антигены и антитела

класс cложных белков (гликопротеинов),которые обладают способностью распознавать и связывать антигены.

Антитела

распознают и связывают как “свободные” антигены , так и антигены, присутствующие (экспрессированные) на микробных клетках, клетках, инфицированных вирусами, клетках опухолей, трансплантированных клетках и пр.



Антитела ,будучи фиксированнми на мембранах лимфоцитов, распознают и связывают антигены, то есть выполняют роль рецепторов для антигена.

антиген

антитело

лимфоцит

клетка

в цепочку пептидной связью, десятков ,сотен, тысяч “кирпичиков” - альфа-аминокислот

аминокислота

аминокислота

аминокислота

аминокислота

Белки являются макромолекулами - молекулами с высокой молекулярной массой построенных из многократно повторяющихся звеньев ,образованных молекулами малой молекулярной массы

Пептид – короткий белок, содержащий до 10 аминокислот


Белковые молекулы, представляющие из себя длинную цепочку из остатков аминокислот, обладают гибкостью и могут сворачиваться в белковые глобулы (домены)

структура белковой молекулы — локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными

связями (например альфа спираль или складчатый слой)

Третичная структура белковой молекулы — пространственное строение (расположение) полипептидной цепи

Многие белки образуют в пространстве несколько компактных глобул, доменов ,связанных между собой "тонкими перемычками" - вытянутыми полипептидными цепями .

домены

Белковая глобула

её углублении ("кармане"), способный комплементарно связываться с другими макромолекулами и

низкомолекулярными веществами (лигандами).
Под комплементарностью связывания понимают соответствие активного центра и лиганда. [ как ”ключ к замку”]
Лигандом для активного центра антител является антиген (нативные антигены, пептиды, полисахариды и пр.)

Активный центр

лиганд

лиганд

соединенные дисульфидными связями (-s-s-)



Легкая цепь (L)

Тяжелая цепь (Н)
L
H
H

тяжелых цепей

Константные домены

тяжелой (2,3,4) и легкой (6) цепи

VН

С1Н

С2Н

С3Н

VL

CL

Вариабельные домены тяжелой(1) и легкой (5) цепи

антитела участвуют вариабельные домены L и H цепей.

Антигенсвязывающие области
Шарнирная

область

1

2

бивалентными

антитела папаином)

Fab

фрагмент, связывающий антиген (fragment antigen- binding)

Fab фрагмент, связывающий антиген (fragment antigen- binding)

Fc кристаллизующийся фрагмент (fragment cristallizable)

антигену
Авидность антител — степень прочности связывания молекулы антитела с

молекулой антигена.
Чем выше аффинность (степень сpодства), тем сильнее авидность (пpочность связывания).
Чем больше у антитела связывающих антиген центров, тем выше его авидность

различных микроорганизмов, некоторые вирусы ) нейтрализован специфичным для него антителом

и не оказывает патогенного действия на клетки-мишени

Fab

Подразумевает участие Fab фрагментов

фрагмента антитела и клеток, несущих рецепторы для этого фрагмента :

1.усиление фагоцитоза;
2.активация комплекса белков крови (белки комплемента),атакующих и разрушающих мембрану патогена, инфицированной вирусом, опухолевой клетки (белки комплемента);
3.антителозависимая клеточная цитотоксичность; 4.активация базофилов и тучных клеток

Рецептор Fc фрагмента

Fc фрагмент

антиген

димеры и полимеры.

Мономеры соединяет между собой так называемая соединительная

цепь (англ. joining  chain )

IgG и IgЕ являются мономерами

IgM образует пентамеры

IgA могут быть представлены мономерами, димерами и тетрамерами.

Fc фрагмент антитела распознают и связывают рецепторы фагоцита. Антиген

“прилипает” к фагоциту. Фагоцит поглощает антиген. Опсонины — вещества, которые способствуют прилипанию бактерий и корпускулярных антигенов к фагоцитам,

на поверхности клетки и образуют с ним т.н. “иммунный комплекс”.

К Fc- фрагменту антител присоединяется сывороточный белок (С1q компонент комплемента).Это событие инициирует образование в крови белкового комплекса, разрушающего мембрану микробной и других клеток,

Образование комплекса белков комплемента, атакующего мембрану инфицированной клетки

С1q компонент комплемента (связывается с Fc фрагментом антитела )

Атакующий мембрану комплекс

на поверхности клетки (опухолевой, инфицированной вирусами и пр.) и вступают

в контакт с “клетками-киллерами” ( НК клетки), несущими рецепторы для Fc фрагмента антител. НК клетки разрушают опухолевую, инфицированную вирусами клетку. Феномен антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ)

Разрушают клетки, несущие данный антиген

и базофилов, а затем распознают и связывают антиген /аллерген (через

Fab фрагмент).В результате происходит активация связавших антиген клеток и выброс из них биологически активных вешеств.

клетки)


Полипотентная гемопоэтическая стволовая клетка
Общий предшественник лимфоцитов
Общий предшественник миелоидных клеток
мегакариоцит
Тучная клетка
миелобласт
Малый

лимфоцит

Т лимфоцит

В лимфоцит

плазматическая клетка

эритроцит

эозинофил

базофил

нейтрофил

моноцит

макрофаг

тромбоцит

НК клетка (большой гранулярный лимфоцит

Т хелперы

цитотоксические Т лимфоциты

регуляторные Т лимфоциты

гранулоциты

κ (каппа-цепь) и λ (ламбда-цепь)

удаление из внутренней среды организма”

“ Антигены служат ранним сигналом опасности,

распознаваемым задолго до проявления патогеном своих вредоносных качеств”

“Антигены – биологические тела и молекулы, несущие признаки генетически чужеродной информации”

Антигенами являются соединения с достаточно высокой молекулярной массой (белки. полисахариды, крупные пептиды, имеющие в своем составе более восьми аминокислот )

Гаптены -вещества, которые вызывают специфическую иммунную реакцию только после соединения с крупномолекулярными веществами (белками, полисахаридами),называются гаптенами. Гаптенами являются ДНК, липиды, различные низкомолекулярные органические соединения

Антигенами являются также бактерии, грибы, простейшие, вирусы, клетки и ткани животных, попавшие во внутреннюю среду макроорганизма, а также их клеточные стенки, цитоплазматические мембраны, рибосомы, митохондрии, микробные токсины, экстракты гельминтов, яды многих змей и пчел, природные белковые вещества, некоторые полисахаридные вещества микробного происхождения, растительные токсины и т. д

- способность антигена вызывать иммунный ответ

Антигенность — мера антигенного

качества (например, большая или меньшая способность вызывать образование антител). Так при введении кроликам гамма-глобулина, выделенный из сыворотки коров, проявляет большую антигенность ,чем выделенный из той же сыворотки альбумин, так как против первого антигена (гамма-глобулина) образуется значительно больше антител, чем антител против второго (альбумина).

Специфичность - структурные особенности, отличающие один антиген от другого.
Эпитоп (антигенная детерминанта) — та часть макромолекулы антигена, которую распознает иммунная система. Именно эпитоп определяет развитие иммунного ответа и его специфичность.

NB!.молекула антигена может быть поливалентной (иметь несколько эпитопов ).

- антигены , обусловливающие внутривидовые различия между особями одного

вида, что позволяет разделять их на группы.

Гетерогенные (перекрёстно реагирующие) антигены - антигены , общие для организмов разных таксономических групп. У человека типичными перекрёстными Аг являются Rh-система эритроцитов: Rh-Ar человека перекрёстно агглютинируют AT к эритроцитам обезьян Macacus rhesus.

Аллоантигены (изоантигены) — антигены конкретного индивидуума, обладающие иммуногенностью по отношению к другим представителям этого вида. Яркий пример изоантигенов — групповые Аг крови, присутствующие на мембранах эритроцитов и других клеток. Поскольку человек обладает естественными AT к групповым Аг крови, последние приобретают свойства сильных трансплантационных Аг. Поэтому перед трансплантацией и гемотрансфузией необходимо определить группы крови донора и реципиента.

иммунные комплексы; если количество антител эквивалентно количеству антигена (2), образуются

нерастворимые иммунные комплексы (преципитат).

патогена (“иммунный комплекс”)
“иммунный комплекс”
+ опсонин + эритроцит







патоген






фагоцитоз




опсонины
Выведение

патогена из крови в составе иммунных комплексов и его элиминация макрофагами селезенки.

селезенка

кровь

комплексов (встраиваются в решетку комплекса и уменьшают число эпитопов антигена,

с которыми могут связываться антитела)
Компоненты комплемента ресолюбилизируют (растворяют) преципитированные иммунные комплексы

доброкачественный вариант хронического гломерулонефрита, проявляющийся гематурией и накоплением в мезангии

IgA-содержащих иммунных комплексов. Встречается с частотой 5 случаев в год на 100 тыс. населения . У мужчин она возникает чаще, чем у женщин.


Этиология и патогенез . Предполагается этиологическая роль персистирующей вирусной инфекции .
Гиперпродукция антигена (возможно вирусного ) на слизистых оболочках индуцирует синтез IgA-антител против микроорганизмов, населяющих кишечник. Образуются циркулирующие иммунные комплексы.IgA-комплексы откладываются в почках и повреждают почечные клубочки. Морфологическая основа болезни Берже - мезангиопролиферативный ( фокальный, реже диффузный) нефрит с отложением в мезангии иммунных комплексов, содержащих IgA, С3 компонент комплемента, реже IgG и фибрина.

Клиника болезни Берже: клинически IgA-нефропатия проявляется бессимптомной гематурией, как правило синфарингитической, то есть связанной с ангиной/фарингитом. Впоследствии присоединяются артериальная гипертония и протеинурия. Постепенно снижается скорость клубочковой фильтрации. В 50% случаев отмечается повышение уровня иммуноглобулина А в крови.

(бактерий, эритроцитов и др.) антителами в присутствии электролитов - натрия

хлорида. проявляется в виде хлопьев или осадка, состоящих из корпускул (например, бактерий), "склеенных" антителами.

к видимому невооруженным глазом помутнению среды или образованию осадка иммунного

комплекса (преципитата).

кольцеприципитация

преципитация в геле (по Оухтерлони)

пробе. В слое агара, содержащего антитела, вырезают лунки, в одни

из которых вносят исследуемый антиген, в другие - стандартный. Антигены диффундируют из лунок в агар, образуя радиальные зоны преципитации. Диаметр зоны преципитации пропорционален концентрации антигена.

Кольца преципитации

зависимости от их молекулярной массы и электрического заряда. Суть метода

заключается в следующем: исследуемую смесь белков на носителе (например, пластине с гелем) помещают в камеру для электрофореза, заполненную буферным раствором и подключенную к источнику постоянного тока. При электрофорезе белков сыворотки обычно получается 5 основных полос, которые соответствуют фракциям альбумина, альфа1-, альфа2-, бета- и гамма-глобулинов

и их компоненты
Альбумин

альбумин ,преальбумин
Альфа-1 глобулины α1-антитрипсин, α1 антихемотрипсин, α1-гликопротеин, α1 липопротеин

Альфа-2 глобулины церулоплазмин, альфа2-макроглобулин, гаптоглобин

Бета-глобулины трансферрин, β-липопротеин, СРБ, С3 фактор комплемента, IgA, IgM

Гамма-глобулины IgG, IgM, IgD, IgE

фракция

растворе, основанное на оценке интенсивности рассеяния света, проходящего через этот

раствор. Нефелометрия может быть использована для определения концентрации антигенов, поскольку при добавлении к ним антител образуются иммунные комплексы, рассеивающие проходящий свет.

образце
Исследуемая проба




Антитела против исследуемых антител, меченые флуорохромом
1
2

твердой фазе
Изотопная метка

антигенами иммунные комплексы, которые активируют комплемент. При избытке антигенов или

недостатке комплемента иммунные комплексы откладываются на стенке сосудов, базальных мембранах, т.е. структурах, имеющих Fс-рецепторы.

тяжелой (1) и легкой (5) цепи
Константные домены тяжелой(2,3,4) и легкой

(6) цепи

5) антиген-связывающийся участок; 6) шарнирный участок

Fc-фрагмента иммуноглобулинов (фагоциты, тучные клетки

и пр.)
Фиксируют комплекс антигена и антитела (антитело ) на своей мембране

Fc – фрагмент
антитела

Антитела реализуют защитное действие против антигенов при участии своих Fab фрагментов и Fc фрагмента

активный центр
антитела

Fab – фрагмент
антитела

растворимых молекул присутствуют в крови и других биологических жидкостях организма

.На поверхностных мембранах Т и В лимфоцитов антитела присутствуют в виде мембраносвязанных рецепторов
Антитела синтезируют плазматические клетки, появляющиеся в периферических лимфоидных органах в результате антигензависимой дифференцировки наивных В лимфоцитов.
Плазматические клетки вырабатывают антитела только против того антигена, который вызвал дифференцировку В лимфоцита. (специфичность антител)

Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом — характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.
Иммуноглобулины любого из 5 классов, специфично взаимодействующие с определенным антигеном, называют антителами

5) антиген-связывающийся участок; 6) шарнирный участок

в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами,

а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам (АТФаза катализирует расщепление только АТФ, а киназа фосфорилазы фосфорилирует только фосфорилазу).
Доме́н белка́ — элемент третичной структуры белка, представляющий собой достаточно стабильную и независимую подструктуру белка
Доменами называют области в третичной структуре белка с определенной структурной автономией. Домены составляют подуровень структурной организации белка на пути от вторичной к третичной структуре, и свертывание достаточно крупных белковых глобул при биосинтезе белка проходит, вероятно, через стадию формирования доменов. Как правило, домены могут независимо от других частей белковой молекулы поддерживать и даже формировать пространственную структуру. Удается выделить домены с помощью ограниченного протеолиза.
Представление о пространственной организации белковой цепи не только в виде цельной компактной глобулы, но и в форме нескольких слабо связанных между собой глобулярных областей неоднократно высказывалось рядом авторов при анализе кристаллографических структур отдельных белков. Впервые это было сделано Д. Филлипсом в 1996 г. при описании структуры лизоцима в виде нескольких 'компактных глобулярных блоков'.

Фредерику Сенгеру Нобелевскую премию по химии в 1958 году.
Первые

трёхмерные структуры белков гемоглобина и миоглобина были
получены методом дифракции рентгеновских лучей, соответственно,
Максом Перуцем и Джоном Кендрю в 1958 году[2][3], за что в 1962 году
они получили Нобелевскую премию по химии.

участие коллаген — белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в

том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоёв кожи (дермы)); кератин, составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производных эпидермиса. Обычно такие белки рассматривают как белки со структурной функцией. Примерами этой группы белков служат фибриногены и тромбины участвующие в свёртывании крови.
Химическая защита. Связывание токсинов белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферменты печени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма
Иммунная защита. Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма как на повреждение, так и на атаку патогенов. Белки системы комплемента и антитела (иммуноглобулины) относятся к белкам второй группы; они нейтрализуют бактерии, вирусы или чужеродные белки. Антитела, входящие в состав адаптативной иммунной системы, присоединяются к чужеродным для данного организма веществам, антигенам, и тем самым нейтрализуют их, направляя к местам уничтожения. Антитела могут секретироваться в межклеточное пространство или закрепляться в мембранах специализированных В-лимфоцитов, которые называются плазмоцитами[34]. В то время как ферменты имеют ограниченное сродство к субстрату, поскольку слишком сильное присоединение к субстрату может мешать протеканию катализируемой реакции, стойкость присоединения антител к антигену ничем не ограничена

пептидов в результате взаимодействия α-аминогруппы (—NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной

группой (—СООН) другой аминокислоты. Из двух аминокислот (1) и (2) образуется дипептид (цепочка из двух аминокислот) и молекула воды. По этой же схеме рибосома генерирует и более длинные цепочки из аминокислот: полипептиды и белки. Разные аминокислоты, которые являются «строительными блоками» для белка, отличаются радикалом R.

действие на организм бактериальных токсинов (антитоксическое, нейтрализующее действие).Пример – стобнячный,

дифтерийный антитоксины
Взаимодействие антител с вирусами блокируют проникновение вирусов в клетки

четвертичная

Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
Вторичная структура — локальное

упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связямиЭ например альфа спираль или складчатый слой)

Третичная структура —

Четвертичная структура (или субъединичная, доменная) — свертывание полипептидных церей в компактную глобулу взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса.

Третичная структура многих белков составляется из неск. компактных глобул, наз. доменами (рис. 3). Между собой домены обычно бывают связаны "тонкими перемычками" - вытянутыми полипептидными цепями

фагоцитам. Усиливают таким образом фагоцитоз патогена

инфицированной клетки и вызывающий ее гибель
С1q компонент комплемента (связывается с

комплексом антитела с антигеном)

Активация комплемента

к фагоцитам, усиливая таким образом их фагоцитоз. Антитела связывают антиген

(через свои Fab фрагменты) и обеспечивают его прилипание к фагоцитам (за счет взаимодействия Fc фрагмента с рецептором на фагоците),усиливая т.о. фагоцитоз (являются опсонинами) .

Рецептор для Fc фрагмента антитела. Fc фрагмент, взаимодействуя с рецептором, обеспечивает прилипание патогена к фагоциту

Fab

Fc

клетки)


Полипотентная гемопоэтическая стволовая клетка
Общий предшественник лимфоцитов
Общий предшественник миелоидных клеток
мегакариоцит
Тучная клетка
миелобласт
Малый

лимфоцит

Т лимфоцит

В лимфоцит

плазматическая клетка

эритроцит

эозинофил

базофил

нейтрофил

моноцит

макрофаг

тромбоцит

НК клетка (большой гранулярный лимфоцит

Т хелперы

цитотоксические Т лимфоциты

регуляторные Т лимфоциты

гранулоциты

Регуляторная функция
Сигнальная функция
Транспортная функция
Запасная (резервная) функция

белков
Рецепторная функция
Моторная (двигательная) функция

Белки комплемента

иммуноглобулины

цитокины

коллаген

цепи образуют по два домена, тяжелые - четыре или пять

в зависимости от класса Ig.
С помощью протеолитических ферментов можно получать фрагменты иммуноглобулинов для исследовательских либо медицинских целей. Папаин расщепляет молекулу IgG на три фрагмента - два антигенсвязыващих (Fab) и один Fc; пепсин отщепляет крупный F(ab')2 - фрагмент, содержащий оба антигенсвязывающих центра.
Антигенсвязывающие центры образованы гипервариабельными (V) участками цепей Ig. В V-доменах любой легкой или тяжелой цепи имеется по три таких участка. Свертывание цепей в домены приводит к тому, что гипервариабельные участки группируются на выступающих частях молекулы, образуя два антигенсвязывающих центра в каждой четырехцепочечной единице. Антигенсвязывающие центры образованы гипервариабельными (V) участками цепей Ig. В V-доменах любой легкой или тяжелой цепи имеется по три таких участка. Свертывание цепей в домены приводит к тому, что гипервариабельные участки группируются на выступающих частях молекулы, образуя два антигенсвязывающих центра в каждой четырехцепочечной единице.

селективный IgA-дефицит , который проявляется с частотой 1 случай на

800 здоровых лиц.
Люди с нарушением продукции IgA чаще других подвержены хроническим легочным инфекциям, вызываемых широким набором специфических возбудителей.
Генетический механизм этого дефекта неизвестен. Гены, ответственные за его проявление, сцеплены с генами III класса МНС