2.Иммуноглобулины. Общие принципы строения, значение, виды.

Первый шаг к пониманию строения иммуноглобулинов был сделан английским исследователем Р. Портером в 1959 г. Он продемонстрировал, что обработка кроличьих антител IgG-класса ферментом папаином расщепляет молекулу на два основных фрагмента с молекулярной массой 45 и 50 кДа. Один из этих фрагментов сохранял способность связывать антиген и в силу этого получил название Fab-фрагмента (от англ. — antigen binding). Второй фрагмент не взаимодействовал с антигеном. Его удалось легко кристаллизовать, что и послужило основанием для его обозначения как Fc-фрагмент (от англ. — crystallizable). В молярных величинах Fab-фрагментов содержалось в два раза больше, чем Fc-фрагментов. Естественно было предположить, что молекула IgG имеет два участка, которые взаимодействуют с антигеном, и один участок — антигенноинертный. Выяснено, что папаин разрушает иммуноглобулин в шарнирной области, выше межцепьевых, дисульфидных связей, что и приводит к образованию двух идентичных и одного отличающегося участков.

Часть молекулы IgG, соответствующая Fc-фрагменту, полностью разрушается. Получение двухвалентного фрагмента иммуноглобулина обеспечено действием пепсина на дистальный конец шарнирной области. В результате N-концевая половина молекулы остается нетронутой. Такой двухвалентный фрагмент обозначают как F(ab)2. И наконец, исследования Дж. Эдельмана, выполненные с использованием меркаптоэтанола и некоторых других соединений, которые разрушают межцепьевые связи —S-S—, показали наличие в молекуле иммуноглобулина двух тяжелых (Н) цепей с молекулярной массой каждой из них около 50 кДа и двух легких (L) с молекулярной массой 25 кДа.

Для получения информации о строении и молекулярных основах специфичности антител необходимо было иметь значительное количество полностью идентичных иммуноглобулинов.Исследования с сывороточными антителами от нормальных доноров не давали такой возможности, поскольку подобные антитела, являясь производными нескольких клеточных клонов, могли варьировать по тонкой специфичности антигенсвязующего центра и относиться к различным классам иммуноглобулинов.Необходима была экспериментальная модель, позволяющая работать с иммуноглобулинами, продуцируемыми одним клоном клеток и в силу этого представляющими собой полностью идентичные молекулы. Такой моделью являются злокачественно трансформированные плазматические клетки больных миеломой. Больные данной формой рака имеют около 95 % иммуноглобулинов сыворотки крови, относящихся к одному клону — потомству одной исходной клетки. К клональным белкам относятся и белки Бенс-Джонса, названные по имени первооткрывателя. Эти белки представляют собой димеры легких цепей иммуноглобулинов L (L-цепи). Они обнаруживаются в большом количестве в моче больных миеломой и также являются удобным объектом для секвени-рования. У мышей можно индуцировать миелому минеральными маслами. Существует большой набор клонированных плазмоци-тов, продуцирующих соответствующие миеломные белки — иммуноглобулины. Эти линии клеток получили название MOPC's (от англ. — mineral oil induction plasmacytome cells).

Изучение полной аминокислотной последовательности различных миеломных белков выявило принципиальные особенности в строении иммуноглобулинов. Иммуноглобулины разных классов характеризуются общим планом строения.Иммуноглобулин содержит две тяжелые (Н) цепи и две легкие (L) цепи, которые объединены в четырехцепочечную молекулу посредством ковалентных, межце-пьевых, дисульфидных связей (—S-S—). Каждая цепь включает вариабельную область (VL и VH для L- и Н-цепей соответственно), от которой зависит специфичность иммуноглобулинов как антител, и константную (С), подразделяющуюся на гомологичные участки: Сн1, Сн2, Сн3. L-цепь имеет один константный участок (Cl).Между СН1 и Сн2 расположена так называемая шарнирная область, обогащенная пролиновыми остатками. Повышенное содержание пролина в данной области обеспечивает конформацион-ную гибкость молекулы, что необходимо для более успешного взаимодействия с антигенными детерминантами, представленными на поверхности чужеродных клеток, включая бактериальные частицы.Домен состоит из двух слоев с р-складчатой структурой, один из которых построен из четырех антипараллельных сегментов, а второй — из трех сегментов. Слои ковалентно связаны дисульфидным мостиком примерно в середине домена. Общая пространственная организация IgG человека представлена на рис. 2.7. Видно, что тяжелые и легкие цепи, взаимодействуя друг с другом, образуют плотно упакованную структуру с тремя частями: два Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент.