6 курс / Кардиология / Иммунология_и_вирусология_Себякин_Ю_Л_

22

гомологичных сегменгов, называемых Доменами, причем каждый из них (11 О аминокислот) содержит по одной дисульфидной связи (рис.Ю).

По последовательности аминоmслот эти домены в некоторой степени гомологичны также и конcтamной области L-цепеЙ. Единственные вариабельные домены в L- и Н-цепях тоже гомолоmчны друг другу И, В

меньшей степещ XOHcтaкmыM доменам. каждый домен сворачивaercя независимо, образуя JCоМШllC11lYJO фушщиональную едиющу.

IiL

Рис.1О. Схема, показывающая, как лег:кие и ТЮJre1IЫе цепи молекулыI иммуноглобулииа CBepнyrы В повторяющиеся домены.

ПространствеJПIая структура. Данные pemrеноструюурного анализа (сделано ДТIЯ IgG) показывают, чro все домены Ig имеют очень

сходную прОС1ранственную С1руктуру, в основе которой лежит так

назьmаемая иммуноглобулиновая укладка. Каждый домен представляет собой, грубо говорк, цилиндр размером 4х2,5х2,5 им, пОС1рОСННЫЙ как "сэндвич" из двух белковых слоев. Один слой образован ~ а другой четьшьмя отрезками полипептидной цепи. В каждом слое примы:кающие друг к другу цепи aнrиn:араллелъныI и образуют p-склаДЧа7ЫЙ слой. Два таких слоя

расположеныI приблизигельно параллельно друг другу и соединеныI одной

ВнyIТ>ицепочечной дисульфидной свSlЗЬЮ.

ГmIервариабельны:е отрезки С-цепей и Н-цепей собраны в группы,

образующие аН'ГШе:НСВSlЗьmающий участок, при этом остальная часть

молекулы ангитела достаточно жестко консервативна по своей структуре. Все

разнообразие aнI1iГеНСВЯЗЫВ8ЮIlUfX ~'Ча(.'ТКов I:оздается пугсм изменения ЛИШЬ

http://www.mitht.ru/e-library

23

небольших фрагменгов гюIервариабельных аминокислот без нарушения общей

пространственной структуры.

Размеры и форма гшrервариабельных участков варьируется в зависимости от конформ:ация ПОЛШIепrидныx цепей, которые, в свою очередь, определяются аминокислотной последовательностью (рис.11).

ЛЕГКАЯЦВПЬ

РиС.ll. Пространственная структура 19G и

им:муноглобулиновая: укладка всей легкой цепи.

Биосинтез цепей ИММVНОП!оБVЛИН~В. По имеющимся дашшм, у

МЫПIИ может вырабатывa:rьcя от )О до 1О различных молекул aнmтeл, совокупность которых называют репер1Уаром ангител. Эroт репертуар, вероятно, достаточно велик, 'П'Обы ДIIЯ каждой антигенной детерминанты

нашелся ПОДХОдя:щиЙ aнrш'eнсвязываюП(ИЙ участок, ХОТЯ, наверно, степень

сродства не всегда достаточно высока.

Поскольку антите.lJа - это бе.'1КИ, а бе.n<И кодируются генами, то необходимо \'ЧИ1ъmать, каков генетический ~lеханизм этого многообрюия.

http://www.mitht.ru/e-library

24

Сейчас извеcrnо, чro д.'1Я каждого ТШlа цепей иммуноглобули:иов -

легких цепей Х, легких цепей Л, и тяжелых цепей (!!, у, б, &, о) сущеC'rnуer

отдельный пул (обпmpная группа) генов, в котором закодирован отдельный участок полипеmидной цепи. Каждый такой пул содержиr набор различных V-генов, расположенных на сотни 1ыяч пар нуклеотидов "ВЫПIе" (т.е. ближе к

S'-кOJЩУ кодирующей цепи ДИК) одного или несколы<Rx С-генов. В процессе развиmя: в..клeroк moбoй из V-генов может БШ'Ь транслоцирован Т8lCИМ

образом, чro он окажется рядом с Опре'1J;еленным С-геном. После ТОГО, как

ПРОИЗОЙдет такая перестроЙК8 дик, может сшrreзировэ:гься: цепь

им:муноглобулина.

Пулы генов, кодирующие Х, л., и Н-цепей, нахОДjПCЯ: в разных,

хромосомах. У МЬПDИ пул х-генов, например, находиrcя: в 6 хромосоме и

содержит один Cx-reн и большой набор Vx-геков ('УХ1, Vц VXз' УХ4, ••• VxrJ. Пул генов У" находиrcJl В хромосоме 16 и содержит ТОЛЬКО два У,,-гена (Ум'

У",), ха:ждый из которых ассоциирован с одним или двумя разными С'),.-

генами. Пул тяжелых цепец нахоДJIIЦИЙCЯ в хромосоме 12, содержиr большой

набор У-генов и упорядоченную группу различных генов, кодирующих.

классы тяжелых цепей (С"., Су, С& С.... СЕ)' в случае тяжелой цепи первоначальная транслокация У-гена всегда переносит его ближе к С -геку,

поэтому первым иммуноглобулином:, с:mrreзиpуемым В-клencой в своем

развиrии. всегда является IgМ.

Следует также учшыва1Ъ, чro кaждIIЯ полипeпrи,цнag

последовательность, соотвet'C'Dlующая VL-области, кодируется не одним

геном, а совокynнОС1Ъю двух или трех генных сегмешов. Эro обстопельство

было установлено в 1978 г при исследовании гена, кодирующего вариабельный участок легкой цепи л. Выя:снилосъ, что выделенный VJ,.-гeR

кодирует не все 110 аминокислот, а только 97 N-концевых аминокислот.

Оставwиеся 13 аминокислот этой облacm коДИРyюrcя отдельным коротким: ceГMeкroM дик, расположенным на сотни ШСЯЧ нуклеОП{Дов "ниже", Т.е. ближе к З'-кOIЩУ И полyчRВWИМ название J,,-сегменra (не nyraтъ с белковой J- цепью, которая кодируется вообще в дРугой чаcm гснома) и расположешшм

рядом с С"-геном через небольшой шпрон (И).

В ходе ра3Виmя B-клеп<И У,,-сегмент (т.е. чаcn, Vл-гена) транслоцируется (перебрасывается через сотни тысяч пар нуклеотидов) таким образом, что оказывается рядом с Jл-сегменгом, так щ'() В днк образуется последовательноCTh Vл-Jл-И-Сл. эга последователънОС1Ъ транскрибируется в молекулу РНК. После соответствующего СПЛ8Йсинга образуется

поспеДОВltте!1ЪНОСТЬ V,,-J,,-сл и-РНК, которая и транслируется ~ ПОJIИПеllТИДЫ

:Jегких цепей.

Впоследствии бьmо установлено, что у мышей имеется несколько

разных J-сегмен1'ОВ в каждом пуле: по одному ассоциировано с каждым геном

С). И по че1ыIе в геJШЫХ ПУЛаХ Х И Н-цепей. Любой У-сегмент может объединяться с любым J-сегментом, 1fГO увеличивает в чеlЫре рюа число V-J-

http://www.mitht.ru/e-library

а}\lИНОКИСЛОТЫ третьего гиnервариабе.iIЬНОГО )'частка Vн-области кодируются еще одним генным сегментом получившим название D-сегмеша (deversity gene segment). Число разпичных D-ceгмешов неизвеспlO, однако у МЬШIИ их

не меньше десятка. В результате

РИС.14. Схема {<ЮIлельного исюпочения».

http://www.mitht.ru/e-library

27

В-клen<и диnлоидны - каждая содержит ОТ родителей шесть геЮIЫХ пулов. Выбор и последующая экспрессия только материнского или только

отцовского аллеля гена 19 называется аллельным исключениеМ. В клетке­

предшественюще снаЧI:IЛа активируется один геЮfЫЙ nyл тяжелых цепей и она

становятся пре-В-клеткой, выраба1blВaЮщей тяжелые цеШI иммуноглобулинов класса IgМ. В ходе npoлиферации в пре-В-клетке активируется пул легких

цепей и она становятся В-клеткой. выраба1ЫВЗЮщей IgМ (рис.14).

.Ангитела всех классов могуг сшrгезироваться в двух формах: мембраносвязанной и секретнруемой. МеgaнОСвязаиные иммуноглоБУЛИIlЫ

служат рецeпroрами на поверхнОС1И ДJIЯ aнmгeнa, после CПlМYЛЯЦИИ которым

вырабатываются в сеА"реТИруемой форме. Эm формы различаются ТOJIbl(O Сн­ CH-КОНЦевым участком J.1-цеnи: у мембраносвязанвых aиrnгeл он заканчивается ги.црофоБным участком, закрепляющим его в биCJIое мембраны, секретируемые

IgМ имеют ги.zчюфильный "хвост", ПOЗВ01IЯЮЩИЙ имвыхди!ъ из клетки.

Переюпочение ФОРМЫ СВязано С изменением в ядерных рнк­ транскрШIТ8X (рис.15).

,=.:::со. ,~~~

r::xrнк==l====:::=i~b;~,::r,:tr~:1P.'C:-.:3'

''''"acr111Щ1!11 -

,.. ... ..

--мв ,а;;::

l-±'. , .•,......-:-'

Рис. 15. Предполагаемый механизм образования мембраносвязанной .1 секретируемой формы Н-цепей иммуноглобулинов.

В ходе созревания В-клетки npoисхоДIП перекmoче!Dfе класса. Т.е. B~feCT() выработки IgМ к,lетка начинает сшrгeзировать IgG ШIИ IgA. При этом

происходит изменение последовательности VH- Сн.

По-видимом\', процесс переключения класса заключается в том, что в ходе своего развития В-клетка I1J'<?дуцирует длинные PHK-транскриmЫ.

СО,JеРЖi:lЩlfе, нарЯ.iI\ с Vh-о6.1<tСТЬЮ, гены С!, и др~тие ПОС:lедовательно(."fИ.

http://www.mitht.ru/e-library

28

например, Су и Со>.' Далее эrn транскрипты подверrаются различному сrшайсинrу. В результате в ходе последующей 1JXUfсляцией сшrreзируются

19G или IgA.

Сущecmуют данные, чro к процессу переюпочения класса имеют omоmение T-ЮIeтtm.

Aнпrreла представляют собой сложные r.JJИКопporeиновые молекулы и сами по себе MOгyr cлyжmъ aнrиrенами. Рaзличaюr три типа детерминaнr,

используемых при юmccификации amиren: изonmичесше, аллOТИIlИЧесmе и

идиoтmmчесmе. Изonmы характеризуют деreрминаm", ICOНcтamв:ыx

областей ра:щичиых IOI8CCOB Ig. Дerepмияaиn.J, кодируемые аллemnm данного гена, нaзывaIOI'CИ amJO'l1IID[qecmми. в вариабельных областях лоICaЛИЗуются

ИдИqmпичeqие дerepМlПlaИl1>l, xapaxrepвзующие индивидуальные своЙС1'Ва

молекулы. каждый специфический aиmгeнсвJIзывI<ицвй yчacroк имеет свой хаpa:rcrepный набор ИДИ011lIIов. ВзаимодеЙCПIие aиm:reпо - amигeн - это взаимодействие ИЦИgDIII • aпmипmmm. в этом взаимодействии мoгyr

участвовать и .црyrиe лимфоциты (JaUI: B-ЮIencи, так и Т·ЮIeт.tQ[), имеющие соответствующие дerepминaнIы. в связи с чем иммунный ответ предСТ8ВJVIется ках проявл:ение действия иммунологической сети. Тахим

образом, изучение биосинreзa цепей L- и H-1ШIов дополня:ет и lCо:вкретизирует

ответ на вопрос о том, ЮIX иммунная система распознает МИJDIИОНЫ pa.3ЛИ'DfЫX

чужеродных молекул и реагирует на них.

ВОПРОСЫ для САМОСТОЯТEJThНОЙ РАБОТЫ

1.ОI1ИI1lИТe cтpyкrypy L- и Н-цепей иммуноrлобулинов.

2.Сколько rиnервариабельных областей у IgМ?

3.Что такое домен?

4.что представляет собой иммуноrлобулиновая YЮIадка?

5.Что называют репеpryаром aнmтeл?

6.Что такое транслокация'?

7.За счет чего обеспечивается разнообразие вариабельных цепей иммуноглобулшюв?

8.Что такое аллельное исюпочение?

9.l3 чем заключается переюпочение формы Ig?

JО. На чем основано переюпочение класса Ig?

http://www.mitht.ru/e-library

29

РАЗДЕЛЗ. Система комnлеменга. Ранние и поздние компонеН1ЪJ системы

комnлемента. Пyrи активации системы комплемеша. Классический nyIЪ. Альтернативный пyrь активации системы

комплемента. каскад комnлемеша и действие на мембрану.

Система комплемевта. KOМIDIeмeнr ДОПOJlШIет ("KoМIDIeмeнmpyeт")

действие aнmreл. направленное на уничтожение чужеродных тел. он представляет собой главное орудие зaщи:tЪ1 организма позвоночноГQ от

большинства бaJcrepиальиых иифerщий, :вызывая лизис меток при yчacmи amиreл. и привлекая к местам инфеIЩИИ фaro.циrы. повъппаи их способность

поглощать и разрушать мшсрооргаиизмы.

Комплемеиr - это сложная система беш:ОВ, вюпочающая: ОICОЛО 20 взаимодействующих ко:мп:оиeиroв: Сl (KoМIDIexc из tpex беш:ов), С2, СЗ, ...С9, фапор D, Фаю:ор В и ряд perymrropиых белков. все эти компоненты - pac11Iоримые бeлm с мол. массой от 24 000 l1P 400 000, циpICYЛИpующие в крови

итканевой ЖИДКOCПl.

Входе имыуииоro ответа, происходит axтивaцюr системы комплеменга, KoтoptUI выражается в последоватепьном объединении т.н.

ПО3l!RН! lCомцqнещов (С5, С6, С7, С8, С9) в большой белковый KOМIDIexC (

лиr.ичесlCИЙ KOМIDIeKC), который ивызывяет лизис цетох.

Агрегация поздних ко:мп:онeиroв происходиг в результате

протеошпической aкmвации с участием Р!!IIIИ! ICОМlIоиеиroв (С1, С2, С3, С4, фarroр D, фaIcrop В), которые sвruпoтcя профермеиraми и активируются в результате npoтeoлиза. Процесс протеолmической aкmвaции происходиг на

поверхнОС1И клетох.

комплемевта. Цешралъиый ко:мп:оиeиr npoтeomпическоro жас:nда - сз и его

aКmВaЦmI путем расщепления представляет

собой главную реакцию всей цепи aI01IВI.ЩИИ

системы КОМIDIeмeJПa.

СЗ может бьm, 8К'IИВироваи двумя

пугями - классическим и альтериативным, в

любом случае С3 расщеIDlЯe'fCЯ ферментным комrшексом, называемым СЗ-коивертазой. Два разных пути npиводЯ.Т к образованию

разных С3-конвертаз, однако обе они расщсrmяют СЗ на два фрагменга, больший

из которых (СЗв) связывается с мембраной

клетки-МШIIени рядом с СЗ-конвертазой,

ЛИЭИС КЛЕТКИ

образуя еще больnшй комплекс - С5конвертазу, которая расщеIШЯет С5,

инициируя сборку литич:еского комплекса.

http://www.mitht.ru/e-library

30

Классический пvть ВЮIЮчает КОМI10неlПЫ CI, С2 и С4. Он обычно ВЮIЮчается, когда IgМ или IgG связьmается с ангигенами на поверхности

микроорганизмов.

Компоненг С1 состоит из трех суБКОМI10ненroв - С1q, С1г, С1s.

Рис.16. Clq - «букет nOЛЪШIНов)}.

Каждая "глобулярная головка" может связаться с ОДНОЙ конcтaпrной

областью aшиreлa IgG или IgМ (т.е. с у- или J.1-цепью соответственно), но

ТOJIЪКO в том случае, если другой конец молекулы aнrиreла уже связан с aнrиreном. В результате происходит апивация Clq, запускающая npoтеО.IIИПIЧесКИЙ каскад классического пma.

Однако, связи одной головки ДJDJ aкпmaции недocmroчн:о, необходимо СКОIDIение комплексов amиreло-aнmгeн и связывaюrе многих

"головок". Далее 8IC11IВ8ЦИЯ передается по цеПОЧICе Clq - Clr - Cls. Cls

активирует KOМIIOHemы с4 и С2. AIrnmированный С4 КОМIIОJreиr связывается с ближайшей мембраиой, присоеДИЮlет к себе активированный С2, образуя

комплекс С42, ЯВШПОЩИЙСЯ С3-конвертазой И расщепляет СЗ на С3а и С3Ь.

С3Ь связывается с С42, образуя КОМlШекс С42С3Ь, который является С5-

конвеpraзoЙ. Конвертаза расщепляет С5 на С5а и С5Ь. Фрагмент С5Ь соединяется с С6, иющиируя дальше цепоЧICy С6 - С7 - С8 - С9, образуя

лиmческий комплекс С5Ь6789.

Поскольку активированный фермеиг расщепляет много молекул

следующего профермента, каскад активации ранних компонеигов действует

как усиmrreль: одна молекула, ак:тивированная в начале всей цепи прнводит К образованию множества лиrических КОМIIЛексов в КОIЩе.

Одновременно (или чугь раньше) с активацией классического пути

приводится В действие альтернативный пvть. Однако, этот пyrь может быть

реализован и в отсyrc-reие аигите.ч за счет ПОilИсахаридов, всегда rтpис:-,ств:-юJШ{X на поверхности клеток бактерий. дрожжей и простеЙIlIИX.

http://www.mitht.ru/e-library