Структура, синтез, видове и функция на антителата

Структура, синтез, видове и
функция на антителата
Генетични механизми на синтез на
белтъци от имуноглобулиновата супер
фамилия
Генетичен контрол на антитялосинтезата

Антитела-белтъци, принадлежащи към гама-
глобулиновата фракция на кръвния серум
Антителата (Ат, Ab) са
имуноглобулини (Ig)
Принадлежат към
имуноглобулинова супер
фамилия
Специфично свързват
антигени (Аг) и се
отключват различни
физиологични
механизми отговорни за
елиминиране на Аг.
Ефекторни молекули на
хуморалния имунен
отговор Eлектрофореза и
денситометрия на серум

Синьо: серум от имунизирани
зайци
Черно: серум след премахване
на имунните комплекси от
овалбумин и специфичното Ат
•Tiselius & Kabat: 1930s. Доказват че g-глобулиновата
фракция на серума съдържа антитела.
Имунизирани зайци с овалбумин. Изолираният серум се разделя на 2 части.
Едната серумна проба се разделят в различни протеинови фракции с
помощта на електрофореза. Друга серумна проба се смесва с овалбумин и
се отстраняват неразтворимите имунни комплекси (съдържащи овалбумин
плюс серумни протеини, които се свързват с него). Re-анализираме
изчерпания серум чрез електрофореза
g-глобулиновата фракция
на серума съдържа
антитела : имуноглобулини

Структура
Всяка молекула антитяло е изградена от една
или повече мономерни единици.
Мономерът е изграден от четири полипептидни
вериги – две леки L-light /214 АК/ и две тежки -
H -heavy полипептидни вериги /440 АК/
Два вида леки вериги -  и . В един мононер
само един тип лека верига, само  или само 
Пет вида тежки вериги - g, , ,  и  - определят
класа Ig
Различават се две области :
1.област със сравнително постоянен
аминокиселинен състав-константна (C)
2. област със силно вариращ
аминокиселинен състав - променлива или
вариабилна (V).

Вариабилните домени на леките и тежките вериги
формират антиген-свързващото място на антитялото,
паратоп.
Областта на свързване между двете тежки вериги чрез
дисулфиден мост се означава като шарнирен участък,
отговорен за конформационна гъвкавост на молекулата
Има много междуверижни и вътреверижни
дисулфидни връзки

Под действието на два ензима -папаин и пепсин се
получават имуноглобулинови фрагменти с
различни свойства и структура.
Така се установява кои домени за каква функция
на антитялото са отговорни

Съдържа двата
домена (VL и CL) на
леката верига, както
и два домена от
тежката верига (VH
и CH1)
Съдържа паратопа
Отговорен е за
разпознаването и
свързването с
антигена.
Съдържа само
константните домени на
двете тежки вериги- CH2
и CH3.
Взаимодейства с
клетъчни рецептори
Отговорен е за
транспортирането на
антителата, в различни
части на тялото, напр. в
секрети, мляко и др.
Fc фрагмент Fab фрагмент
Антитела с еднакви паратопи могат да съдържат
различни Fc фрагменти, както и обратно

Основни класове антитела
Mономерно антитяло с молекулна формула g22 или g22,
два активни центъра /150 kDa/
Основен имуноглобулин с концентрация в човешки серум
от 8 - 16 g/l, 75% от имуноглобулиновата фракция
Четири различни изотипа, съответно IgG1, 2, 3 и 4.
Преминава през плацентарната бариера
Имуноглобулин G (IgG)

По-важни функции на IgG
Неутрализация на вируси, токсини
Опсонизация -
Стимулира имунната
фагоцитоза
Медиира антитяло-зависимата
цитотоксичност
Активира комплемента

По-важни характеристики на IgG
Основен Ig на вторичният хуморален имунен
отговор. Най-голяма концентрация в серум.
Опсонизиращ имуноглобулин. Стимулира
имунната фагоцитоза от моноцити и
неутрофили чрез Fcg рецепторите.
Аглутинира корпускуларния антигени като
вируси, бактерии и клетки
Медиира антитяло-зависимата цитотоксичност
Активира комплемента по класически път (с
изключение на IgG4)
Инактивира антигени с ензимна и рецепторна
активности
Участва в патомеханизмите на
имунокомплексни реакции

Имуноглобулин М (IgM)
Познат под мономерна и пентамерна форма.
Мономерът е мембранно-асоцииран, изгражда В-
клетъчния рецептор за Аг
Пентамерът с молекулна формула (22)5 или
(22)5. /900 kDa/ е серумен IgМ.
Основен Ig на първичният имунен отговор с
концентрация в човешкия серума 0,5-2g/l , около 10%
от всички имуноглобулини

Имуноглобулин А (IgA)
Познат под мономерна, димерна или тримерна форма
Мономерната форма се означава като серумен IgA е с
молекулна формула 22 или 22; 170кД; серумна
концентрация 1,4-4 g/l; до 15% от Ат.
IgA се намира главно в секретите на жлезите с външна
секреция като димер или тример, съдържащ
допълнителна верига - транспортен компонент.
 Два подкласа – IgA1и IgA2

Имуноглобулин Д (IgD)
Mономер с молекулна
формула 22 или 22;
180 kDa; концентрация в
човешкия серум – 0-0,4
g/l
Мембранно-свързан,
изгражда В-клетъчен
рецептор за антигени на
зрелите В-лимфоцити

Имуноглобулин Е (IgЕ)
Mономер с молекулна
формула 22 или 22;
200 kDa; концентрация в
човешкия серум 14-450
ng/ml.
Тежките вериги имат
допълнителен константен
домен.
Медиира алергични
реакции от първи тип –
реагин
Рецептори на IgE има по
мастоцити, базофили

Генетичен контрол на антитялосинтезата
Всеки отделен тип имуноглобулинова верига се кодира от
отделен генен пул.
Организация в хемопоетичните стволови клетки
Гените за тежките вериги при човек са разположени в 14 хр.,
гените за  - във 2, а гените за  - в 22 хр.

Диференцирането на стволовите клетки в зрели В-
лимфоцити е съпроводено с генно реаранжиране на
гените за леките и тежките вериги чрез соматична
рекомбинация на ДНК.
Генно реаранжиране на ламда лека верига

Генно реаранжиране на тежките вериги

ДНК реаранжирането се ръководи от ДНК секвенциа нар.
рекомбинантна сигнална секвенция (RSS), разположена
след всяка кодираща последователност:
консервативен хептамер -5’CACAGTG3’ -; спейсер с
дължина 12 или 23 нуклеотида и нонамер –
5’ACAAAAACC3’
Рекомбинацията се осъществява между гени от една
хомоложна хромозома ограничени от RSS с различни
спейсери, по правилото 12/23, чрез хетеродимер от
ензимите RAG-1 и RAG- 2

Всяка зряла В-клетка експресира едновременно
IgM и IgD антитела. Тази способност се дължи на
алтернативният сплайсинг на хяРНК

Соматичната рекомбинация на генните сегменти се
осъществява в процеса на антиген-независимата
диференциация на В-лимфоцитите. Създава се голямо
разнообразие от антитела и то се определя от:
1. Наличие на множество гени, кодиращи различните
сегменти на леките и тежки вериги. Всеки V генен
сегмент може да се свърже с различни J и D сегменти.
Възможни комбинации:
Тежка верига H Лека верига  Лека верига 
V генни сегменти 65 40 30
J генни сегменти 6 5 4
D генни сегменти 27 0 0
Комбинации VxJ Над 150
Комбинации VxJxD Над 10 000
Комбинации HxL 1-5 х10
6

Общ брой възможни
Ig
10
9
-10
11
включват се всички останали механизми,
генериращи разнообразие

Ат от всички изотипове могат да се продуцират като
мембранно -свързани рецептори или секретируема
форма. Мембpанната форма се различава от секретируемата
по наличието на един допълнителен трансмембранен домен
– резултат от алтернативен сплайсинг.

Сходна организация на гените и процеси на генно
реаранжиране съпровождат синтеза на антигенен
рецептор по Т-лимфоцитите (TCR).
Гените кодиращи четирите вериги на Т лимфоцитните рецептори –
TCR() и TCR (g) са локализирани в 7 и 14 хромозомни двойки

Познати са два вида рецептори – TCR  и TCR g
Около 95% от периферните Т
клетки експресират TCR 
Започва реаранжиране на
гените за  веригата (аналог
на тежката верига на Ig).
След формирането на зряла
бета верига от единия алел,
другия се изключва – алелно
изключване
Започва реаранжиране на
гените за  веригата (аналог
на леката верига на Ig).
Реаранжирането на гените за
TCR g е аналогично.
Всеки диференциран Т-
лимфоцит експресира само
един вид TCR.

Подобно на BCR, разнообразието на TCR се
повишава чрез вмъкване на N-нуклеотиди
За TСR не е характерна соматична хипермутация.
Възможни комбинации: Алфа-
верига
Бета-
верига
V-сегменти 100 30
D-сегменти 2
J-сегменти 50 13
Комбинации
от сегменти
V x J
100 x 50
V x D x J
30 x 2 x 13
Oбщо вериги 5 000 780
Комбинации
от вериги
Алфа x Бета
5000 x 780
Общо
рецептори
3,9. 10
6