Cấu trúc và Chức năng của Kháng thể và Globulin miễn dịch
Kháng thể, còn được gọi là globulin miễn dịch, là các glycoprotein tiết ra và gắn màng mà hệ miễn dịch dịch thể sử dụng để nhận diện kháng nguyên với độ đặc hiệu cao và để huy động các cơ chế thực hiện chống lại chúng. Lĩnh vực này định hướng người đọc về cách kiến trúc hình chữ Y chung, sự phân chia thành các lớp, sự đa dạng được tạo ra về mặt di truyền và các chức năng thực hiện của chúng kết nối cấu trúc với hoạt động miễn dịch.
Definition
Kháng thể (globulin miễn dịch) là các glycoprotein gắn kháng nguyên được sản xuất bởi các tế bào dòng B, được cấu tạo từ các chuỗi nặng và nhẹ ghép đôi tạo thành các vùng gắn kháng nguyên biến đổi và một vùng hằng định quyết định lớp và chức năng thực hiện.
Scope
Lĩnh vực này khảo sát cấu trúc và các loại globulin miễn dịch, sự tạo ra đa dạng kháng thể về mặt di truyền, các chức năng thực hiện của kháng thể như opsonin hóa và hoạt hóa bổ thể, các phản ứng quá mẫn qua trung gian IgE và các phản ứng quá mẫn khác, cũng như kỹ thuật kháng thể đơn dòng như các công cụ nghiên cứu và điều trị. Đây là một tổng quan tham khảo-giáo dục, trình bày những điều này dưới góc độ sinh học và phương pháp luận hơn là hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Cấu trúc mô-đun của globulin miễn dịch tách biệt sự nhận diện kháng nguyên khỏi chức năng thực hiện như thế nào?
- Làm thế nào một kho kháng thể gần như không giới hạn được tạo ra từ một bộ gen hạn chế?
- Các lớp kháng thể khác nhau tham gia vào các cơ chế thực hiện riêng biệt như thế nào?
- Những phân tử tự nhiên này được điều chỉnh thành thuốc thử và liệu pháp đơn dòng xác định như thế nào?
Key concepts
- Chuỗi nặng và nhẹ
- Vùng biến đổi và hằng định
- Mảnh Fab và Fc
- Các lớp globulin miễn dịch (isotype)
- Tính đặc hiệu kháng nguyên-kháng thể
- Chức năng thực hiện
- Kháng thể đơn dòng
Key theories
- Chọn lọc dòng
- Mỗi tế bào B biểu hiện một tính đặc hiệu kháng thể duy nhất, và kháng nguyên chọn lọc và mở rộng các dòng mà thụ thể của chúng gắn vào, giải thích tính đặc hiệu và trí nhớ của phản ứng dịch thể.
- Sự tạo ra đa dạng soma
- Sự đa dạng kháng thể phát sinh trong quá trình phát triển tế bào lympho bằng cách sắp xếp lại soma các đoạn gen riêng biệt thay vì được mã hóa hoàn toàn trong dòng mầm.
Mechanisms
Một monome globulin miễn dịch bao gồm hai chuỗi nặng giống hệt nhau và hai chuỗi nhẹ giống hệt nhau được nối với nhau bằng các liên kết disulfide tạo thành hình chữ Y. Hai cánh tay (Fab) mang các vùng biến đổi gắn kháng nguyên, trong khi thân (Fc) mang vùng hằng định quyết định lớp và chỉ định các hệ thống thực hiện mà kháng thể có thể huy động, chẳng hạn như các thụ thể Fc và bổ thể. Sự đa dạng trong các vùng biến đổi được tạo ra bởi sự tái tổ hợp soma của các đoạn gen trong quá trình phát triển tế bào B, và vùng hằng định của chuỗi nặng sau đó có thể được chuyển đổi giữa các lớp mà không làm thay đổi tính đặc hiệu kháng nguyên. Thiết kế mô-đun này cho phép một tính đặc hiệu nhận diện được kết hợp với các kết quả thực hiện khác nhau trên các lớp kháng thể.
Clinical relevance
Sinh học kháng thể là nền tảng của xét nghiệm huyết thanh học, bảo vệ do vắc-xin, đánh giá suy giảm miễn dịch, cơ chế bệnh dị ứng và tự miễn, và một nhóm kháng thể đơn dòng trị liệu đang mở rộng. Lĩnh vực này mô tả các kết nối này ở cấp độ cơ chế và phương pháp luận và không phải là nguồn cung cấp các khuyến nghị chẩn đoán hoặc điều trị.
History
Cấu trúc hóa học của kháng thể đã được làm sáng tỏ vào những năm 1960 bởi Porter và Edelman, những người đã giải quyết mô hình bốn chuỗi và các mảnh Fab/Fc. Công trình của Tonegawa vào những năm 1970 và 1980 đã chỉ ra rằng sự đa dạng được tạo ra bởi sự sắp xếp lại gen soma, và phương pháp hybridoma năm 1975 của Köhler và Milstein đã giúp sản xuất các kháng thể đơn dòng xác định, mở ra kỷ nguyên hiện đại của thuốc thử và liệu pháp kháng thể.
Key figures
- Susumu Tonegawa
- César Milstein
- Georges Köhler
- Rodney Porter
- Gerald Edelman
Related topics
Seminal works
- tonegawa-1983
- kohler-milstein-1975
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa kháng thể và globulin miễn dịch là gì?
- Các thuật ngữ này về cơ bản có thể thay thế cho nhau; globulin miễn dịch đề cập đến lớp glycoprotein theo cấu trúc của chúng, và kháng thể nhấn mạnh chức năng gắn kháng nguyên của chúng.
- Phần nào của kháng thể quyết định lớp của nó?
- Vùng hằng định của chuỗi nặng (phần Fc) xác định lớp hoặc isotype và do đó quyết định các chức năng thực hiện mà kháng thể có thể tham gia, trong khi các vùng biến đổi xác định kháng nguyên mà nó gắn vào.