антиген, в то время как стебель (Fc) несет константную область, которая определяет класс и диктует, какие эффекторные системы может привлекать антитело, такие как Fc-рецепторы и комплемент. Разнообразие в вариабельных областях создается соматической рекомбинацией генных сегментов во время развития B-клеток, и константная область тяжелой цепи может впоследствии переключаться между классами без изменения антигенной специфичности. Такая модульная конструкция позволяет одной специфичности распознавания быть связанной с различными эффекторными исходами в разных классах антител.
Clinical relevance
Биология антител лежит в основе серологического тестирования, вакциноиндуцированной защиты, оценки иммунодефицита, механизмов аллергических и аутоиммунных заболеваний, а также расширяющегося класса терапевтических моноклональных антител. Этот раздел описывает эти связи на уровне механизма и методологии и не является источником диагностических или лечебных рекомендаций.
History
Химическая структура антител была выяснена в 1960-х годах Портером и Эдельманом, которые определили четырехцепочечную модель и Fab/Fc фрагменты. Работа Тонегавы в 1970-х и 1980-х годах показала, что разнообразие генерируется соматической перестройкой генов, а метод гибридом Кёлера и Мильштейна 1975 года позволил производить определенные моноклональные антитела, открыв современную эру антительных реагентов и терапевтических средств.
Key figures
- Susumu Tonegawa
- César Milstein
- Georges Köhler
- Rodney Porter
- Gerald Edelman
Related topics
Seminal works
- tonegawa-1983
- kohler-milstein-1975
Frequently asked questions
- В чем разница между антителом и иммуноглобулином?
- Эти термины по существу взаимозаменяемы; иммуноглобулин относится к классу гликопротеинов по их структуре, а антитело подчеркивает их антигенсвязывающую функцию.
- Какая часть антитела определяет его класс?
- Константная область тяжелой цепи (Fc-фрагмент) определяет класс или изотип и тем самым определяет, какие эффекторные функции может задействовать антитело, в то время как вариабельные области определяют, какой антиген оно связывает.