V těle, když dojde k imunitní reakci, protilátky a antigeny interagují. Ta však za určitých podmínek může vyvolat stav tzv. specifické nezodpovědnosti – tolerance. Protilátky a antigeny přispívají k tvorbě imunologické paměti. Dále budeme uvažovat o druhém typu látek. V tomto článku zjistíme, co je to antigen.

Obecná informace

Co je to antigen? Zjednodušeně řečeno jde většinou o cizorodé sloučeniny. Patří sem polysacharidy, proteiny a jejich komplexy. Při změně chemickou modifikací lze získat „konjugované“ látky. Takové sloučeniny mohou být tvořeny na bázi proteinů, které patří přímo samotnému příjemci. Autologní látka denaturovaná chemickými nebo fyzikálními prostředky může být také převedena na antigen.

Definice

Biopolymery nebo jejich syntetické analogy se mohou dostat do těla a způsobit imunitní odpověď. Tyto sloučeniny se nazývají antigeny. Podporují produkci efektorových buněk brzlíku. Protilátky, které se objevují na pozadí imunitní reakce, začnou specifickým způsobem interagovat s antigeny nebo chemickými sloučeninami, které mají podobnou strukturu. Pokud tyto nevyvolají ochrannou reakci, pak se nazývají hapteny. Jsou to oni, kdo vyvolává imunologickou toleranci. Syntetické polypeptidy mají schopnost vyvolat ochrannou reakci, působí jako proteinové antigeny. Jejich primární a prostorová struktura však nemusí být nutně podobná struktuře jakékoli konkrétní proteinové sloučeniny. Podstatným faktorem projevu antigenních vlastností u těchto látek je vytvoření stabilní prostorové struktury. V tomto ohledu polymery vytvořené z jedné aminokyseliny (homopolymery) nemají vlastnosti k vyvolání imunitní odpovědi. Antigenní schopnosti se objevují u polypeptidů, na jejichž tvorbě se podílejí 2 aminokyseliny.

Výzkumné otázky

Co je to antigen? Klasická imunologie takovou látkou nazývá celou buňku živočišného nebo bakteriálního původu. Z chemického hlediska to však není pravda. Výše bylo řečeno, co to vlastně antigen je. Toto není buňka, ve které je velké množství nukleových kyselin, proteinů a polysacharidů. Lidské antigeny získané v purifikované formě mohou být použity k indukci imunitní reakce. Navíc bude specifický pro konkrétní biopolymer. Vzhledem k tomu, že purifikovaná struktura je považována za individuální antigen, jakákoli jejich kombinace musí být popsána jako rodina jednotlivých sloučenin. Tento termín lze použít k označení specifického biopolymeru, který spontánně agreguje. Příkladem jsou některé antigeny virů nebo bakterií. Na bičíkech gramnegativních mikroorganismů rodu Salmonella lze tedy flagellin nalézt jak v polymerizované, tak v monomerní formě. V obou případech může tento antigen vyvolat tvorbu protilátek, i když podmínky pro to jsou různé. Konkrétně je polymer felagelinu nezávislý na thymu, zatímco monomer je závislý na thymu.

Vztah k molekulové hmotnosti

Lze jej stanovit pouze porovnáním látek stejné třídy. Týká se to například různých proteinů se stejným typem terciárních a sekundárních struktur: fibrilární a globulární. V takových případech může být stanoven přímý vztah mezi schopností polymeru indukovat tvorbu protilátky a jeho molekulovou hmotností. Tento vzorec však není absolutní. Mimo jiné záleží na dalších vlastnostech sloučeniny, jak chemických, tak biologických.

Stupeň projevu vlastností

Závažnost antigenních charakteristik proteinů, které působí jako nejrozsáhlejší a nejvýznamnější třída, bude záviset na stupni evoluční vzdálenosti mezi dárcem, od kterého byla sloučenina přijata, a příjemcem, kterému je podávána. Bude správné pouze tehdy, pokud se při hodnocení použije stejný typ látek. Pokud jsou například myši imunizovány potkaním a lidským sérovým albuminem, bude první odpověď výraznější. Pokud je biopolymer vysoce citlivý na degradaci, pak budou jeho vlastnosti méně výrazné než vlastnosti látky, která je odolnější vůči enzymatické hydrolýze. Tedy v případě použití syntetických polypeptidů nebo proteinových konjugátů jako antigenů bude reakce na látku, která obsahuje nepřirozené D-aminokyseliny, výraznější. Rozhodující roli v manifestaci imunitní odpovědi hraje genotyp příjemce.

Determinantní skupiny

Označují molekulární oblasti biopolymeru, jeho syntetického analogu nebo konjugovaného antigenu, které jsou rozpoznávány antigen vázajícími receptory B-lymfocytů a protilátkami. Molekula obvykle obsahuje několik determinantních skupin, které se liší strukturou. Každý z nich lze několikrát opakovat. Pokud je v molekule sloučeniny pouze jedna skupina s určitou strukturou, protilátky se proti ní nevytvoří. S nárůstem identických komplexů se zvýší i imunitní odpověď na ně. Tento proces však bude pokračovat až do určitého bodu, po kterém se bude snižovat a následně nemusí být vůbec pozorován. Tento jev byl studován v procesu použití konjugovaných antigenů s různým počtem substituentů, které plnily úlohu determinantní skupiny. Absence imunitní odpovědi na biopolymery se zvýšenou hustotou epitopů je způsobena mechanismem aktivace lymfocytů B-skupiny.

Karcinoembryonální antigen

Je to typ normálního tkáňového proteinu, který je produkován v malých množstvích buňkami některých orgánů u zdravých lidí. CEA je ve své chemické struktuře kombinací sacharidů a bílkovin. Jeho účel u dospělých není znám. Během období intrauterinní formace je však poměrně intenzivně syntetizován orgány trávicího systému, přičemž plní poměrně důležité úkoly. Jsou spojeny se stimulací buněčné reprodukce. Karcinoembryonální antigen je detekován v tkáních trávicích orgánů, ale v poměrně malých množstvích. Název tohoto nádorového markeru částečně charakterizuje jeho biologickou povahu, ale z velké části má stále vlastnosti cenné v laboratorním výzkumu. Termín „embryonální“ má souvislost s fyziologickými úkoly během vývoje v prenatálním období, „antigen“ označuje možnost jeho identifikace v biologickém prostředí pomocí imunochemické vazebné metody. Přímo v těle však nevykazuje žádné vlastnosti. Normálně je ve zdravém těle koncentrace CEA poměrně nízká. Na pozadí onkologického procesu se jeho hladina poměrně prudce zvyšuje a dosahuje poměrně vysokých úrovní. V tomto ohledu je charakterizován jako tkáňový marker onkologických patologií, případně nádorový marker.

úroveň REA

Testování antigenu se používá při diagnostice různých maligních novotvarů, zejména rakoviny konečníku a tlustého střeva. Studie se provádí v raných stádiích patologií, v procesu sledování průběhu onemocnění a sledování účinnosti terapeutických opatření. Na pozadí rakoviny tlustého střeva a konečníku má test nejvyšší citlivost. To umožňuje jeho použití v primární diagnostice. Po úspěšné operaci k odstranění veškeré nádorové tkáně se koncentrace CEA vrátí k normálu maximálně po dvou měsících. Pravidelné testy následně umožňují posoudit stav pacienta poté, co dostal léčbu. Detekce vysokých hladin CEA umožňuje včasnou detekci relapsu patologie. Když se obsah antigenu během terapie sníží, odborníci vyvodí závěr o účinnosti terapeutického účinku.

Zvýšená koncentrace CEA: řada patologií

Test však není považován za absolutně specifický pro nádory. Zvýšení hladiny CEA lze pozorovat na pozadí různých onemocnění vnitřních orgánů, zánětlivé a jiné povahy. U 20-50% pacientů s benigními patologiemi pankreatu, střev, plic a jater se koncentrace antigenu mírně zvyšuje. Totéž je pozorováno na pozadí cirhózy, chronické hepatitidy, ulcerózní kolitidy, cystické fibrózy, emfyzému, bronchitidy, Crohnovy choroby, pankreatitidy, pneumonie, autoimunitních onemocnění, tuberkulózy. Zvýšení hladiny navíc nemusí být způsobeno nemocí, ale například pravidelným pitím nebo kouřením.

Vlastnosti krevní transfuze

Hlavním z nich je specifičnost a individualita, kterou mají erytrocytární antigeny. Pokud jsou biopolymery příjemce a dárce neslučitelné, je to přísně zakázáno. V opačném případě jsou patologické procesy a dokonce i smrt pacienta nevyhnutelné. V imunogenetice se využívají metody k testování a studiu erytrocytárních antigenů, mezi které patří zejména hemolýza, precipitace a aglutinační reakce. Erytrocytární geny jsou prezentovány ve formě komplexních biopolymerních makromolekul. Hromadí se na stromatu (pochvě) a spojují se s jinými složenými molekulami. Každý jedinec má individuální chemické složení a svou vlastní strukturu.

Antigeny jsou vysokomolekulární látky organického původu, které po zavedení do těla mohou způsobit tvorbu specifických proteinů -. Antigeny jsou schopny se kombinovat pouze s těmi protilátkami, které vznikly pod jejich vlivem. (tzv. plné antigeny) mají také antigenní vlastnosti. Antigeny jsou široce používány v diagnostice infekčních onemocnění k určení povahy protilátek. Antigeny používané pro tyto účely se nazývají diagnosticums.

Kromě plnohodnotných antigenů, které mohou vyvolat tvorbu protilátek a reagovat s nimi, existují i ​​defektní - hapteny (nejčastěji lipoidy), které reagují s odpovídajícími protilátkami, ale nejsou schopny jejich tvorbu vyvolat. Hapteny jsou sloučeniny, které dávají antigenům určitou specificitu. Hapteny se přemění na plnohodnotné antigeny, když se k nim přidá protein. Některé anorganické sloučeniny, včetně léčiv (jód atd.), se při vstupu do těla mohou kombinovat s jeho proteiny a získat antigenní vlastnosti. Podle povahy imunologické reakce lze antigeny označit jako aglutinogeny způsobující tvorbu protilátek, které reakci způsobují (viz); precipitinogeny - antigeny, které způsobují tvorbu protilátek účastnících se reakce (viz).

Antigeny (z řeckého anti - proti a gennao - vytvářejí, produkují) jsou chemické sloučeniny, které po zavedení do lidského nebo zvířecího těla způsobují tvorbu protilátek. Antigenní vlastnosti má široká škála přírodních vysokomolekulárních sloučenin, především proteiny, polysacharidy (viz Vi-antigen) a jejich komplexy. Kromě toho mohou být antigeny uměle syntetizované polypeptidy, stejně jako proteinové komplexy s chemickými sloučeninami široké škály struktur. Když se takovéto konjugované sloučeniny zavedou do těla, vytvoří se protilátky (viz), které specificky reagují s jednoduchou chemickou skupinou zavedenou do proteinu, která po zavedení do těla bez nosiče nezpůsobí tvorbu protilátek. Kvůli jejich imunologické pasivitě se takové sloučeniny nazývají neúplné antigeny nebo hapteny.

V současné době ještě není vše známo o podmínkách antigenicity konkrétní látky, nicméně není pochyb o tom, že stupeň antigenicity proteinů je dán určitými znaky jejich chemické struktury, mezi které patří i relativně vysoká molekulová hmotnost. Protamin a želatina, které jsou svým složením a strukturou relativně jednoduché, nejsou antigeny a vaječné a sérové ​​albuminy (molekulová hmotnost 40 000-70 000) jsou méně imunogenní než gamaglobuliny (mol. hmotnost 160 000) nebo hemocyanin (mol. hmotnost 160 000 ) hmotnost 300 000 nebo více). Nezbytnou podmínkou antigenicity je odlišnost struktury dané látky od látek přítomných v těle příjemce. Tělu vlastní proteiny nejsou antigeny, pokud nebyly podrobeny chemickému ošetření, které může změnit jejich strukturu. Kvůli genetickým rozdílům mezi jedinci stejného druhu mohou mít proteiny stejného typu (například gamaglobuliny) určité rozdíly ve struktuře. V tomto ohledu může být protein z jednoho zvířete daného druhu antigenem pro jiné zvíře stejného druhu. Takové antigeny se nazývají isoantigeny.

U některých patologických stavů získávají vlastní proteiny, polysacharidy a jejich komplexy v důsledku změn chemické struktury schopnost autoimunizace. Takové autoantigeny jsou známé pro získanou hemolytickou anémii, idiopatickou trombopenickou purpuru, periarteritis nodosa, erytematózní lupus a další onemocnění.

Vzhledem ke složité chemické struktuře přírodních proteinů a polysacharidů se na povrchu jejich makromolekul nachází značné množství antigenních determinant různých struktur. Antigenní heterogenita jednotlivých proteinů a polysacharidů vede při imunizaci k tvorbě velkého souboru protilátek různých specifit (viz Imunita). Pokud mají některé proteiny nebo polysacharidy různého původu jednotlivé antigenní determinanty, které jsou strukturou podobné, pak budou výsledné protilátky zkříženě reagovat s oběma antigeny. Antigenní afinita spolu se specifickými rozdíly byla stanovena pro podobné proteiny různých druhů (sérové ​​albuminy, gamaglobuliny) nebo somatické 0-antigeny bakterií střevní skupiny. V některých případech se stejné antigenní determinanty nacházejí v látkách zcela odlišného původu, např. skupinově specifické A-antigeny lidských erytrocytů a kapsulární polysacharidy pneumokoka typu XIV. Sérologicky příbuzné buněčné antigeny druhů vzdálených od sebe se nazývají heterogenní antigeny. Příkladem takových antigenů jsou Forsmanovy antigeny - látky, které po injekčním podání králíkům způsobují tvorbu ovčích hemolyzinů.

Přírodní antigeny se mohou vyskytovat v korpuskulární i rozpustné formě. Protože první z nich jsou testovány s imunitním sérem v aglutinační reakci, nazývají se aglutinogeny. V souladu s tím se rozpustné antigeny analyzované ve srážecí reakci někdy nazývají precipitinogeny. U korpuskulárních antigenů bakteriálního původu se rozlišují antigeny vlastního těla buňky a bičíkové antigeny, které ve své chemické struktuře představují proteiny. V přítomnosti strukturně identických determinant mohou mít aglutinogeny a precipitinogeny stejnou sérologickou specifitu. I přes sérologickou příbuznost se imunogenní aktivita aglutinogenů a precipitinogenů liší: k tvorbě protilátek proti aglutinogenům dochází obvykle mnohem intenzivněji.

Co jsou antigeny

Jsou to jakékoli látky obsažené v mikroorganismech a jiných buňkách (nebo jimi vylučované), které nesou známky geneticky cizí informace a které mohou být potenciálně rozpoznány imunitním systémem těla. Po zavedení do vnitřního prostředí těla jsou tyto geneticky cizorodé látky schopny vyvolat imunitní odpověď různého typu.

Každý mikroorganismus, bez ohledu na to, jak primitivní je, obsahuje několik antigenů. Čím složitější je jeho struktura, tím více antigenů lze nalézt v jeho složení.

Antigenní vlastnosti mají různé prvky mikroorganismu – bičíky, pouzdro, buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, ribozomy a další složky cytoplazmy, ale i různé proteinové produkty uvolňované bakteriemi do vnějšího prostředí, včetně toxinů a enzymů.

Existují exogenní antigeny (dostávající se do těla zvenčí) a endogenní antigeny (autoantigeny – produkty tělu vlastních buněk), dále antigeny vyvolávající alergické reakce – alergeny.

Co jsou protilátky

Tělo se neustále setkává s různými antigeny. Je napadán jak zvenčí – viry a bakteriemi, tak zevnitř – z tělesných buněk, které získávají antigenní vlastnosti.

- sérové ​​proteiny, které jsou produkovány plazmatickými buňkami v reakci na pronikání antigenu do těla. Protilátky jsou produkovány buňkami lymfoidních orgánů a cirkulují v krevní plazmě, lymfě a dalších tělesných tekutinách.

Hlavní důležitou rolí protilátek je rozpoznání a navázání cizího materiálu (antigenu), jakož i spuštění mechanismu pro zničení tohoto cizího materiálu. Podstatnou a jedinečnou vlastností protilátek je jejich schopnost vázat antigen přímo ve formě, v jaké se dostává do těla.

Protilátky mají schopnost rozlišit jeden antigen od druhého. Jsou schopny specifické interakce s antigenem, ale interagují pouze s antigenem (až na vzácné výjimky), který vyvolal jejich vznik a zapadá do prostorové struktury. Tato schopnost protilátky se nazývá komplementarita.

Úplné pochopení molekulárního mechanismu tvorby protilátek dosud neexistuje. Molekulární a genetické mechanismy, které jsou základem rozpoznávání milionů různých antigenů nalezených v prostředí, nebyly studovány.

Protilátky a imunoglobuliny

Na konci 30. let 20. století se začalo se studiem molekulární podstaty protilátek. Jednou z metod studia molekul byla elektroforéza, která byla ve stejných letech zavedena do praxe. Elektroforéza umožňuje separaci proteinů na základě jejich elektrického náboje a molekulové hmotnosti. Elektroforéza sérových proteinů obvykle produkuje 5 hlavních pásů, které odpovídají (od + do -) albuminovým, alfa1, alfa2, beta a gama globulinovým frakcím.

V roce 1939 švédský chemik Arne Tiselius a americký imunochemik Alvin Kabat použili elektroforézu k frakcionaci krevního séra imunizovaných zvířat. Vědci prokázali, že protilátky jsou obsaženy v určité frakci sérových proteinů. Konkrétně se protilátky týkají hlavně gama globulinů. Protože některé také spadaly do oblasti beta globulinů, byl pro protilátky navržen lepší termín - imunoglobuliny.

V souladu s mezinárodní klasifikací se nazývá souhrn sérových proteinů, které mají vlastnosti protilátek imunoglobuliny a jsou označeny symbolem Ig (ze slova „Imunoglobulin“).

Období "imunoglobuliny" odráží chemickou strukturu molekul těchto proteinů. Období "protilátka" určuje funkční vlastnosti molekuly a zohledňuje schopnost protilátky reagovat pouze se specifickým antigenem.

Dříve se předpokládalo, že imunoglobuliny a protilátky jsou synonyma. V současné době převládá názor, že všechny protilátky jsou imunoglobuliny, ale ne všechny molekuly imunoglobulinů mají funkci protilátek.

O protilátkách hovoříme pouze ve vztahu k antigenu, tzn. pokud je antigen znám. Pokud neznáme antigen komplementární k určitému imunoglobulinu, který máme v rukou, pak máme pouze imunoglobulin. V každém antiséru se kromě protilátek proti danému antigenu nachází velké množství imunoglobulinů, jejichž protilátková aktivita se nepodařilo zjistit, ale to neznamená, že tyto imunoglobuliny nejsou protilátkami proti jiným antigenům. Otázka existence molekul imunoglobulinu, které zpočátku nemají vlastnosti protilátek, zůstává otevřená.

Protilátky (AT, imunoglobuliny, IG, Ig) jsou ústřední postavou humorální imunity. Hlavní roli v imunitní obraně organismu hrají lymfocyty, které se dělí na dvě hlavní kategorie – T-lymfocyty a B-lymfocyty.

Protilátky nebo imunoglobuliny (Ig) jsou syntetizovány B lymfocyty, přesněji řečeno buňkami tvořícími protilátky (AFC). Syntéza protilátek začíná v reakci na antigeny vstupující do vnitřního prostředí těla. K syntéze protilátek vyžadují B buňky kontakt s antigenem a výsledné zrání B buněk na buňky tvořící protilátky. Značné množství protilátek produkují tzv. plazmatické buňky tvořené z B-lymfocytů – AOC, které jsou detekovány v krvi a tkáních. Imunoglobuliny se nacházejí ve velkém množství v séru, mezibuněčné tekutině a dalších sekretech, což poskytuje humorální odpověď.

Imunoglobulinové třídy

Imunoglobuliny (Ig) se liší strukturou a funkcí. U lidí existuje 5 různých tříd imunoglobulinů: IgG,IgA,IgM,IgE,IgD, z nichž některé se dále dělí na podtřídy. Existují podtřídy pro imunoglobuliny tříd G (Gl, G2, G3, G4), A (A1, A2) a M (M1, M2).

Jsou volány třídy a podtřídy společně izotypy imunoglobuliny.

Protilátky různých tříd se liší velikostí molekul, nábojem molekuly proteinu, složením aminokyselin a obsahem sacharidové složky. Nejvíce studovanou třídou protilátek je IgG.

V lidském krevním séru normálně převládají imunoglobuliny třídy IgG. Tvoří přibližně 70–80 % celkových sérových protilátek. Obsah IgA - 10-15%, IgM - 5-10%. Obsah imunoglobulinů tříd IgE a IgD je velmi malý – asi 0,1 % pro každou z těchto tříd.

Člověk by si neměl myslet, že protilátky proti určitému antigenu patří pouze do jedné z pěti tříd imunoglobulinů. Naopak protilátky proti stejnému antigenu mohou být reprezentovány různými třídami Ig.

Nejdůležitější diagnostickou roli hraje stanovení protilátek tříd M a G, protože po nakažení člověka se nejprve objeví protilátky třídy M, poté třídy G a jako poslední se objevují imunoglobuliny A a E.

Imunogenicita a antigenicita antigenů

V reakci na vstup antigenů do organismu nastupuje celý komplex reakcí, jejichž cílem je osvobodit vnitřní prostředí těla od produktů cizí genetické informace. Tento soubor ochranných reakcí imunitního systému se nazývá imunitní reakce.

Imunogenicita se nazývá schopnost antigenu vyvolat imunitní odpověď, to znamená vyvolat specifickou ochrannou reakci imunitního systému. Imunogenicitu lze také popsat jako schopnost vytvářet imunitu.

Imunogenicita do značné míry závisí na povaze antigenu, jeho vlastnostech (molekulová hmotnost, pohyblivost molekul antigenu, tvar, struktura, schopnost změny), na cestě a způsobu vstupu antigenu do organismu, ale i na doplňkových vlivech a genotyp příjemce.

Jak bylo uvedeno výše, jednou z forem odpovědi imunitního systému v reakci na zavedení antigenu do těla je biosyntéza protilátek. Protilátky jsou schopny vázat antigen, který způsobil jejich tvorbu, a tím chránit tělo před možnými škodlivými účinky cizích antigenů. V tomto ohledu je zaveden koncept antigenicity.

Antigenicita- je to schopnost antigenu specificky interagovat s imunitními faktory, jmenovitě interagovat s produkty imunitní odpovědi způsobené touto konkrétní látkou (protilátky a receptory rozpoznávající T- a B-antigeny).

Některé pojmy z molekulární biologie

Lipidy(ze starořec. λίπος - tuk) - rozsáhlá skupina velmi rozmanitých přírodních organických sloučenin, včetně tuků a látek podobných tukům. Lipidy se nacházejí ve všech živých buňkách a jsou jednou z hlavních složek biologických membrán. Jsou nerozpustné ve vodě a vysoce rozpustné v organických rozpouštědlech. Fosfolipidy- komplexní lipidy obsahující vyšší mastné kyseliny a zbytek kyseliny fosforečné.

Konformace molekuly (z lat. conformatio - tvar, struktura, uspořádání) - geometrické formy, které mohou nabývat molekuly organických sloučenin při rotaci atomů nebo skupin atomů (substituentů) kolem jednoduchých vazeb při zachování pořadí chemické vazby atomů (chemická struktura) , délka vazeb a vazebné úhly.

Organické sloučeniny (kyseliny) zvláštní struktury. Jejich molekuly současně obsahují aminoskupiny (NH 2) a karboxylové skupiny (COOH). Všechny aminokyseliny se skládají pouze z 5 chemických prvků: C, H, O, N, S.

Peptidy(Řecky πεπτος - výživný) - rodina látek, jejichž molekuly jsou sestaveny ze dvou nebo více aminokyselinových zbytků spojených do řetězce peptidovými (amidovými) vazbami. Peptidy, jejichž sekvence je delší než přibližně 10-20 aminokyselinových zbytků, se nazývají polypeptidy.

V polypeptidovém řetězci jsou N-konec, tvořený volnou α-aminoskupinou a C-konec mající volnou a-karboxylovou skupinu. Peptidy se zapisují a čtou od N-konce k C-konci - od N-koncové aminokyseliny k C-koncové aminokyselině.

Zbytky aminokyselin- Jedná se o monomery aminokyselin, které tvoří peptidy. Aminokyselinový zbytek, který má volnou aminoskupinu, se nazývá N-koncový a je psán vlevo, a ten, který má volnou a-karboxylovou skupinu, se nazývá C-koncový a je psán vpravo.

Proteiny obvykle nazývané polypeptidy obsahující přibližně 50 aminokyselinových zbytků. Termín „proteiny“ se také používá jako synonymum pro výraz „proteiny“ (z řeckého protos - první, nejdůležitější). Molekula jakéhokoli proteinu má jasně definovanou, poměrně složitou, trojrozměrnou strukturu.

Aminokyselinové zbytky v proteinech jsou obvykle označeny pomocí třípísmenného nebo jednopísmenného kódu. Třípísmenný kód je zkratkou anglických názvů aminokyselin a je často používán ve vědecké literatuře. Jednopísmenné kódy většinou nemají intuitivní spojení s názvy aminokyselin a používají se v bioinformatice k reprezentaci aminokyselinových sekvencí v textu pro snadnou počítačovou analýzu.

Peptidová páteř. V polypeptidovém řetězci se sekvence atomů -NH-CH-CO- mnohokrát opakuje. Tato sekvence tvoří peptidovou kostru. Polypeptidový řetězec se skládá z polypeptidové páteře (kostra), která má pravidelnou, opakující se strukturu, a jednotlivých postranních skupin (R-skupin).

Peptidové vazby spojují aminokyseliny do peptidů. Peptidové vazby vznikají interakcí α-karboxylové skupiny jedné aminokyseliny a α-aminoskupiny následující aminokyseliny. Peptidové vazby jsou velmi silné a za normálních podmínek existujících v buňkách se spontánně nerozbijí.

Skupiny atomů -CO-NH-, které se v molekulách peptidů mnohokrát opakují, se nazývají peptidové skupiny. Peptidová skupina má rigidní planární (plochou) strukturu.

Proteinová konformace- umístění polypeptidového řetězce v prostoru. Prostorová struktura charakteristická pro molekulu proteinu se vytváří díky intramolekulárním interakcím. Díky interakci funkčních skupin aminokyselin získávají lineární polypeptidové řetězce jednotlivých proteinů určitou trojrozměrnou strukturu, která se nazývá „proteinová konformace“.

Proces tvorby funkčně aktivní proteinové konformace se nazývá skládací. Tuhost peptidové vazby snižuje počet stupňů volnosti polypeptidového řetězce, který hraje důležitou roli v procesu skládání.

Globulární a fibrilární proteiny. Dosud studované proteiny lze rozdělit do dvou velkých tříd podle jejich schopnosti zaujmout v roztoku určitý geometrický tvar: fibrilární(natažený do vlákna) a kulovitý(svinutý do koule). Polypeptidové řetězce fibrilárních proteinů jsou protáhlé, umístěné vzájemně paralelně a tvoří dlouhá vlákna nebo vrstvy. V globulárních proteinech jsou polypeptidové řetězce pevně složeny do globulí – kompaktních kulovitých struktur.

Je třeba poznamenat, že dělení proteinů na fibrilární a globulární je obvyklé, protože existuje velké množství proteinů se střední strukturou.

Primární proteinová struktura(primární struktura proteinu) je lineární sekvence aminokyselin, které tvoří protein v polypeptidovém řetězci. Aminokyseliny jsou navzájem spojeny peptidovými vazbami. Aminokyselinová sekvence je zapsána počínaje C-koncem molekuly směrem k N-konci polypeptidového řetězce.

P.s.b je nejjednodušší úroveň strukturní organizace molekuly proteinu. První P.s.b. byla založena F. Sangerem pro inzulín (Nobelova cena za rok 1958).

(sekundární struktura proteinu) - skládání polypeptidového řetězce proteinu jako výsledek interakce mezi těsně umístěnými aminokyselinami ve stejném peptidovém řetězci - mezi aminokyselinami umístěnými několik zbytků od sebe.

Sekundární struktura proteinů je prostorová struktura, která vzniká jako výsledek interakcí mezi funkčními skupinami, které tvoří peptidovou kostru.

Sekundární struktura proteinů je určena schopností skupin peptidových vazeb podléhat vodíkovým interakcím mezi funkčními skupinami -C=O a -NH- peptidového hlavního řetězce. V tomto případě má peptid tendenci přijmout konformaci s tvorbou maximálního počtu vodíkových vazeb. Možnost jejich vzniku je však omezena povahou peptidové vazby. Peptidový řetězec tedy nezíská libovolnou, ale přesně definovanou konformaci.

Sekundární struktura je tvořena segmenty polypeptidového řetězce, které se podílejí na tvorbě pravidelné sítě vodíkových vazeb.

Jinými slovy, sekundární struktura polypeptidu se týká konformace jeho hlavního řetězce (páteře), aniž by se brala v úvahu konformace postranních skupin.

Polypeptidový řetězec proteinu, skládající se vlivem vodíkových vazeb do kompaktní formy, může tvořit řadu pravidelných struktur. Je známo několik takových struktur: α (alfa)-šroubovice, β (beta)-struktura (jiný název je β-skládaná vrstva nebo β-skládaná vrstva), náhodná cívka a závit. Vzácným typem sekundární struktury proteinu jsou π-helixy. Zpočátku se vědci domnívali, že tento typ šroubovice se v přírodě nevyskytuje, ale později byly tyto šroubovice objeveny v proteinech.

α-helix a β-struktura jsou energeticky nejvýhodnější konformace, protože jsou obě stabilizovány vodíkovými vazbami. Kromě toho jsou jak α-šroubovice, tak β-struktura dále stabilizovány těsným uspořádáním atomů páteře, které do sebe zapadají jako kousky obrázkové skládačky.

Tyto fragmenty a jejich kombinace v určitém proteinu, pokud jsou přítomny, se také nazývají sekundární strukturou tohoto proteinu.

Ve struktuře globulárních proteinů lze nalézt fragmenty pravidelné struktury všech typů v libovolné kombinaci, ale nemusí existovat žádné. Ve fibrilárních proteinech patří všechny zbytky do jednoho typu: například vlna obsahuje α-helixy a hedvábí obsahuje β-struktury.

Sekundární strukturou proteinu je tedy nejčastěji skládání proteinového polypeptidového řetězce do α-helikálních oblastí a β-strukturních útvarů (vrstev) zahrnujících vodíkové vazby. Pokud jsou vodíkové vazby vytvořeny mezi ohybovými oblastmi jednoho řetězce, pak se nazývají intrachain, pokud mezi řetězci, jsou nazývány meziřetězcové. Vodíkové vazby jsou umístěny kolmo k polypeptidovému řetězci.

α-šroubovice-tvořený vnitrořetězcovými vodíkovými vazbami mezi NH skupinou jednoho aminokyselinového zbytku a CO skupinou čtvrtého zbytku z něj. Průměrná délka a-helixů v proteinech je 10 aminokyselinových zbytků

V α-helixu se tvoří vodíkové vazby mezi atomem kyslíku karbonylové skupiny a vodíkem amidového dusíku 4. aminokyseliny z ní. Na tvorbě těchto vodíkových vazeb se podílejí všechny C=O a N-H skupiny hlavního polypeptidového řetězce. Postranní řetězce aminokyselinových zbytků jsou umístěny podél periferie šroubovice a nepodílejí se na tvorbě sekundární struktury.

β-struktury se tvoří mezi lineárními oblastmi peptidové kostry jednoho polypeptidového řetězce, čímž se tvoří složené struktury (několik klikatých polypeptidových řetězců).

β-struktura vzniká v důsledku tvorby mnoha vodíkových vazeb mezi atomy peptidových skupin lineárních řetězců. V β-strukturách se vodíkové vazby tvoří mezi aminokyselinami nebo různými proteinovými řetězci, které jsou v primární struktuře od sebe relativně vzdálené a nejsou blízko umístěné, jako je tomu u α-helixu.

V některých proteinech se mohou vytvářet β-struktury v důsledku tvorby vodíkových vazeb mezi atomy peptidové kostry různých polypeptidových řetězců.

Polypeptidové řetězce nebo jejich části mohou tvořit paralelní nebo antiparalelní p-struktury. Pokud je několik řetězců polypeptidu spojeno v opačných směrech a N- a C-konce se neshodují, pak antiparalelníβ-struktura, pokud se shodují – paralelníβ-struktura.

Jiný název pro β-struktury je β-listy(β-skládané vrstvy, β-listy). β-list je tvořen ze dvou nebo více β-strukturních oblastí polypeptidového řetězce nazývaného β-vlákna. Typicky se β-listy nacházejí v globulárních proteinech a neobsahují více než 6 β-řetězců.

β-řetězce(β-řetězce) jsou oblasti molekuly proteinu, ve kterých jsou vazby peptidového hlavního řetězce několika po sobě jdoucích polypeptidů organizovány v planární konformaci. Na ilustracích jsou β-řetězce proteinů někdy znázorněny jako ploché „šipky“, aby se zdůraznil směr polypeptidového řetězce.

Hlavní část β-řetězců je umístěna v sousedství jiných řetězců a tvoří s nimi rozsáhlý systém vodíkových vazeb mezi C=O a N-H skupinami hlavního proteinového řetězce (peptidové kostry). β-řetězce mohou být zabaleny , který je příčně stabilizován dvěma nebo třemi vodíkovými vazbami mezi po sobě jdoucími vlákny. Tento způsob pokládky se nazývá β-list.

Nepořádná spleť- jedná se o úsek peptidového řetězce, který nemá žádnou pravidelnou, periodickou prostorovou organizaci. Takové oblasti v každém proteinu mají svou vlastní pevnou konformaci, která je určena složením aminokyselin této oblasti, stejně jako sekundárními a terciárními strukturami sousedních oblastí obklopujících „chaotickou spirálu“. V oblastech náhodného klubka se může peptidový řetězec relativně snadno ohýbat a měnit konformaci, zatímco α-helixy a β-listová vrstva jsou poměrně tuhé struktury.

Další forma sekundární struktury je označena jako β-otočka. Tato struktura je tvořena 4 nebo více aminokyselinovými zbytky s vodíkovou vazbou mezi prvním a posledním, a to tak, že peptidový řetězec mění směr o 180°. Smyčková struktura takového obratu je stabilizována vodíkovou vazbou mezi karbonylovým kyslíkem aminokyselinového zbytku na začátku obratu a N-H skupinou třetího zbytku podél řetězce na konci obratu.

Pokud se antiparalelní β-vlákna přiblíží k β-závitu z obou konců, pak se vytvoří sekundární struktura, tzv. β-vlásenka(β-vlásenka)

Terciární struktura proteinu(terciární struktura proteinu) - V roztoku za fyziologických podmínek se polypeptidový řetězec skládá do kompaktního útvaru, který má určitou prostorovou strukturu, která se nazývá terciální struktura proteinu. Vzniká jako výsledek samoskládání v důsledku interakcí mezi radikály (kovalentní a vodíkové vazby, iontové a hydrofobní interakce). Poprvé T.s.b. byla založena pro protein myoglobin J. Kendrewem a M. Perutzem v roce 1959 (Nobelova cena za rok 1962). T.s.b. téměř úplně určeno primární strukturou proteinu. V současné době byly pomocí metod rentgenové difrakční analýzy a nukleární magnetické spektroskopie (NMR spektroskopie) stanoveny prostorové (terciární) struktury velkého počtu proteinů.

Kvartérní struktura bílkovin. Proteiny skládající se z jednoho polypeptidového řetězce mají pouze terciární strukturu. Některé proteiny jsou však vytvořeny z několika polypeptidových řetězců, z nichž každý má terciární strukturu. Pro takové proteiny byl zaveden koncept kvartérní struktury, což je organizace několika polypeptidových řetězců s terciární strukturou do jediné funkční molekuly proteinu. Takový protein s kvartérní strukturou se nazývá oligomer a jeho polypeptidové řetězce s terciární strukturou se nazývají protomery nebo podjednotky.

Sdružené(konjugát, lat. conjugatio - spojení) - uměle syntetizovaná (chemicky nebo rekombinací in vitro) hybridní molekula, ve které jsou spojeny (kombinovány) dvě molekuly s různými vlastnostmi; široce používané v medicíně a experimentální biologii.

Haptens

Haptens- jedná se o „defektní antigeny“ (termín navrhl imunolog K. Landsteiner). Když jsou hapteny zavedeny do těla za normálních podmínek, nejsou schopny vyvolat imunitní odpověď v těle, protože mají extrémně nízkou imunogenicitu.

Nejčastěji jsou hapteny nízkomolekulárními sloučeninami (molekulová hmotnost menší než 10 kDa). Tělo příjemce je rozpoznává jako geneticky cizorodé (tj. mají specificitu), ale díky své nízké molekulové hmotnosti samy o sobě imunitní reakce nevyvolávají. Neztratily však svou antigenní vlastnost, která jim umožňuje specificky interagovat s hotovými imunitními faktory (protilátky, lymfocyty).

Za určitých podmínek je možné donutit imunitní systém makroorganismu, aby specificky reagoval na hapten jako na plnohodnotný antigen. K tomu je potřeba uměle zvětšit molekulu haptenu – spojit ji silnou vazbou s dostatečně velkou molekulou proteinu nebo jiným nosným polymerem. Takto syntetizovaný konjugát bude mít všechny vlastnosti plnohodnotného antigenu a po zavedení do těla způsobí imunitní odpověď.

Epitopy (antigenní determinanty)

Tělo si může vytvořit protilátky téměř proti jakékoli části molekuly antigenu, ale při normální imunitní reakci k tomu obvykle nedochází. Komplexní antigeny (proteiny, polysacharidy) mají speciální oblasti, na které se vlastně tvoří specifická imunitní odpověď. Takové oblasti se nazývají epitopy(epitop), z řec. epi - on, above, over a topos - place, area. synonymum - antigenní determinant.

Tyto sekce se skládají z několika aminokyselin nebo sacharidů, každá sekce je skupina aminokyselinových zbytků proteinového antigenu nebo sekce polysacharidového řetězce. Epitopy jsou schopny interagovat jak se specifickými lymfocytárními receptory, čímž vyvolávají imunitní odpověď, tak s antigen-vazebnými centry specifických protilátek.

Epitopy jsou různorodé ve své struktuře. Antigenní determinantou (epitopem) může být oblast povrchu proteinu tvořená aminokyselinovými radikály, hapten nebo prostetická skupina proteinu (neproteinová složka spojená s proteinem), zejména často polysacharidové skupiny glykoproteinů.

Antigenní determinanty nebo epitopy jsou specifické oblasti trojrozměrné struktury antigenů. Existují různé typy epitopů - lineární A konformační.

Lineární epitopy jsou tvořeny lineární sekvencí aminokyselinových zbytků.

V důsledku studia struktury proteinů bylo zjištěno, že molekuly proteinů mají složitou prostorovou strukturu. Při stočení (do klubíčka) mohou proteinové makromolekuly spojit zbytky, které jsou od sebe vzdálené v lineární sekvenci, a vytvořit tak konformační antigenní determinantu.

Kromě toho existují terminální epitopy (umístěné na koncích molekuly antigenu) a centrální epitopy. Jsou také stanoveny „hluboké“ nebo skryté antigenní determinanty, které se objevují, když je antigen zničen.

Molekuly většiny antigenů jsou poměrně velké. Jedna makromolekula proteinu (antigen), sestávající z několika stovek aminokyselin, může obsahovat mnoho různých epitopů. Některé proteiny mohou mít stejnou antigenní determinantu ve více kopiích (opakované antigenní determinanty).

Proti jednomu epitopu se tvoří široké spektrum různých protilátek. Každý z epitopů je schopen stimulovat produkci různých specifických protilátek. Pro každý z epitopů mohou být produkovány specifické protilátky.

Existuje fenomén imunodominance, což se projevuje tím, že epitopy se liší ve schopnosti vyvolat imunitní odpověď.

Ne všechny epitopy v proteinu se vyznačují stejnou antigenicitou. Některé epitopy antigenu mají zpravidla zvláštní antigenicitu, která se projevuje přednostní tvorbou protilátek proti těmto epitopům. Ve spektru epitopů molekuly proteinu je stanovena hierarchie – některé epitopy jsou dominantní a většina protilátek se tvoří specificky proti nim. Tyto epitopy jsou pojmenovány imunodominantní epitopy. Jsou téměř vždy umístěny na prominentních částech molekuly antigenu.

Struktura protilátek (imunoglobulinů)

IgG imunoglobuliny na základě experimentálních dat. Každý aminokyselinový zbytek molekuly proteinu je znázorněn jako malá kulička. Vizualizace byla vytvořena pomocí programu RasMol.

Během 20. století se biochemici snažili zjistit, jaké varianty imunoglobulinů existují a jaká je struktura molekul těchto proteinů. Struktura protilátek byla stanovena pomocí různých experimentů. V podstatě spočívaly v tom, že protilátky byly ošetřeny proteolytickými enzymy (papain, pepsin) a byly podrobeny alkylaci a redukci merkaptoethanolem.

Poté byly studovány vlastnosti výsledných fragmentů: byla stanovena jejich molekulová hmotnost (chromatografií), kvartérní struktura (pomocí rentgenové difrakční analýzy), schopnost vázat se na antigen atd. Protilátky proti těmto fragmentům byly také použity ke stanovení, zda se protilátky proti jednomu typu fragmentu mohou vázat na fragmenty jiného typu. Na základě získaných dat byl sestaven model molekuly protilátky.

Více než 100 let výzkumu struktury a funkce imunoglobulinů jen zdůraznilo komplexní povahu těchto proteinů. V současné době není struktura molekul lidského imunoglobulinu plně popsána. Většina výzkumníků soustředila své úsilí nikoli na popis struktury těchto proteinů, ale na objasnění mechanismů, kterými protilátky interagují s antigeny. Navíc molekuly protilátek , takže studium protilátek uložených v neporušeném stavu se stává náročným. Mnohem častěji je možné určit přesnou strukturu jednotlivých fragmentů protilátek.

Navzdory předpokládané rozmanitosti imunoglobulinů byly jejich molekuly klasifikovány podle struktur obsažených v těchto molekulách. Tato klasifikace je založena na skutečnosti, že imunoglobuliny všech tříd jsou sestaveny podle obecného plánu a mají určitou univerzální strukturu.

Molekuly imunoglobulinu jsou složité prostorové útvary. Všechny protilátky bez výjimky patří ke stejnému typu proteinových molekul, které mají globulární sekundární strukturu, což odpovídá jejich názvu - „imunoglobuliny“ (sekundární struktura proteinu je způsob, jakým je jeho polypeptidový řetězec rozložen v prostoru). Mohou to být monomery nebo polymery sestavené z několika podjednotek.

Těžké a lehké polypeptidové řetězce ve struktuře imunoglobulinů

Peptidové řetězce imunoglobulinů. Schematické ilustrace. Proměnné oblasti jsou zvýrazněny tečkovanými čarami.

Strukturní jednotkou imunoglobulinu je monomer, molekula sestávající z polypeptidových řetězců navzájem spojených disulfidovými vazbami (S-S můstky).

Pokud je molekula Ig ošetřena 2-merkaptoethanolem (činidlo, které ničí disulfidové vazby), rozpadne se na páry polypeptidových řetězců. Výsledné polypeptidové řetězce jsou klasifikovány podle molekulové hmotnosti: lehké a těžké. Lehké řetězce mají nízkou molekulovou hmotnost (asi 23 kDa) a označují se písmenem L, z angličtiny. Světlo - světlo. Těžké řetězce H (z anglického Heavy – těžký) mají vysokou molekulovou hmotnost (kolísá mezi 50 – 73 kDa).

Takzvaný monomerní imunoglobulin obsahuje dva L řetězce a dva H řetězce. Lehké a těžké řetězce jsou drženy pohromadě disulfidovými můstky. Disulfidové vazby spojují lehké řetězce s těžkými řetězci a těžké řetězce navzájem.

Hlavní strukturní podjednotkou všech tříd imunoglobulinů je pár lehký řetězec-těžký řetězec (L-H). Struktura imunoglobulinů různých tříd a podtříd se liší v počtu a umístění disulfidových vazeb mezi těžkými řetězci, stejně jako v počtu (L-H) podjednotek v molekule. H-řetězce jsou drženy pohromadě různým počtem disulfidových vazeb. Liší se také typy těžkých a lehkých řetězců, které tvoří různé třídy imunoglobulinů.

Obrázek ukazuje schéma organizace IgG jako typického imunoglobulinu. Jako všechny imunoglobuliny, IgG obsahuje dva identické těžké (H) řetězce a dva identické lehké (L) řetězce, které jsou spojeny do čtyřřetězcové molekuly prostřednictvím meziřetězcových disulfidových vazeb (-S-S-). Jediná disulfidická vazba spojující H a L řetězce se nachází v blízkosti C-konce lehkého řetězce. Mezi dvěma těžkými řetězci je také disulfidická vazba.

Domény v molekule protilátky

Lehké a těžké polypeptidové řetězce v molekule Ig mají specifickou strukturu. Každý řetězec je konvenčně rozdělen do specifických sekcí nazývaných domény.

Lehké i těžké řetězy netvoří přímou nit. V každém řetězci jsou v pravidelných a přibližně stejných intervalech 100-110 aminokyselin disulfidové můstky, které tvoří smyčky ve struktuře každého řetězce. Přítomnost disulfidových můstků znamená, že každá smyčka v peptidových řetězcích musí tvořit kompaktně složenou globulární doménu. Každý polypeptidový řetězec v imunoglobulinu tedy tvoří několik globulárních domén ve formě smyček, včetně přibližně 110 aminokyselinových zbytků.

Můžeme říci, že imunoglobulinové molekuly jsou sestaveny ze samostatných domén, z nichž každá je umístěna kolem disulfidového můstku a je homologní s ostatními.

V každém z lehkých řetězců molekul protilátky jsou dvě vnitrořetězcové disulfidové vazby, každý lehký řetězec má tedy dvě domény. Počet takových vazeb v těžkých řetězcích se mění; těžké řetězce obsahují čtyři nebo pět domén. Domény jsou odděleny snadno uspořádanými segmenty. Přítomnost takových konfigurací byla potvrzena přímým pozorováním a genetickou analýzou.

Primární, sekundární, terciární a kvartérní struktura imunoglobulinů

Struktura molekuly imunoglobulinu (stejně jako jiných proteinů) je určena primární, sekundární, terciární a kvartérní strukturou. Primární strukturou je sekvence aminokyselin, které tvoří lehké a těžké řetězce imunoglobulinů. Rentgenová difrakční analýza ukázala, že lehké a těžké řetězce imunoglobulinů se skládají z kompaktních globulárních domén (takzvané imunoglobulinové domény). Domény jsou uspořádány v charakteristické terciární struktuře zvané imunoglobulinový záhyb.

Imunoglobulinové domény jsou oblasti v terciární struktuře molekuly Ig, které se vyznačují určitou autonomií strukturního uspořádání. Domény jsou tvořeny různými segmenty stejného polypeptidového řetězce, složenými do „kuliček“ (globulí). Globule obsahuje přibližně 110 aminokyselinových zbytků.

Domény mají podobnou obecnou strukturu a specifické funkce. V rámci domén tvoří peptidové fragmenty, které tvoří doménu, kompaktně složenou antiparalelní strukturu β-listu stabilizovanou vodíkovými vazbami (sekundární struktura proteinu). Ve struktuře domén nejsou prakticky žádné oblasti s α-helikální konformací.

Sekundární struktura každé domény je tvořena skládáním prodlouženého polypeptidového řetězce tam a zpět na sebe do dvou antiparalelních β-listů (β-listů) obsahujících několik p-listů. Každý β-list má plochý tvar – polypeptidové řetězce v β-listech jsou téměř úplně protáhlé.

Dva β-listy, které tvoří imunoglobulinovou doménu, jsou uspořádány do struktury zvané β-sendvič („jako dva kousky chleba na sobě“). Struktura každé imunoglobulinové domény je stabilizována intradoménou disulfidovou vazbou – β-listy jsou kovalentně spojeny disulfidovou vazbou mezi cysteinovými zbytky každého β-listu. Každý β-list se skládá z antiparalelních β-pramenů spojených smyčkami různé délky.

Domény jsou zase propojeny pokračováním polypeptidového řetězce, který přesahuje β-listy. Otevřené úseky polypeptidového řetězce mezi globulemi jsou zvláště citlivé na proteolytické enzymy.

Globulární domény páru lehkého a těžkého řetězce vzájemně interagují za vzniku kvartérní struktury. Díky tomu vznikají funkční fragmenty, které umožňují molekule protilátky specificky vázat antigen a zároveň vykonávat řadu biologických efektorových funkcí.

Variabilní a konstantní domény

Domény v peptidových řetězcích se liší konzistencí složení aminokyselin. Existují variabilní a konstantní domény (oblasti). Variabilní domény se označují písmenem V, z angličtiny. proměnná - „proměnlivé“ a nazývají se V-domény. Trvalé (konstantní) domény se označují písmenem C, z anglického konstanta - „permanent“ a nazývají se C-domény.

Imunoglobuliny produkované různými klony plazmatických buněk mají variabilní domény různých aminokyselinových sekvencí. Konstantní domény jsou podobné nebo velmi podobné pro každý izotyp imunoglobulinu.

Každá doména je označena písmenem označujícím, zda patří do lehkého nebo těžkého řetězce a číslem označujícím její pozici.

První doména na lehkém a těžkém řetězci všech protilátek je extrémně variabilní v aminokyselinové sekvenci; označuje se jako VL a VH.

Druhá a následující domény na obou těžkých řetězcích jsou mnohem konstantnější v aminokyselinové sekvenci. Jsou označeny CH nebo CH1, CH2 a CH3. Imunoglobuliny IgM a IgE mají další doménu CH4 na těžkém řetězci, umístěnou za doménou CH3.

Polovina lehkého řetězce včetně karboxylového konce se nazývá konstantní oblast CL a N-koncová polovina lehkého řetězce se nazývá variabilní oblast VL.

Sacharidové řetězce jsou také spojeny s doménou CH2. Imunoglobuliny různých tříd se značně liší v počtu a umístění sacharidových skupin. Sacharidové složky imunoglobulinů mají podobnou strukturu. Skládají se z konstantního jádra a variabilní vnější části. Sacharidové složky ovlivňují biologické vlastnosti protilátek.

Fab a Fc fragmenty molekuly imunoglobulinu

Variabilní domény lehkých a těžkých řetězců (VH a VL) spolu s jim nejbližšími konstantními doménami (CH 1 a CL 1) tvoří Fab fragmenty protilátek (fragment, vazba antigenu). Imunoglobulinová oblast, která se váže na specifický antigen, je tvořena N-terminálními variabilními oblastmi lehkého a těžkého řetězce, tzn. VH- a VL-domény.

Zbývající část, reprezentovaná C-koncovými konstantními doménami těžkých řetězců, je označena jako Fc fragment (fragment, krystalizovatelný). Fc fragment zahrnuje zbývající CH domény držené pohromadě disulfidovými vazbami. Na spojení Fab a Fc fragmentů je pantová oblast, která umožňuje, aby se fragmenty vázající antigen rozvinuly pro bližší kontakt s antigenem.

Oblast závěsu

Na hranici Fab a Fc fragmentů se nachází tzv. "oblast pantu" mající flexibilní strukturu. Poskytuje mobilitu mezi dvěma Fab fragmenty molekuly protilátky ve tvaru Y. Vzájemná pohyblivost fragmentů molekul protilátky je důležitou strukturní charakteristikou imunoglobulinů. Tento typ interpeptidového spojení činí strukturu molekuly dynamickou – umožňuje snadno měnit konformaci v závislosti na okolních podmínkách a stavu.

Pantová oblast je částí těžkého řetězce. Pantová oblast obsahuje disulfidové vazby, které vzájemně spojují těžké řetězce. Pro každou třídu imunoglobulinů má pantová oblast svou vlastní strukturu.

U imunoglobulinů (s možnou výjimkou IgM a IgE) se pantová oblast skládá z krátkého segmentu aminokyselin a nachází se mezi oblastmi CH1 a CH2 těžkých řetězců. Tento segment se skládá převážně z cysteinových a prolinových zbytků. Cysteiny se podílejí na tvorbě disulfidových můstků mezi řetězci a prolinové zbytky brání skládání do globulární struktury.

Typická struktura molekuly imunoglobulinu s použitím IgG jako příkladu

Schematické znázornění v rovinném výkresu neodráží přesně strukturu Ig; ve skutečnosti nejsou variabilní domény lehkých a těžkých řetězců uspořádány paralelně, ale jsou vzájemně těsně propleteny v křížovém vzoru.

Je vhodné zvážit typickou strukturu imunoglobulinu na příkladu molekuly protilátky IgG. V molekule IgG je celkem 12 domén – 4 na těžkých řetězcích a 2 na lehkých řetězcích.

Každý lehký řetězec obsahuje dvě domény – jednu variabilní (VL, variabilní doména lehkého řetězce) a jednu konstantní (CL, konstantní doména lehkého řetězce). Každý těžký řetězec obsahuje jednu variabilní doménu (VH, variabilní doména těžkého řetězce) a tři konstantní domény (CH 1–3, konstantní domény těžkého řetězce). Asi čtvrtina těžkého řetězce, včetně N-konce, je klasifikována jako variabilní oblast H řetězce (VH), zbytek je konstantní oblast (CH1, CH2, CH3).

Každý pár variabilních domén VH a VL umístěných v sousedních těžkých a lehkých řetězcích tvoří variabilní fragment (Fv, variabilní fragment).

Typy těžkých a lehkých řetězců v molekulách protilátek

Na základě rozdílů v primární struktuře trvalých regionů se okruhy dělí na typy. Typy jsou určeny primární aminokyselinovou sekvencí řetězců a stupněm glykosylace. Lehké řetězce se dělí na dva typy: κ a λ (kappa a lambda), těžké řetězce se dělí na pět typů: α, γ, μ, ε a δ (alfa, gama, mu, epsilon a delta). Mezi různými těžkými řetězci typu alfa, mu a gama se rozlišují podtypy.

Klasifikace imunoglobulinů

Imunoglobuliny jsou klasifikovány podle typu H-řetězce (těžkého řetězce). Konstantní oblasti těžkých řetězců imunoglobulinů různých tříd nejsou stejné. Lidské imunoglobuliny jsou rozděleny do 5 tříd a řady podtříd, podle typů těžkých řetězců, které jsou zahrnuty v jejich složení. Tyto třídy se nazývají IgA, IgG, IgM, IgD a IgE.

Samotné H-řetězce jsou označeny řeckým písmenem, které odpovídá velkému latinskému písmenu názvu jednoho z imunoglobulinů. IgA má těžké řetězce α (alfa), IgM – μ (mu), IgG – γ (gama), IgE – ε (epsilon), IgD – δ (delta).

Imunoglobuliny IgG, IgM a IgA mají řadu podtříd. K rozdělení do podtříd (subtypů) dochází také v závislosti na charakteristikách H-řetězců. U lidí existují 4 podtřídy IgG: IgG1, IgG2, IgG3 a IgG4, obsahující těžké řetězce y1, y2, y3 a y4, v daném pořadí. Tyto H řetězce se liší v detailech malých Fc fragmentů. Pro μ-řetězec jsou známy 2 podtypy - μ1- a μ2-. IgA má 2 podtřídy: IgA1 a IgA2 s podtypy α1 a α2 řetězců α.

V každé molekule imunolobulinu jsou všechny těžké řetězce stejného typu v souladu s třídou nebo podtřídou.

Všech 5 tříd imunoglobulinů se skládá z těžkých a lehkých řetězců.

Lehké řetězce (L-řetězce) imunoglobulinů různých tříd jsou stejné. Všechny imunoglobuliny mohou mít buď oba κ (kappa) nebo oba λ (lambda) lehké řetězce. Imunoglobuliny všech tříd se dělí na typy K a L v závislosti na přítomnosti lehkých řetězců typu κ nebo λ v jejich molekulách. U lidí je poměr K- a L-typů 3:2.

Třídy a podtřídy dohromady se nazývají imunoglobulinové izotypy. Izotyp protilátky (třída, podtřída imunoglobulinů - IgM1, IgM2, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgD, IgE) je určen C-doménami těžkých řetězců.

Každá třída zahrnuje obrovskou škálu jednotlivých imunoglobulinů, lišících se primární strukturou variabilních oblastí; celkový počet imunoglobulinů všech tříd je ≈ 10^7.

Struktura molekul protilátek různých tříd

Schémata struktury imunoglobulinů. (A) - monomerní IgG, IgE, IgD, IgA; (B) - polymerní sekreční Ig A (slgA) a IgM (B); (1) - sekreční složka; (2) - spojovací J-řetěz.

1. Třídy protilátek IgG, IgD a IgE

Molekuly protilátek třídy IgG, IgD a IgE jsou monomerní; jsou ve tvaru Y.

Imunoglobuliny třídy IgG tvoří 75 % z celkového počtu lidských imunoglobulinů. Nacházejí se jak v krvi, tak mimo cévy. Důležitou vlastností IgG je jeho schopnost procházet placentou. Mateřské protilátky se tak dostávají do těla novorozeného dítěte a chrání ho před infekcí v prvních měsících života (přirozená pasivní imunita).

IgD se nachází především na membráně B lymfocytů. Mají strukturu podobnou IgG, 2 aktivní centra. Těžký řetězec (5 řetězec) se skládá z variabilních a 3 konstantních domén. Pantová oblast řetězce δ je nejdelší a umístění sacharidů v tomto řetězci je také neobvyklé.

IgE – koncentrace této třídy imunoglobulinů v krevním séru je extrémně nízká. Molekuly IgE jsou fixovány hlavně na povrchu žírných buněk a bazofilů. IgE má podobnou strukturu jako IgG a má 2 aktivní centra. Těžký řetězec (e řetězec) má jednu variabilní a 4 konstantní domény. Předpokládá se, že IgE je nezbytný pro rozvoj anthelmintické imunity. IgE hraje hlavní roli v patogenezi některých alergických onemocnění (bronchiální astma, senná rýma) a anafylaktického šoku.

2. Třídy protilátek IgM a IgA

Imunoglobuliny IgM a IgA tvoří polymerní struktury. Pro polymeraci IgM a IgA zahrnují další polypeptidový řetězec s molekulovou hmotností 15 kDa, nazývaný J-chain (joint). Tento J-řetězec váže koncové cysteiny na C-koncích μ- a α-těžkých řetězců IgM a IgA, v daném pořadí.

Na povrchu zralých B lymfocytů jsou molekuly IgM umístěny ve formě monomerů. V séru však existují ve formě pentamerů: molekula IgM se skládá z pěti radiálně uspořádaných strukturních molekul. Pentamer IgM se tvoří z pěti „prakových“ monomerů, podobných IgG, spojených disulfidovými vazbami a J řetězcem. Jejich Fc fragmenty jsou směrovány do středu (kde jsou spojeny J-řetězcem) a jejich Fab fragmenty jsou směrovány ven.

V IgM se těžké (H) řetězce skládají z 5 domén, protože obsahují 4 konstantní domény. IgM těžké řetězce nemají pantovou oblast; jeho roli hraje doména CH 2, která má určitou konformační labilitu.

IgM je syntetizován hlavně během primární imunitní odpovědi a nachází se převážně v intravaskulárním řečišti. Množství Ig M v krevním séru zdravých lidí je asi 10 % z celkového množství Ig.

IgA protilátky jsou vytvořeny z různého počtu monomerů. Imunoglobuliny třídy A se dělí na dva typy: sérové ​​a sekreční. Většina (80 %) IgA přítomných v krevním séru má monomerní strukturu. Méně než 20 % IgA v séru představují dimerní molekuly.

Sekreční IgA se nenachází v krvi, ale jako součást exokretů na sliznicích a označuje se jako sIgA. V sekretech sliznic je IgA přítomen ve formě dimerů. Sekreční IgA tvoří dimer dvou „praků“ (monomery Ig). C-konce těžkých řetězců v molekule sIgA jsou navzájem spojeny J-řetězcem a molekulou proteinu nazývanou „sekreční složka“.

Sekreční složku produkují epiteliální buňky sliznic. Při průchodu epiteliálními buňkami se váže na molekulu IgA. Sekreční složka chrání sIgA před štěpením a inaktivací proteolytickými enzymy, které jsou ve velkém množství obsaženy v sekretech sliznic.

Hlavní funkcí sIgA je chránit sliznice před infekcí. Úloha sIgA při zajišťování lokální imunity je velmi významná, protože Celková plocha sliznic v těle dospělého člověka je několik set metrů čtverečních a daleko přesahuje povrch kůže.

Vysoké koncentrace sIgA se nacházejí v lidském mateřském mléce, zejména v prvních dnech laktace. Chrání gastrointestinální trakt novorozence před infekcí.

Děti se rodí bez IgA a přijímají ho prostřednictvím mateřského mléka. Je spolehlivě prokázáno, že děti, které jsou kojeny, výrazně méně trpí střevními infekcemi a onemocněními dýchacích cest ve srovnání s dětmi, které dostávají umělou výživu.

Protilátky třídy IgA tvoří 15-20 % celkového obsahu imunoglobulinů. IgA neproniká placentární bariérou. Ig A je syntetizován plazmatickými buňkami lokalizovanými především v submukózních tkáních, na povrchu mukózního epitelu dýchacích cest, urogenitálního a střevního traktu a téměř ve všech vylučovacích žlázách. Část Ig A vstupuje do celkového oběhu, ale většina se vylučuje lokálně na sliznice ve formě sIgA a slouží jako lokální ochranná imunologická bariéra pro sliznice. Sérové ​​IgA a sIgA jsou různé imunoglobuliny; sIgA se v krevním séru nenachází.

Lidé s imunodeficiencí IgA mají sklon k autoimunitním onemocněním, infekcím dýchacích cest, čelistních a čelních dutin a střevním poruchám.

Štěpení molekuly imunoglobulinu enzymy

Proteolytické enzymy (jako papain nebo pepsin) rozkládají molekuly imunoglobulinu na fragmenty. Současně lze pod vlivem různých proteáz získat různé produkty. Takto získané fragmenty imunoglobulinu lze použít pro výzkumné nebo lékařské účely.

Kulovitá struktura imunoglobulinů a schopnost enzymů rozkládat tyto molekuly na velké složky na přesně definovaných místech a neničit je na oligopeptidy a aminokyseliny, ukazuje na extrémně kompaktní strukturu.

1. Štěpení molekuly imunoglobulinu papainem. Fab a Fc fragmenty protilátek.

Koncem 50. - začátkem 60. let anglický vědec R.R. Porter analyzoval strukturní charakteristiky protilátek IgG oddělením molekuly od papainu (přečištěný enzym ze šťávy z papáje). Papain ničí imunoglobulin v pantové oblasti nad meziřetězcovými disulfidovými vazbami. Tento enzym štěpí molekulu imunoglobulinu na tři fragmenty přibližně stejné velikosti.

Dva z nich byli jmenováni Fab fragmenty(z anglického fragment antigen-binding - antigen-binding fragment). Fab fragmenty jsou zcela identické a jak ukázaly studie, jsou navrženy tak, aby se vázaly na antigen. Oblast těžkého řetězce Fab fragmentu se nazývá Fd; skládá se z VH a CH1 domén.

Třetí fragment může krystalizovat z roztoku a nemůže vázat antigen. Tento fragment je pojmenován Fc fragment(z anglického fragment crystallizable - fragment krystalizace). Je zodpovědný za biologické funkce molekuly protilátky po navázání antigenu a Fab části intaktní molekuly protilátky.

Fc fragment má stejnou strukturu pro protilátky každé třídy a podtřídy a odlišnou pro protilátky patřící do různých podtříd a tříd.

Fc fragment molekuly interaguje s buňkami imunitního systému: neutrofily, makrofágy a dalšími mononukleárními fagocyty, které na svém povrchu nesou receptory pro Fc fragment. Pokud se protilátky navážou na patogenní mikroorganismy, mohou interagovat s fagocyty svým Fc fragmentem. Díky tomu budou buňky patogenu těmito fagocyty zničeny. Ve skutečnosti protilátky působí v tomto případě jako zprostředkující molekuly.

Následně se ukázalo, že Fc fragmenty imunoglobulinů v rámci jednoho izotypu v daném organismu jsou přísně identické, bez ohledu na antigenní specificitu protilátky. Pro tuto invarianci se jim začalo říkat konstantní oblasti (konstanta fragmentu - Fc, zkratka je stejná).

2. Štěpení molekuly imunoglobulinu pepsinem.

Další proteolytický enzym, pepsin, štěpí molekulu na jiném místě, blíže k C-konci H řetězců než papain. Ke štěpení dochází „po proudu“ disulfidových vazeb držících H řetězce pohromadě. Výsledkem je, že působením pepsinu se vytvoří divalentní fragment F(ab")2 vázající antigen a zkrácený fragment pFc". Fragment pFc" je C-koncová část Fc oblasti.

Pepsin štěpí fragment pFc" z velkého fragmentu se sedimentační konstantou 5S. Tento velký fragment se nazývá F(ab")2, protože je stejně jako rodičovská protilátka bivalentní s ohledem na vazbu antigenu. Skládá se z spojených Fab fragmentů spojených disulfidovým můstkem v pantové oblasti. Tyto Fab fragmenty jsou monovalentní a homologní s papainovými Fab fragmenty I a II, ale jejich Fd fragment je přibližně o deset aminokyselinových zbytků větší.

Antigen vázající centra protilátek (paratopy)

Fab fragment imunoglobulinu zahrnuje V domény obou řetězců, CL a CH1 domény. Oblast vázající antigen Fab fragmentu získala několik názvů: aktivní nebo antigen vázající centrum protilátek, antideterminant nebo paratop.

Na tvorbě aktivních center se podílejí variabilní segmenty lehkých a těžkých řetězců. Aktivní místo je štěrbina umístěná mezi variabilními doménami lehkého a těžkého řetězce. Obě tyto domény se podílejí na utváření aktivního centra.

Molekula imunoglobulinu. L - lehké řetězce; H - těžké řetězce; V - variabilní oblast; C - konstantní oblast; N-koncové oblasti L a H řetězců (V oblast) tvoří dvě centra vázající antigen ve fragmentech Fab.

Každý Fab fragment imunoglobulinů IgG má jedno vazebné místo pro antigen. Aktivní centra protilátek jiných tříd, schopná interakce s antigenem, jsou také umístěna ve fragmentech Fab. Protilátky IgG, IgA a IgE mají každá 2 aktivní centra, IgM - 10 center.

Imunoglobuliny mohou vázat antigeny různé chemické povahy: peptidy, sacharidy, cukry, polyfosfáty, molekuly steroidů.

Podstatnou a jedinečnou vlastností protilátek je jejich schopnost vázat se na intaktní, nativní molekuly antigenů, přímo ve formě, ve které antigen pronikl do vnitřního prostředí organismu. To nevyžaduje žádné předmetabolické zpracování antigenů

Struktura domén v molekulách imunoglobulinů

Sekundární struktura polypeptidových řetězců molekuly imunoglobulinu má doménovou strukturu. Jednotlivé úseky těžkých a lehkých řetězců jsou složeny do globulí (domén), které jsou spojeny lineárními fragmenty. Každá doména má přibližně válcový tvar a je to struktura β-listu vytvořená z antiparalelních β-listů. V základní struktuře existuje výrazný rozdíl mezi doménami C a V, což lze vidět na příkladu lehkého řetězce.

Obrázek schematicky ukazuje svinutí jediného polypeptidového řetězce proteinu Bence-Jones obsahujícího domény VL a CL. Schéma je založeno na datech rentgenové difrakce - metodě, která umožňuje stanovit trojrozměrnou strukturu proteinů. Diagram ukazuje podobnosti a rozdíly mezi doménami V a C.

Horní část obrázku schematicky znázorňuje prostorové uspořádání konstantní (C) a variabilní (V) domény lehkého řetězce molekuly proteinu. Každá doména je válcovitá struktura „soudkového tvaru“, ve které jsou úseky polypeptidového řetězce (β-vlákna) běžící v opačných směrech (tj. antiparelní) sbaleny tak, aby vytvořily dva β-listy držené pohromadě disulfidovou komunikací.

Každá z domén, V- a C-, se skládá ze dvou β-listů (vrstev se strukturou β-listů). Každý β-list obsahuje několik antiparalelních (probíhajících v opačných směrech) β-řetězců: v C-doméně obsahují β-listy čtyři a tři β-vlákna, ve V-doméně se obě vrstvy skládají ze čtyř β-řetězců. Na obrázku jsou p-řetězce znázorněny žlutě a zeleně pro doménu C a červeně a modře pro doménu V.

Ve spodní části obrázku jsou podrobněji rozebrány imunoglobulinové domény. Tato polovina obrázku ukazuje schéma relativního uspořádání β-řetězců pro V- a C-domény lehkého řetězce. Jasněji je možné zkoumat způsob, jakým jsou jejich polypeptidové řetězce naskládány při tvorbě β-listů, čímž vzniká výsledná struktura. Pro znázornění skládání jsou β-řetězce označeny písmeny latinské abecedy podle pořadí jejich výskytu v sekvenci aminokyselin, které tvoří doménu. Pořadí výskytu v každém β-listu je charakteristické pro imunoglobulinové domény.

β-listy (listy) v doménách jsou spojeny disulfidovým můstkem (vazbou) přibližně uprostřed každé domény. Tyto vazby jsou znázorněny na obrázku: mezi vrstvami je disulfidická vazba spojující záhyby B a F a stabilizující strukturu domény.

Hlavní rozdíl mezi doménami V a C je v tom, že doména V je větší a obsahuje další β-řetězce, označené Cʹ a Cʹʹ. Na obrázku jsou β-řetězce Cʹ a Cʹʹ přítomné ve V-doménách, ale nepřítomné v C-doménách, zvýrazněny modrým obdélníkem. Je vidět, že každý polypeptidový řetězec tvoří flexibilní smyčky mezi po sobě jdoucími β-vlákny při změně směru. V doméně V tvoří flexibilní smyčky vytvořené mezi některými z p-řetězců část struktury aktivního místa molekuly imunoglobulinu.

Hypervariabilní oblasti v rámci V-domény

Úroveň variability v rámci variabilních domén není rovnoměrně rozložena. Ne celá variabilní doména je variabilní ve svém složení aminokyselin, ale pouze její malá část - hypervariabilní oblastí. Tvoří asi 20 % aminokyselinové sekvence V-domén.

Ve struktuře celé molekuly imunoglobulinu jsou domény VH a VL kombinovány. Jejich hypervariabilní oblasti spolu sousedí a vytvářejí jedinou hypervariabilní oblast ve formě kapsy. Toto je oblast, která se specificky váže na antigen. Hypervariabilní oblasti určují komplementaritu protilátky k antigenu.

Protože hypervariabilní oblasti hrají klíčovou roli při rozpoznávání a vazbě antigenu, nazývají se také oblasti určující komplementaritu (CDR). Existují tři CDR ve variabilních doménách těžkého a lehkého řetězce (VL CDR1–3, VH CDR1–3).

Mezi hypervariabilními oblastmi jsou relativně konstantní úseky aminokyselinové sekvence, které se nazývají rámcové oblasti (FR). Tvoří asi 80 % aminokyselinové sekvence V-domén. Úlohou takových oblastí je udržovat relativně jednotnou trojrozměrnou strukturu V-domén, což je nezbytné pro zajištění afinitní interakce hypervariabilních oblastí s antigenem.

V sekvenci variabilní domény oblasti 3 se hypervariantní oblasti střídají se 4 relativně neměnnými „rámcovými“ oblastmi FR1–FR4,

H1–3 – CDR smyčky zahrnuté v řetězcích.

Zvláště zajímavé je prostorové uspořádání hypervariabilních oblastí ve třech samostatných smyčkách variabilní domény. Tyto hypervariabilní oblasti se sice nacházejí ve velké vzdálenosti od sebe v primární struktuře lehkého řetězce, ale když se vytvoří trojrozměrná struktura, jsou umístěny ve vzájemné těsné blízkosti.

V prostorové struktuře V-domény jsou hypervariabilní sekvence umístěny v zóně ohybů polypeptidového řetězce, směřující k odpovídajícím sekcím V-domény druhého řetězce (tj. CDR lehkého a těžkého řetězce jsou směrovány vůči sobě). V důsledku interakce variabilní domény H- a L-řetězců vzniká vazebné místo pro antigen (aktivní centrum) imunoglobulinu. Podle elektronové mikroskopie je to dutina dlouhá 6 nm a široká 1,2–1,5 nm.

Prostorová struktura této dutiny, určená strukturou hypervariabilních oblastí, určuje schopnost protilátek rozpoznávat a vázat specifické molekuly na základě prostorové korespondence (specificity protilátky). Prostorově oddělené oblasti H- a L-řetězců také přispívají k vytvoření aktivního centra. Hypervariabilní oblasti V domén nejsou zcela zahrnuty v aktivním centru - povrch oblasti vázající antigen pokrývá pouze asi 30 % CDR.

Hypervariabilní oblasti těžkého a lehkého řetězce určují individuální strukturní rysy centra vázajícího antigen pro každý Ig klon a rozmanitost jejich specif.

Ultra vysoká variabilita CDR a aktivních center zajišťuje, že molekuly imunoglobulinů syntetizované B lymfocyty stejného klonu jsou jedinečné nejen strukturou, ale také schopností vázat různé antigeny. Navzdory skutečnosti, že struktura imunoglobulinů je poměrně dobře známá a jsou to právě CDR, které jsou zodpovědné za jejich vlastnosti, stále není jasné, která doména je nejvíce zodpovědná za vazbu antigenu.

Interakce protilátek a antigenů (interakce epitopu a paratopu)

Reakce antigen-protilátka je založena na interakci mezi epitopem antigenu a aktivním centrem protilátky na základě jejich prostorové korespondence (komplementarity). V důsledku vazby patogenu na aktivní centrum protilátky je patogen neutralizován a jeho průnik do buněk těla je obtížný.

Procesu interakce s antigenem se neúčastní celá molekula imunoglobulinu, ale pouze její omezená část – antigen-vazebné centrum neboli paratop, který je lokalizován ve Fab fragmentu molekuly Ig. V tomto případě protilátka neinteraguje s celou molekulou antigenu najednou, ale pouze s jejím antigenním determinantem (epitopem).

Aktivní centrum protilátek je struktura, která je prostorově komplementární (specifická) k determinantní skupině antigenu. Aktivní centrum protilátek má funkční autonomii, tzn. schopné vázat antigenní determinantu v izolované formě.

Na straně antigenu jsou za interakci s aktivními centry molekul rozpoznávajících antigen odpovědné epitopy, které interagují se specifickými protilátkami. Epitop přímo vstupuje do iontových, vodíkových, van der Waalsových a hydrofobních vazeb s aktivním centrem protilátky.

Specifická interakce protilátek s molekulou antigenu je spojena s relativně malou oblastí jejího povrchu, což odpovídá velikosti vazebného místa pro antigen receptorů a protilátek.

K navázání antigenu na protilátku dochází prostřednictvím slabých interakcí v centru vázajícím antigen. Všechny tyto interakce se objevují pouze tehdy, když jsou molekuly v těsném kontaktu. Tak malé vzdálenosti mezi molekulami lze dosáhnout pouze díky komplementaritě epitopu a aktivního centra protilátky.

Někdy se stejné vazebné místo pro antigen molekuly protilátky může vázat na několik různých antigenních determinant (obvykle jsou tyto antigenní determinanty velmi podobné). Takové protilátky se nazývají křížově reaktivní, schopný polyspecifické vazby.

Pokud má například antigen A společné epitopy s antigenem B, pak některé z protilátek specifických pro A budou také reagovat s B. Tento jev se nazývá křížová reaktivita.

Úplné a neúplné protilátky. Mocenství

Mocenství- to je počet aktivních center protilátky, která jsou schopna se kombinovat s antigenními determinantami. Protilátky mají různý počet aktivních center v molekule, což určuje jejich valenci. V tomto ohledu existuje rozdíl plný A neúplný protilátky.

Úplné protilátky mají alespoň dvě aktivní centra. Plné (divalentní a pentavalentní) protilátky při interakci in vitro s antigenem, na který jsou produkovány, poskytují vizuálně viditelné reakce (aglutinace, lýza, precipitace, fixace komplementu atd.).

Nekompletní nebo monovalentní protilátky se liší od běžných (kompletních) protilátek tím, že mají pouze jedno aktivní centrum, druhé centrum v takových protilátkách nefunguje. To neznamená, že druhé aktivní centrum molekuly chybí. Druhé aktivní centrum takových imunoglobulinů je stíněno různými strukturami nebo má nízkou aviditu. Takové protilátky mohou interagovat s antigenem, blokovat jej, vázat epitopy antigenu a bránit kontaktu úplných protilátek s ním, ale nezpůsobují agregaci antigenu. Proto se také nazývají blokování.

Reakce mezi dílčími protilátkami a antigenem není doprovázena makroskopickými jevy. Nekompletní protilátky, když specificky interagují s homologním antigenem, nedávají viditelný projev sérologické reakce, protože nemůže agregovat částice do velkých konglomerátů, ale pouze je blokovat.

Neúplné protilátky se tvoří nezávisle na úplných a plní stejné funkce. Jsou také zastoupeny různými třídami imunoglobulinů.

Idiotypy a idiotopy

Protilátky jsou komplexní proteinové molekuly, které samy mohou mít antigenní vlastnosti a způsobit tvorbu protilátek. V jejich složení se rozlišuje několik typů antigenních determinant (epitypů): izotypy, alotypy a idiotypy.

Různé protilátky se od sebe liší ve svých variabilních oblastech. Nazývají se antigenní determinanty variabilních oblastí (V oblasti) protilátek idiotopy. Idiotopy mohou být konstruovány z charakteristických úseků V-oblastí pouze H-řetězců nebo L-řetězců. Ve většině případů se na tvorbě idiotopu podílejí oba řetězce najednou.

Idiotopy mohou souviset s místem vázajícím antigen (idiotopy spojené s místem) nebo s ním nesouvisející (neasociované idiotopy).

Idiotopy spojené s místem závisí na struktuře oblasti protilátky vázající antigen (patřící k fragmentu Fab). Pokud je toto místo obsazeno antigenem, pak antiidiotopická protilátka již nemůže reagovat s protilátkou, která má tento idiotop. Zdá se, že jiné idiotopy nemají tak úzkou asociaci s místy vázajícími antigen.

Sada idiotopů na molekule jakékoli protilátky je označena jako idiot. Idiotyp se tedy skládá ze sady idiotopů – antigenních determinant V oblasti protilátky.

Skupinové konstituční varianty antigenní struktury těžkých řetězců se nazývají alotypy. Alotypy jsou determinanty kódované alelami daného imunoglobulinového genu.

Izotypy jsou determinanty, které rozlišují třídy a podtřídy těžkých řetězců a varianty κ (kappa) a λ (lambda) lehkých řetězců.

Afinita a avidita protilátek

Vazebnou sílu protilátek lze charakterizovat imunochemickými charakteristikami: aviditou a afinitou.

Pod afinita pochopit vazebnou sílu mezi aktivním místem molekuly protilátky a odpovídající antigenní determinantou. Síla chemické vazby jednoho antigenního epitopu s jedním z aktivních center molekuly Ig se nazývá vazebná afinita protilátky k antigenu. Afinita je obvykle kvantifikována disociační konstantou (v mol-1) jednoho antigenního epitopu s jedním aktivním místem.

Afinita je přesnost shody prostorové konfigurace aktivního centra (paratopu) protilátky a antigenní determinanty (epitopu). Čím více spojení se vytvoří mezi epitopem a paratopem, tím vyšší bude stabilita a životnost výsledného imunitního komplexu. Imunitní komplex tvořený protilátkami s nízkou afinitou je extrémně nestabilní a má krátkou životnost.

Afinita protilátek k antigenu se nazývá avidita protilátky. Avidita spojení mezi protilátkou a antigenem je celková síla a intenzita spojení mezi celou molekulou protilátky a všemi antigenními epitopy, které se jí podařilo navázat.

Avidita protilátky je charakterizována rychlostí tvorby komplexu antigen-protilátka, úplností interakce a silou výsledného komplexu. Avidita, stejně jako specifičnost protilátek, je založena na primární struktuře determinanty (aktivního centra) protilátky a s tím spojeného stupně adaptace povrchové konfigurace protilátkových polypeptidů na determinantu (epitop) antigenu.

Avidita je určena jak afinitou interakce mezi epitopy a paratopy, tak valenci protilátek a antigenu.  Avidita závisí na počtu antigen-vazebných center v molekule protilátky a jejich schopnosti vázat se na četné epitopy daného antigenu.

Typická molekula IgG, když jsou zapojena obě místa vázající antigen, se bude vázat na multivalentní antigen alespoň 10 000krát silnější, než když je zapojeno pouze jedno místo.

Protilátky třídy M mají největší aviditu, protože mají 10 antigen-vazebných center. Pokud jsou afinity jednotlivých vazebných míst pro antigen IgG a IgM stejné, bude molekula IgM (mající 10 takových míst) vykazovat nesrovnatelně větší aviditu pro multivalentní antigen než molekula IgG (mající 2 místa). Díky své vysoké celkové aviditě mohou protilátky IgM, hlavní třída imunoglobulinů produkovaných časně v imunitní odpovědi, účinně fungovat i při nízké afinitě jednotlivých vazebných míst.

Rozdíl v aviditě je důležitý, protože protilátky produkované časně v imunitní odpovědi mají obvykle mnohem menší afinitu k antigenu než protilátky produkované později. Zvýšení průměrné afinity protilátek produkovaných v průběhu času po imunizaci se nazývá afinitní zrání.

Specifičnost interakce mezi antigeny a protilátkami

V imunologii se specificitou rozumí selektivita interakce induktorů a produktů imunitních procesů, zejména antigenů a protilátek.

Specifitou interakce pro protilátky je schopnost imunoglobulinu reagovat pouze se specifickým antigenem, konkrétně schopnost vázat se na přesně definovanou antigenní determinantu. Fenomén specificity je založen na přítomnosti aktivních center v molekule protilátky, která přicházejí do kontaktu s odpovídajícími determinantami antigenu. Selektivita interakce je dána komplementaritou mezi strukturou aktivního centra protilátky (paratop) a strukturou antigenní determinanty (epitop).

Antigenová specificita je schopnost antigenu vyvolat imunitní odpověď na přesně definovaný epitop. Specifičnost antigenu je do značné míry určena vlastnostmi jeho základních epitopů.

Jednou z nejdůležitějších funkcí imunoglobulinů je vazba na antigen a tvorba imunitních komplexů. Protilátkové proteiny reagují specificky s antigeny, tvoří imunitní komplexy - komplexy protilátek asociovaných s antigeny. Toto spojení je nestabilní: výsledný imunitní komplex (IC) se může snadno rozpadnout na své základní složky.

Každá molekula antigenu může být spojena několika molekulami protilátky, protože na antigenu je několik antigenních determinant a proti každé z nich lze vytvořit protilátky. V důsledku toho vznikají složité molekulární komplexy.

Tvorba imunitních komplexů je nedílnou součástí normální imunitní odpovědi. Tvorba a biologická aktivita imunitních komplexů závisí především na povaze protilátek a antigenu obsažených v jejich složení a také na jejich poměru. Charakteristika imunitních komplexů závisí na vlastnostech protilátek (valence, afinita, rychlost syntézy, schopnost fixovat komplement) a antigenu (rozpustnost, velikost, náboj, valence, prostorová distribuce a hustota epitopu).

Interakce antigenů a protilátek. Reakce antigen-protilátka

Reakce antigen-protilátka je tvorba komplexu mezi antigenem a protilátkami proti němu namířenými. Studium takových reakcí má velký význam pro pochopení mechanismu specifické interakce biologických makromolekul a pro objasnění mechanismu sérologických reakcí.

Účinnost interakce protilátky s antigenem významně závisí na podmínkách, za kterých reakce probíhá, především na pH média, osmotické hustotě, složení solí a teplotě média. Optimální pro reakci antigen-protilátka jsou fyziologické podmínky vnitřního prostředí makroorganismu: téměř neutrální reakce prostředí, přítomnost fosfátových, uhličitanových, chloridových a acetátových iontů, osmolarita fyziologického roztoku (koncentrace roztoku 0,15 M), stejně jako teplotu 36-37 °C.

Interakce molekuly antigenu s protilátkou nebo jejím aktivním Fab fragmentem je doprovázena změnami v prostorové struktuře molekuly antigenu.

Protože při spojení antigenu s protilátkou nevznikají žádné chemické vazby, je síla tohoto spojení určena prostorovou přesností (specifitou) interagujících úseků dvou molekul – aktivního centra imunoglobulinu a antigenní determinanty. Míra síly vazby je určena afinitou protilátky (velikost spojení jednoho centra vázajícího antigen s individuálním epitopem antigenu) a její aviditou (celková síla interakce protilátky s antigenem v případ interakce polyvalentní protilátky s polyvalentním antigenem).

Všechny reakce antigen-protilátka jsou reverzibilní; komplex antigen-protilátka může disociovat a uvolnit protilátky. V tomto případě probíhá reverzní reakce antigen-protilátka mnohem pomaleji než přímá.

Existují dva hlavní způsoby, kterými lze částečně nebo úplně oddělit již vytvořený komplex antigen-protilátka. Prvním je vytěsnění protilátek nadbytkem antigenu a druhým ovlivnění imunitního komplexu vnějších faktorů, vedoucí k přerušení vazeb (snížení afinity) mezi antigenem a protilátkou. Částečné disociace komplexu antigen-protilátka lze obecně dosáhnout zvýšením teploty.

Při použití sérologických metod je nejuniverzálnějším způsobem disociace imunitních komplexů tvořených širokou škálou protilátek jejich ošetření zředěnými kyselinami a alkáliemi a také koncentrovanými roztoky amidů (močovina, guanidin hydrochlorid).

Heterogenita protilátek

Protilátky vzniklé při imunitní odpovědi organismu jsou heterogenní a navzájem se liší, tzn. Ony heterogenní. Protilátky jsou heterogenní ve svých fyzikálně-chemických, biologických vlastnostech a především ve své specifičnosti. Hlavním podkladem pro heterogenitu (rozmanitost specifit) protilátek je různorodost jejich aktivních center. To je spojeno s variabilitou složení aminokyselin ve V oblastech molekuly protilátky.

Protilátky jsou také heterogenní v tom, že patří do různých tříd a podtříd.

Heterogenita protilátek je dána také tím, že imunoglobuliny obsahují 3 typy antigenních determinant: izotypické, charakterizující příslušnost imunoglobulinu do určité třídy; alotypické, odpovídající alelickým variantám imunoglobulinu; idiotypické, odrážející individuální vlastnosti imunoglobulinu. Systém idiotyp-antiidiotyp tvoří základ tzv. teorie Jerneových sítí.

Izotypy, alotypy, idiotypy protilátek

Imunoglobuliny obsahují tři typy antigenních determinant: izotypové (stejné pro každého zástupce daného druhu), alotypické (determinanty, které se liší mezi zástupci daného druhu) a idiotypické (determinanty, které určují individualitu daného imunoglobulinu a jsou různé pro protilátky stejné třídy nebo podtřídy).

U každého biologického druhu mají těžké a lehké řetězce imunoglobulinů určité antigenní charakteristiky, podle kterých se těžké řetězce dělí do 5 tříd (γ, μ, α, δ, ε) a lehké řetězce na 2 typy (κ a λ). Tyto antigenní determinanty se nazývají izotypové (izotypy pro každý řetězec jsou stejné u každého zástupce daného biologického druhu).

Současně existují vnitrodruhové rozdíly ve jmenovaných imunoglobulinových řetězcích - alotypech, určovaných genetickými vlastnostmi produkujícího organismu: jejich vlastnosti jsou geneticky podmíněny. Například pro těžké řetězce bylo popsáno více než 20 alotypů.

I když protilátky proti určitému antigenu patří do stejné třídy, podtřídy nebo dokonce alotypu, vyznačují se navzájem specifickými rozdíly. Tyto rozdíly se nazývají idiotypy. Charakterizují „individualitu“ daného imunoglobulinu v závislosti na specifičnosti induktorového antigenu. To závisí na strukturních rysech V-domény H- a L-řetězců a mnoha různých variantách jejich aminokyselinových sekvencí. Všechny tyto antigenní rozdíly jsou určeny pomocí specifických sér.

Klasifikace protilátek podle reakcí, kterých se mohou účastnit

Zpočátku byly protilátky konvenčně klasifikovány podle jejich funkčních vlastností na neutralizační, lyzující a koagulační. Neutralizační činidla zahrnovala antitoxiny, antienzymy a viry neutralizující lysiny. Koagulační činidla zahrnují aglutininy a precipitiny; k lýze - hemolytické a komplement fixující protilátky. S ohledem na funkční schopnost protilátek byly sérologické reakce pojmenovány: aglutinace, hemolýza, lýza, precipitace atd.

Studie protilátek. Fágový displej.

Donedávna bylo studium protilátek z technických důvodů obtížné. Imunoglobuliny v těle jsou komplexní směsí bílkovin. Imunoglobulinová frakce krevního séra je směsí obrovského množství různých protilátek. Navíc relativní obsah každého typu je zpravidla velmi malý. Donedávna bylo získání čistých protilátek z imunoglobulinové frakce obtížné. Obtížnost izolace jednotlivých imunoglobulinů byla dlouho překážkou jak pro jejich biochemické studium, tak pro stanovení jejich primární struktury.

V posledních letech vznikl nový obor imunologie - protilátkové inženýrství, které se zabývá produkcí nepřírodních imunoglobulinů s požadovanými vlastnostmi. K tomu se obvykle používají dva hlavní směry: biosyntéza kompletních protilátek a produkce minimálních fragmentů molekuly protilátky, které jsou nezbytné pro účinnou a specifickou vazbu na antigen.

Moderní technologie produkce protilátek in vitro kopírují selekční strategie imunitního systému. Jednou z těchto technologií je fágový displej, který umožňuje získat fragmenty lidských protilátek různých specif. Geny z těchto fragmentů mohou být použity ke konstrukci protilátek plné délky.

Léčebná léčiva vytvořená na bázi protilátek navíc velmi často nevyžadují zapojení jejich efektorových funkcí přes Fc doménu např. do inaktivace cytokinů, blokujících receptorů nebo neutralizačních virů. Proto je jedním z trendů v návrhu rekombinantních protilátek redukovat jejich velikost na minimální fragment, který si zachovává jak vazebnou aktivitu, tak specificitu.

Takové fragmenty mohou být v některých případech výhodnější kvůli jejich schopnosti lépe pronikat tkání a být eliminovány z těla rychleji než molekuly protilátky plné délky. Současně může být požadovaný fragment produkován v E. coli nebo kvasinkách, což výrazně snižuje jeho cenu ve srovnání s protilátkami získanými pomocí savčích buněčných kultur. Navíc tento způsob vývoje umožňuje vyhnout se biologickému riziku spojenému s použitím protilátek izolovaných z krve dárců.

Myelomové imunoglobuliny

Protein Bence Jones. Příklad molekuly takového imunoglobulinu, který je dimerem kappa lehkých řetězců

Termín imunoglobuliny označuje nejen normální třídy protilátek, ale také velký počet abnormálních proteinů, běžně nazývaných myelomové proteiny. Tyto proteiny jsou syntetizovány ve velkém množství u mnohočetného myelomu, maligního onemocnění, při kterém degenerované specifické buňky systému tvořícího protilátky produkují velká množství určitých proteinů, například Bence-Jonesovy proteiny, myelomové globuliny, fragmenty imunoglobulinů různých tříd.

Bence Jonesovy proteiny jsou buď jednoduché κ nebo λ řetězce nebo dimery dvou identických řetězců spojených jedinou disulfidovou vazbou; jsou vylučovány močí.

Myelomové globuliny se nacházejí ve vysokých koncentracích v plazmě pacientů s mnohočetným myelomem; jejich H a L řetězce mají jedinečnou sekvenci. Kdysi se předpokládalo, že myelomové globuliny jsou patologické imunoglobuliny charakteristické pro nádor, ve kterém se tvoří, ale nyní se má za to, že každý z nich je jedním z individuálních imunoglobulinů, náhodně „vybraných“ z mnoha tisíc vytvořených normálních protilátek. v lidském těle.

Byla stanovena úplná aminokyselinová sekvence několika jednotlivých imunoglobulinů, včetně myelomových globulinů, Bence Jonesových proteinů a lehkých a těžkých řetězců stejného myelomového imunoglobulinu. Na rozdíl od protilátek zdravého člověka mají všechny molekuly bílkovin každé jmenované skupiny stejnou sekvenci aminokyselin a jsou jednou z mnoha tisíc možných protilátek u jedince.

Hybridomy a monoklonální protilátky

Získávání protilátek pro lidské potřeby začíná imunizací zvířat. Po několika injekcích antigenu (v přítomnosti stimulantů imunitní reakce) se specifické protilátky akumulují v krevním séru zvířat. Taková séra se nazývají imunitní séra. Protilátky se z nich izolují pomocí speciálních metod.

Imunitní systém zvířete však produkuje speciální protilátky proti velkému množství antigenů. Tato schopnost je založena na přítomnosti rozmanitosti lymfocytových klonů, z nichž každý produkuje protilátky stejného typu s úzkou specificitou. Celkový počet klonů u myší například dosahuje 10^7 –10^10 stupňů.

Imunitní séra tedy obsahují mnoho molekul protilátek s různými specificitami, tj. s afinitou k mnoha antigenním determinantám. Protilátky získané z imunitních sér jsou namířeny jak proti antigenu, který byl imunizován, tak proti dalším antigenům, se kterými se zvířecí dárce setkalo.

Pro moderní imunochemickou analýzu a klinické použití je velmi důležitá specificita a standardizace použitých protilátek. Je nutné získat absolutně identické protilátky, což nelze provést pomocí imunitních sér.

V roce 1975 J. Köhler a S. Milstein vyřešili tento problém návrhem způsobu výroby homogenních protilátek. Vyvinuli takzvanou „hybridomovou technologii“ - techniku ​​pro produkci buněčných hybridů (hybridomů). Pomocí této metody se získají hybridní buňky, které se mohou neomezeně množit a syntetizovat protilátky s úzkou specificitou - monoklonální protilátky.

Pro získání monoklonálních protilátek se plazmocytární nádorové buňky (plazmocytom nebo mnohočetný myelom) fúzují se slezinnými buňkami imunizovaného zvířete, nejčastěji myši. Technologie Köhler a Milstein zahrnuje několik fází.

Myším je injikován specifický antigen, který způsobí produkci protilátek proti tomuto antigenu. Myší sleziny se odstraní a homogenizují, aby se získala buněčná suspenze. Tato suspenze obsahuje B buňky, které produkují protilátky proti podávanému antigenu.

Buňky sleziny jsou pak smíchány s buňkami myelomu. Jsou to nádorové buňky, které jsou schopny kontinuálně růst v kultuře, ale také jim chybí rezervní cesta pro syntézu nukleotidů. Některé slezinné buňky produkující protilátky a myelomové buňky fúzují za vzniku hybridních buněk. Tyto hybridní buňky jsou nyní schopny nepřetržitě růst v kultuře a produkovat protilátky.

Směs buněk se umístí do selektivního média, které umožňuje růst pouze hybridním buňkám. Nefúzované myelomové buňky a B-lymfocyty odumírají.

Hybridní buňky proliferují a tvoří hybridomový klon. Hybridomy jsou testovány na produkci požadovaných protilátek. Vybrané hybridomy se pak kultivují za účelem produkce velkého množství monoklonálních protilátek, které neobsahují cizí protilátky a jsou tak homogenní, že s nimi lze zacházet jako s čistými chemickými činidly.

Je třeba poznamenat, že protilátky produkované jednou hybridomovou kulturou se vážou pouze na jednu antigenní determinantu (epitop). V tomto ohledu je možné získat tolik monoklonálních protilátek proti antigenu s několika epitopy, kolik má antigenních determinant. Je také možné vybrat klony, které produkují protilátky pouze jedné požadované specificity.

Vývoj technologie výroby hybridomů měl revoluční význam v imunologii, molekulární biologii a medicíně. Umožnil vznik zcela nových vědeckých směrů. Díky hybridomům se otevřely nové cesty pro studium a léčbu zhoubných nádorů a mnoha dalších onemocnění.

V současné době se hybridomy staly hlavním zdrojem monoklonálních protilátek používaných v základním výzkumu a v biotechnologiích k vytváření testovacích systémů. Monoklonální protilátky jsou široce používány v diagnostice infekčních onemocnění hospodářských zvířat a lidí.

Díky monoklonálním protilátkám se enzymová imunoanalýza, imunofluorescenční reakce, metody průtokové cytometrie, imunochromatografie a radioimunoanalýza staly rutinou.

Bylo vyvinuto mnoho technologií pro zlepšení syntézy protilátek. Jedná se o technologie rekombinace DNA, metody klonování buněk a další transgenní technologie. V 90. letech bylo pomocí metod genetického inženýrství možné minimalizovat procento myších aminokyselinových sekvencí v uměle syntetizovaných protilátkách. Díky tomu byly kromě myších získány chimérické, humanizované a plně lidské protilátky.

Antigeny (Řecký anti-proti + gennao vytvářet, vyrábět)

bioorganické látky, které mají známky genetické cizosti (antigenicity) a po vnesení do nich vyvolávají rozvoj imunitní reakce.

Antigenita je vlastní nejen proteinům, ale také mnoha komplexním polysacharidům, lipopolysacharidům, polypeptidům a také některým umělým vysokopolymerním sloučeninám. A. lze nalézt v mikrobech (mikrobiální) a v tkáních (tkáňové antigeny) živočichů a rostlin. při podání se A. může projevit ve formě stimulace tvorby protilátek, buněčných reakcí opožděné přecitlivělosti, transplantační imunity nebo vzniku tolerance (viz Imunita) .

Výraz „“ se používá ve dvojím smyslu: k označení určité purifikované nečistoty molekulárně homogenní látky (například krystalické sérum, vaječný albumin, purifikovaný mikrobiální atd.) nebo komplexních přípravků, buněk nebo tkání obsahujících velké množství jednotlivé antigenní látky.

Mikrobiální A. jsou základem imunizačních přípravků - vakcín (Vakcíny) , vč. toxoidy – bakteriální exotoxiny neutralizované formaldehydem. Nejvýznamnější vakcinační A. pro rozvoj imunity se nazývají protektivní.

Pro projev antigenicity má velký význam molekulová hmotnost. například získávají, spojené do polypeptidového řetězce dostatečné velikosti a složitosti. Existují látky, které jsou dostatečně specifické, aby nesly známky cizokrajnosti, ale mají malou velikost molekul. Při smíchání se speciálními stimulátory vzniku protilátek vyvolávají imunitní reakce. Minimální molekulová hmotnost požadovaná k prokázání antigenicity musí být alespoň desítky tisíc. například vaječný albumin (jeden z nízkomolekulárních plnohodnotných antigenů) má molekulovou hmotnost 40 000, sérový albumin - asi 70 000 S nižší molekulovou hmotností mohou stimulovat tvorbu protilátek, když se podávají se stimulancii, jako je Freundův adjuvans. Mezi takové látky patří např. ribonukleáza (molekulová hmotnost 13000), (molekulová hmotnost 6000). Nejmenší molekulová hmotnost látek, proti kterým bylo možné získat bez jejich navázání na jiné, větší molekuly, je přibližně 1000 (angiotensin). Polypeptidy, jejichž velikost přesahuje 8 aminokyselin, jsou nutně antigeny.

Existuje několik vysvětlení důležitosti molekulové hmotnosti pro realizaci jejích antigenních funkcí. Bylo navrženo, že větší molekuly jsou účinněji přijímány makrofágy a jsou déle zadržovány v těle. Následně bylo získáno racionálnější vysvětlení tohoto jevu. Brzy po objevení T a B lymfocytů a jejich vzájemného působení za účelem zahájení imunitní reakce se ukázalo, že lymfocyty nesou na svém povrchu různé typy buněk. Receptory B-lymfocytů mají afinitu k malým strukturálním specifitám molekuly antigenu, k jejím antigenním determinantám; T lymfocyty mají receptory pro hlavní nosnou část molekuly. K vyvolání imunitní odpovědi je nutná stimulace obou typů lymfocytů, u kterých je zásadní velikost molekuly antigenu.

Cizinec je pojem neoddělitelný od antigenu. Bez cizokrajnosti není na daný organismus aplikován žádný antigen. například králičí albumin není pro toto zvíře antigenem, ale je pro morče geneticky cizí.

Antigenicita je měřítkem antigenní kvality, jako je větší nebo menší schopnost indukovat tvorbu protilátek. Králík tedy produkuje více protilátek proti hovězímu sérovému gamaglobulinu než proti hovězímu sérovému albuminu.

Imunogenita – schopnost tvořit. Tento pojem označuje především mikrobiální A., která zajišťuje vytvoření imunity (imunity) vůči infekcím.

Například původce úplavice je vysoce antigenní, ale není možné získat výraznou imunitu proti úplavici. Původce břišního tyfu je vysoce antigenní a vysoce imunogenní. Proto břišní tyfus vytváří výraznou imunitu.

Specifičnost - antigenní znaky, které A. od sebe odlišují. Existují látky, které mají svůj specifický vzhled, ale po zavedení do těla nezpůsobují imunitní reakce (zejména tvorbu protilátek). Interagují však s hotovými protilátkami. Takové látky se nazývají hapteny nebo defektní antigeny. Hapteny mají známky cizince, ale nemají určité vlastnosti nezbytné pro projev plných antigenních vlastností. Vlastnosti plnohodnotného A získávají hapteny po spojení s velkomolekulárními látkami ° - proteiny, polysacharidy nebo umělé vysokomolekulární polyelektrolyty.

Antigeny získané připojením chemické skupiny k molekule proteinu, která poskytuje novou imunologickou specificitu, se nazývají konjugované antigeny.

Když jsou zvířata imunizována konjugovanými protilátkami, které se skládají ze stejného proteinu, ale obsahují různé zavedené chemické skupiny, tvoří se protilátky, které jsou specifické pro tyto povrchové determinanty. V důsledku toho je specificita určena zavedenou chemickou skupinou, nazývanou antigenní determinant (epitop).

Stejný antigen ve formě haptenu, umístěný na různých nosičích, zajišťuje produkci protilátek stejné specificity. Antigenicita výsledných komplexů se však liší s různými molekulami nosiče. To ukazuje na existenci alespoň dvou rozpoznávacích buněčných systémů v těle: pro antigenní determinantu a pro nosnou část molekuly.

Velké proteinové nebo polysacharidové molekuly nesou několik determinantních skupin. Stanovením počtu molekul protilátek navázaných na jednu molekulu antigenu se vypočítá počet reaktivních skupin (valence) různých proteinů. Toto číslo se zvyšuje úměrně se zvyšováním molekulové hmotnosti molekul bílkovin.

Počet determinantních skupin na molekule proteinu je nezbytný pro implementaci antigenní funkce. Aby se tedy konjugovaný antigen obsahující kyselinu arsanilovou vysrážel antiarsanilovým sérem, musí jeho molekula nést alespoň 10-20 molekul kyseliny arsanilové. Různé antigenní determinanty umístěné na molekule proteinového polysacharidu nejsou ekvivalentní v procesu stimulace imunitní odpovědi. Nejaktivnější z nich se nazývají imunodominantní skupiny.

Polysacharidy obsahující různé aminocukry samy o sobě, bez spojení s lipidem nebo proteinem, s dostatečnou molekulovou hmotností, mohou působit jako plnohodnotné A. Musí mít nutně opakující se strukturní prvky. Příkladem jsou A. krevní skupiny, polysacharidové komplexy pneumokokových kapslí. a steroidy jsou neantigenní. Předpokládá se, že složky, které tvoří základ lipidů, nemají dostatečnou tuhost molekulární struktury, protože obsahují dlouhé řetězce parafinických uhlovodíků. Důležitost strukturální rigidity je ilustrována na příkladu nízkoantigenního proteinu, který nemá stabilní konfiguraci kvůli vysokému obsahu glycinu. Zavedením 2% tyrosinu nebo jiných skupin s rigidní strukturou do molekuly se přemění na látku s výraznými antigenními vlastnostmi.

Existuje několik hlavních typů antigenní specifičnosti: druhová a skupinová specifita, stejně jako heterospecifita. Druhová specifičnost umožňuje odlišit zástupce jednoho druhu organismů od jedinců jiného druhu tzv. druhově specifickým A. Pomocí protilátek proti proteinům lidského séra (tzv. anti-humánní druhově specifická séra) se krev patřící k lidem lze snadno odlišit od jakékoli krevní skvrny zvířat. Různými bakteriálními A (O-antigen, H-antigen, K-antigen atd.) lze rozlišit nejen bakterie, ale i jejich varianty. Skupinová specifičnost způsobuje rozdíly mezi jedinci stejného druhu organismů.

Antigeny, kterými se jedinci nebo skupiny zvířat stejného druhu od sebe liší, se nazývají izoantigeny (allo-antigeny). Pro lidské erytrocyty, kromě izoantigenů ABO. Je známo více než 70 dalších, seskupených do 15 izoantigenních systémů. Podrobně byla studována chemická struktura izoantigenů krevních skupin ABO. Ukázalo se, že tyto antigeny jsou polysacharidové komplexy. Izoantigeny zahrnují histokompatibilní antigeny nebo transplantační antigeny. způsobující vnitrodruhové rozdíly v buňkách a tkáních, což má za následek jejich nekompatibilitu během transplantace (Transplantace) orgánů a tkání.

Heterospecifita - obecná specifičnost pro zástupce různých typů antigenních komplexů nebo společných antigenních determinant na antigenních komplexech, které se liší jinými charakteristikami. Běžné A se vyskytují u velmi vzdálených druhů. Říká se jim heterogenní antigeny. Příkladem heterogenního antigenu je Forssmannův antigen, který je přítomen v červených krvinkách ovcí, koní, psů, koček, myší a kuřat, ale chybí u lidí, opic, králíků, krys a kachen. Jsou popsány běžné A. pro člověka a původce moru. A., které určují lidskou krevní skupinu A, se nacházejí ve viru chřipky a některých dalších mikroorganismech. Vlivem heterogenních antigenů může docházet ke zkříženým imunitním reakcím vedoucím k chybným závěrům A. specifické pro určité tkáně nebo orgány se nazývají tkáňově specifické nebo orgánově specifické.

Novou antigenní specificitu lze získat tvorbou komplexů s řadou léčivých látek, které v těchto případech působí jako hapteny. To může vysvětlit výskyt alergií na léky (alergie na léky) , vč. a alergické reakce, které samy o sobě jsou neantigenní. například k penicilinu dochází u 1 % pacientů, kterým je podáván parenterálně. Ukázalo se, že s proteiny se nespojuje samotný penicilin, ale produkty jeho rozkladu, zejména kyselina benzylpenicilová. Amidopyrin, chinidin a některé další léky mají afinitu k proteinům krevních buněk. Kombinací s nimi mohou způsobit imunitní léze, doprovázené rozvojem leukopenie. K realizaci tohoto procesu dochází při určité predispozici jedince – vrozené nebo získané.

Často se lékem modifikované antigenní látky těla nazývají autoantigeny. To však není zcela přesné Pravé autoantigeny jsou normálními složkami těla, proti kterým u autoimunitních onemocnění vznikají protilátky () nebo buněčné autoimunitní reakce (viz Autoalergie). , autoimunitní onemocnění) .

1. Malá lékařská encyklopedie. - M.: Lékařská encyklopedie. 1991-96 2. První pomoc. - M.: Velká ruská encyklopedie. 1994 3. Encyklopedický slovník lékařských termínů. - M.: Sovětská encyklopedie. - 1982-1984.

Podívejte se, co jsou „antigeny“ v jiných slovnících:

Moderní encyklopedie

Antigeny- (z genu anti... a...), látky, které jsou tělem vnímány jako cizorodé a způsobují specifickou imunitní odpověď. Schopný interagovat s buňkami imunitního systému a protilátkami. Vstup antigenu do těla může vést k... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

- (z genu anti... a...) látky, které jsou tělem vnímány jako cizorodé a způsobují specifickou imunitní odpověď. Schopný interagovat s buňkami imunitního systému a protilátkami. Vstup antigenů do těla může způsobit... Velký encyklopedický slovník

Látky, které způsobují reakci v tkáních makroorganismů, v konečném důsledku zaměřené na jejich odstranění z těla. První reakcí na A. je tvorba protilátek proti nim specifických. A. mohou být především bílkoviny, ale i další... ... Slovník mikrobiologie

Nestrukturní proteinové produkty časných genů adenovirů, viru SV 40 a polyomaviru. Specifické pro viry. Izolováno difúzí v agaru, ELISA, RSK. Biol. funkce je neznámá. (Zdroj: „Slovník pojmů mikrobiologie“) ... Slovník mikrobiologie

- [Slovník cizích slov ruského jazyka

- [z genu(ů) anti... a...], látky bílkovinné povahy nebo polysacharidy, které pronikající do krve v ní způsobují tvorbu specifických protilátek, které mohou neutralizovat její patogenní účinek. Všechny proteiny mají vlastnosti antigenů... ... Ekologický slovník

Antigeny- proteinové formace řízené geny, které dávají specifickou reakci s odpovídajícími séry... Zdroj: METODICKÁ DOPORUČENÍ PRO PREDIKCI, VČASNOU PREKLINICKOU DIAGNOSTIKU A PREVENCI CUKRŮ ZÁVISLÝCH NA INZULINU... ... Oficiální terminologie

ANTIGENY- ANTIGENY, v imunologii název látek, které po zavedení do živočišného organismu mohou způsobit takové změny v tekutinách a buňkách živočišného organismu, které mají za následek vznik a zvýšení selektivní reaktivní afinity těchto buněk a... ... Velká lékařská encyklopedie

Ov; pl. (jednotkový antigen, a; m.). Látky cizí pro daný organismus, které způsobují tvorbu protilátek. ◁ Antigenní, oh, oh. A tyto látky. * * * antigeny (z anti... a...gen), látky, které jsou tělem vnímány jako cizí a... ... encyklopedický slovník

Látky geneticky cizí informace, které při vstupu do těla mohou vyvolat imunitní odpověď zaměřenou na jejich odstranění nebo neutralizaci. Obvykle se jedná o makromolekuly - proteiny nebo polysacharidy, které jsou součástí buněk, tkání, orgánů a... ... Biologický encyklopedický slovník

knihy

• Biologické léčby rakoviny, editoval Vincent T. DeWit, Jr. , Samuel Hellman, Stephen A. Rosenberg, Kniha je věnována jednomu z nejpalčivějších problémů moderní medicíny – rakovině. Podrobně popisuje nové biochemické přístupy k léčbě pacientů s rakovinou, nové... Kategorie: Onkologie. Nádory Vydavatel:

• 1. Lékařská mikrobiologie. Předmět, úkoly, metody, souvislost s jinými vědami. Význam lékařské mikrobiologie v praktické činnosti lékaře.
• 3. Mikroorganismy a jejich postavení v systému živého světa. Názvosloví bakterií. Principy klasifikace.
• 6. Růst a rozmnožování bakterií. Reprodukční fáze.
• 7. Výživa bakterií. Typy a mechanismy výživy bakterií. Autotrofy a heterotrofy. Růstové faktory. Prototrofy a auxotrofy.
• 8. Živné půdy. Umělá živná média: jednoduchá, komplexní, univerzální, volitelná, diferenciálně diagnostická.
• 9. Bakteriologická metoda studia mikroorganismů. Principy a metody izolace čistých kultur aerobních a anaerobních bakterií. Povaha růstu mikroorganismů na tekutých a pevných živných půdách.
• 13. Spirochety, jejich morfologie a biologické vlastnosti. Druhy patogenní pro člověka.
• 14. Rickettsie, jejich morfologie a biologické vlastnosti. Role rickettsie v infekční patologii.
• 15. Morfologie a ultrastruktura mykoplazmat. Druhy patogenní pro člověka.
• 16. Chlamydie, morfologie a další biologické vlastnosti. Role v patologii.
• 17. Houby, jejich morfologie a biologické vlastnosti. Principy taxonomie. Nemoci způsobené houbami u lidí.
• 20. Interakce viru s buňkou. Fáze životního cyklu. Koncept persistence virů a perzistentních infekcí.
• 21. Principy a metody laboratorní diagnostiky virových infekcí. Metody kultivace virů.
• 24. Struktura bakteriálního genomu. Mobilní genetické prvky, jejich role v evoluci bakterií. Pojem genotyp a fenotyp. Typy variability: fenotypová a genotypová.
• 25. Bakteriální plazmidy, jejich funkce a vlastnosti. Využití plazmidů v genetickém inženýrství.
• 26. Genetické rekombinace: transformace, transdukce, konjugace.
• 27. Genetické inženýrství. Využití metod genetického inženýrství k získání diagnostických, preventivních a terapeutických léků.
• 28.Rozšíření mikrobů v přírodě. Mikroflóra půdy, vody, vzduchu, metody jejího studia. Charakteristika sanitárních indikátorových mikroorganismů.
• 29. Normální mikroflóra lidského těla, její role ve fyziologických procesech a patologii. Pojem dysbakterióza. Přípravky pro obnovu normální mikroflóry: eubiotika (probiotika).
• 31. Formy manifestace infekce. Přetrvávání bakterií a virů. Pojem relaps, reinfekce, superinfekce.
• 32. Dynamika vývoje infekčního procesu, jeho periody.
• 33. Úloha mikroorganismů v infekčním procesu. Patogenita a virulence. Jednotky měření virulence. Pojem faktorů patogenity.
• 34. Klasifikace faktorů patogenity podle o.V. Bucharin. Charakteristika faktorů patogenity.
• 35. Pojem imunita. Druhy imunity.
• 36. Nespecifické ochranné faktory organismu proti infekci. Role I.I. Mečnikov při formování buněčné teorie imunity.
• 37. Antigeny: definice, základní vlastnosti. Antigeny bakteriálních buněk. Praktické využití bakteriálních antigenů.
• 38. Struktura a funkce imunitního systému. Spolupráce imunokompetentních buněk. Formy imunitní odpovědi.
• 39. Imunoglobuliny, jejich molekulární struktura a vlastnosti. Imunoglobulinové třídy. Primární a sekundární imunitní odpověď. :
• 40. Klasifikace přecitlivělosti podle Jaila a Coombse. Fáze alergické reakce.
• 41. Okamžitá přecitlivělost. Mechanismy výskytu, klinický význam.
• 42. Anafylaktický šok a sérová nemoc. Příčiny výskytu. Mechanismus. Jejich varování.
• 43. Opožděná přecitlivělost. Kožní alergické testy a jejich využití v diagnostice některých infekčních onemocnění.
• 44. Vlastnosti antivirové, antimykotické, protinádorové, transplantační imunity.
• 45. Koncepce klinické imunologie. Imunitní stav člověka a faktory, které jej ovlivňují. Hodnocení imunitního stavu: hlavní ukazatele a metody jejich stanovení.
• 46. ​​Primární a sekundární imunodeficience.
• 47. Interakce antigenu s protilátkou in vitro. Teorie síťových struktur.
• 48. Aglutinační reakce. Komponenty, mechanismus, způsoby instalace. Aplikace.
• 49. Coombsova reakce. Mechanismus. Komponenty. Aplikace.
• 50. Pasivní hemaglutinační reakce. Mechanismus. Komponenty. Aplikace.
• 51. Hemaglutinační inhibiční reakce. Mechanismus. Komponenty. Aplikace.
• 53. Reakce fixace komplementu. Mechanismus. Komponenty. Aplikace.
• 54. Reakce neutralizace toxinu antitoxinem, neutralizace virů v buněčné kultuře a v těle laboratorních zvířat. Mechanismus. Komponenty. Inscenační metody. Aplikace.
• 55. Imunofluorescenční reakce. Mechanismus. Komponenty. Aplikace.
• 56. Enzymová imunoanalýza. Imunoblotting. Mechanismy. Komponenty. Aplikace.
• 57. Vakcíny. Definice. Moderní klasifikace vakcín. Požadavky na očkovací přípravky.
• 59. Prevence očkování. Vakcíny vyrobené z usmrcených bakterií a virů. Zásady vaření. Příklady usmrcených vakcín. Přidružené vakcíny. Výhody a nevýhody usmrcených vakcín.
• 60. Molekulární vakcíny: toxoidy. Účtenka. Použití toxoidu k prevenci infekčních onemocnění. Příklady vakcín.
• 61. Geneticky upravené vakcíny. Účtenka. Aplikace. Výhody a nevýhody.
• 62. Vakcinoterapie. Koncept terapeutických vakcín. Účtenka. Aplikace. Mechanismus působení.
• 63. Diagnostické antigenní přípravky: diagnostika, alergeny, toxiny. Účtenka. Aplikace.
• 64. Séra. Definice. Moderní klasifikace sér. Požadavky na syrovátkové přípravky.
• 65. Protilátkové přípravky jsou séra používaná k léčbě a prevenci infekčních onemocnění. Způsoby získávání. Komplikace při užívání a jejich prevence.
• 66. Protilátkové přípravky jsou séra používaná k diagnostice infekčních onemocnění. Způsoby získávání. Aplikace.
• 67. Koncepce imunomodulátorů. Princip fungování. Aplikace.
• 68. Interferony. Příroda, způsoby výroby. Aplikace. Č. 99 Interferony. Příroda, způsoby výroby. Aplikace.
• 69. Chemoterapeutické léky. Pojem chemoterapeutického indexu. Hlavní skupiny chemoterapeutických léků, mechanismus jejich antibakteriálního působení.
• 71. Léková rezistence mikroorganismů a mechanismus jejího vzniku. Koncepce nemocničních kmenů mikroorganismů. Způsoby, jak překonat rezistenci na léky.
• 72. Metody mikrobiologické diagnostiky infekčních onemocnění.
• 73. Původci břišního tyfu a paratyfu. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 74. Patogeny escherichiózy. Taxonomie. Charakteristický. Úloha Escherichia coli v normálních a patologických stavech. Mikrobiologická diagnostika escherichiózy.
• 75. Patogeny shigelózy. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 76. Patogeny salmonelózy. Taxonomie. Charakteristika. Mikrobiologická diagnostika salmonelózy. Léčba.
• 77. Patogeny cholery. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 78. Stafylokoky. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika chorob způsobených stafylokoky. Specifická prevence a léčba.
• 79. Streptokoky. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika streptokokových infekcí. Léčba.
• 80. Meningokoky. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika streptokokových infekcí. Léčba.
• 81. Gonokoky. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika kapavky. Léčba.
• 82. Původce tularémie. Taxonomie. Charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 83. Původce antraxu. Taxonomie a charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 84. Původce brucelózy. Taxonomie a charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 85. Původce moru. Taxonomie a charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 86. Patogeny anaerobní plynové infekce. Taxonomie a charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 87. Původci botulismu. Taxonomie a charakteristika Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 88. Původce tetanu. Taxonomie a charakteristika. Mikrobiologická diagnostika a léčba.
• 89. Nesporotvorné anaeroby. Taxonomie. Charakteristika. Mikrobiologická diagnostika a léčba.
• 90. Původce záškrtu. Taxonomie a charakteristika. Podmíněně patogenní korynebakterie. Mikrobiologická diagnostika. Detekce anoxické imunity. Specifická prevence a léčba.
• 91. Patogeny černého kašle a parawhoopingu. Taxonomie a charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 92. Patogeny tuberkulózy. Taxonomie a charakteristika. Podmíněně patogenní mykobakterie. Mikrobiologická diagnostika tuberkulózy.
• 93. Aktinomycety. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika. Léčba.
• 95. Původce chlamydií. Taxonomie. Charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Léčba.
• 96. Původce syfilis. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika. Léčba.
• 97. Původce leptospirózy. Taxonomie. Charakteristika. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence. Léčba.
• 98. Původce boreliózy. Taxonomie. Charakteristika. Mikrobiologická diagnostika.
• 99. Klinická mikrobiologie, její úkoly. Vbi, znaky příčiny výskytu Úloha podmíněně patogenních mikroorganismů při výskytu nozokomiálních infekcí.
• 100. Klasifikace hub. Charakteristický. Role v patologii. Laboratorní diagnostika. Léčba.
• 101. Klasifikace mykóz. Povrchové a hluboké mykózy. Kvasinkové houby rodu Candida. Role v lidské patologii.
• 102. Původce chřipky. Taxonomie. Charakteristický. Laboratorní diagnostika. Specifická prevence a léčba.
• 103. Původce dětské obrny. Taxonomie a charakteristika. Laboratorní diagnostika. Specifická prevence.
• 104. Patogeny hepatitidy a a e. Taxonomie. Charakteristika. Laboratorní diagnostika. Specifická prevence.
• 105. Původce klíšťové encefalitidy. Taxonomie. Charakteristika. Laboratorní diagnostika. Specifická prevence.
• 106. Agent vztekliny. Taxonomie. Charakteristika. Laboratorní diagnostika. Specifická prevence.
• 107. Původce zarděnek. Taxonomie. Charakteristický. Laboratorní diagnostika. Specifická prevence.

37. Antigeny: definice, základní vlastnosti. Antigeny bakteriálních buněk. Praktické využití bakteriálních antigenů.

Antigen – jde o biopolymer organické povahy, geneticky cizí makroorganismu, který, když do něj vstoupí, je rozpoznán jeho imunitním systémem a vyvolá imunitní reakce směřující k jeho likvidaci.

Antigeny majířada charakteristických vlastností: antigenicita, specificita a imunogenicita.

Antigenicita. Antigenicita je chápána jako potenciální schopnost molekuly antigenu aktivovat složky imunitního systému a specificky interagovat s imunitními faktory (protilátky, klon efektorových lymfocytů). Jinými slovy, antigen musí působit jako specifická dráždivá látka ve vztahu k imunokompetentním buňkám. V tomto případě k interakci složky imunitního systému nedochází současně s celou molekulou, ale pouze s její malou částí, která se nazývá „antigenní determinant“ nebo „epitop“.

Cizinec je předpokladem realizace antigenicity. Podle tohoto kritéria rozlišuje získaný imunitní systém potenciálně nebezpečné objekty biologického světa syntetizované z cizí genetické matrice. Pojem „cizina“ je relativní, protože imunokompetentní buňky nejsou schopny přímo analyzovat cizí genetický kód. Vnímají pouze nepřímou informaci, která se jako v zrcadle odráží v molekulární struktuře látky.

Imunogenicita- potenciální schopnost antigenu vyvolat v makroorganismu specifickou ochrannou reakci vůči sobě samému. Stupeň imunogenicity závisí na řadě faktorů, které lze kombinovat do tří skupin: 1. Molekulární charakteristiky antigenu; 2. clearance antigenu v těle; 3. Reaktivita makroorganismu.

K první skupině faktorů zahrnovaly povahu, chemické složení, molekulovou hmotnost, strukturu a některé další charakteristiky.

Imunogenicita do značné míry závisí na povaze antigenu. Důležitá je také optická izomerie aminokyselin, které tvoří molekulu proteinu. Velký význam má velikost a molekulová hmotnost antigenu. Stupeň imunogenicity je také ovlivněn prostorovou strukturou antigenu. Stérická stabilita molekuly antigenu se také ukázala jako významná. Další důležitou podmínkou imunogenicity je rozpustnost antigenu.

Druhá skupina faktorů spojené s dynamikou vstupu antigenu do organismu a jeho eliminací. Závislost imunogenicity antigenu na způsobu jeho podání je tedy dobře známá. Imunitní odpověď je ovlivněna množstvím příchozího antigenu: čím více je, tím výraznější je imunitní odpověď.

Třetí skupinakombinuje faktory, stanovení závislosti imunogenicity na stavu makroorganismu. V tomto ohledu vystupují do popředí dědičné faktory.

Specifičnost je schopnost antigenu vyvolat imunitní odpověď na přesně definovaný epitop. Tato vlastnost je dána zvláštnostmi tvorby imunitní odpovědi – je nutná komplementarita receptorového aparátu imunokompetentních buněk ke specifické antigenní determinantě. Specifičnost antigenu je tedy do značné míry určena vlastnostmi jeho základních epitopů. Je však třeba vzít v úvahu libovolné hranice epitopů, jejich strukturní diverzitu a heterogenitu klonů se specificitou pro antigen-reaktivní lymfocyty. V důsledku toho tělo vždy reaguje na antigenní stimulaci polyklonální imunitní odpovědí.

Antigeny bakteriálních buněk. Ve struktuře bakteriální buňky se rozlišují bičíkové, somatické, kapsulární a některé další antigeny. bičíkovci,neboH-antigeny jsou lokalizovány v pohybovém aparátu bakterií – jejich bičíků. Jsou to epitopy kontraktilního proteinu flagellin. Při zahřátí bičík denaturuje a H antigen ztrácí svou specificitu. Fenol nemá na tento antigen žádný vliv.

somatické,neboO-antigen, spojené s bakteriální buněčnou stěnou. Je založen na LPS. O-antigen vykazuje termostabilní vlastnosti – neničí se dlouhodobým varem. Somatický antigen je však citlivý na působení aldehydů (například formaldehydu) a alkoholů, které narušují jeho strukturu.

Kapsle,neboK-antigeny umístěné na povrchu buněčné stěny. Nachází se v bakteriích tvořících kapsle. K-antigeny se zpravidla skládají z kyselých polysacharidů (uronových kyselin). Zároveň je v bacilu antraxu tento antigen postaven z polypeptidových řetězců. Na základě jejich citlivosti na teplo existují tři typy K-antigenu: A, B a L. Největší tepelná stabilita je charakteristická pro typ A, nedenaturuje ani při delším varu. Typ B snese krátkodobé zahřátí (asi 1 hodinu) na 60 °C. Typ L se při této teplotě rychle zničí. Proto je možné částečné odstranění K-antigenu prodlouženým varem bakteriální kultury.

Na povrchu původce břišního tyfu a dalších enterobakterií, které jsou vysoce virulentní, lze nalézt speciální verzi kapsulárního antigenu. Dostalo to jméno virulentní antigen,neboVi-antigen. Detekce tohoto antigenu nebo protilátek pro něj specifických má velký diagnostický význam.

Bakteriální bakterie mají také antigenní vlastnosti. proteinové toxiny, enzymy a některé další proteiny, které jsou vylučovány bakteriemi do prostředí (například tuberkulin). Při interakci se specifickými protilátkami ztrácejí toxiny, enzymy a další biologicky aktivní molekuly bakteriálního původu svou aktivitu. Tetanus, záškrt a botulotoxiny patří mezi silné plnohodnotné antigeny, proto se používají k získávání toxoidu pro očkování člověka.

Antigenní složení některých bakterií obsahuje skupinu antigenů s vysoce exprimovanou imunogenicitou, jejichž biologická aktivita hraje klíčovou roli při vzniku patogenity patogenu. Vazba takových antigenů specifickými protilátkami téměř úplně inaktivuje virulentní vlastnosti mikroorganismu a poskytuje mu imunitu. Popsané antigeny se nazývají ochranný. Poprvé byl objeven ochranný antigen v hnisavém výtoku karbunkulu způsobeném antraxovým bacilem. Tato látka je podjednotkou proteinového toxinu, který je zodpovědný za aktivaci dalších, vlastně virulentních podjednotek – tzv. edematózních a letálních faktorů.