Контроль биосинтеза иммуноглобулинов. Гены иммуноглобулинов. Взаимодействие антител с антигенами. Аффинность и авидность

Генетический контроль синтеза иммуноглобулинов

Структура молекулы иммуноглобулина характеризуется уникальным генетическим кодированием, основная особенность которого – фрагментарность расположения генов в хромосомах и независимость их наследования. Этот и другие механизмы обуславливают огромное разнообразие образуемых антител.

L-цепи кодируются тремя группами генов: V, J и C (всегда один ген). Гены цепей типа κ (каппа) находятся во 2-й хромосоме, причем всего имеется 250 V-генов и 5 J-генов, что обуславливает 1250 возможных комбинаций. Аналогично, для λ-цепей в 22-й хромосоме имеется 100 V-генов и 6 J-генов, что дает 600 возможных комбинаций.

Н-цепи кодируются четырьмя группами генов: V, D и J (все три – вариабельный домен), а также С (константный домен). Эти гены располагаются в 14-й хромосоме, их количество составляет 200, 50, 5 и 5 соответственно с числом комбинаций равным 250 000.

Соединение различных вариантов L- и Н-цепей происходит случайным образом, что увеличивает число возможных комбинаций до полумиллиарда ().

Однако, в конечном счете количество вариантов иммуноглобулинов может достигать , что обуславливается следующими процессами:

1. мутации в процессе пролиферации клеток, которые особенно часты в V-генах;

2. использование различных рамок считывания;

3. реаранжировка (перестройка) генов иммуноглобулинов.

В конечном счете, можно сказать, что в организме всегда существуют или в любой момент могут появиться В-лимфоциты, специфичные практически к любому антигену.

Взаимодействие антител с антигенами. Афинность и авидность

Взаимодействие антител с антигенами проходит в две фазы:

1. специфическая фаза:

   • эпитоп антигена комплементарно связывается с паратопом антитела;

   • протекает очень быстро;

   • требует определенных условий: pH~7, t~37 °С, осмолярность физраствора, наличие фосфат-, карбонат- и хлорид-ионов, достаточно малое расстояние между молекулами;

   • участвуют нековалентные связи (водородные, электростатические, гидрофобные);

   • в результате образуется иммунный комплекс, который при определенных условиях (большая t, высокие концентрации солей) может диссоциировать;

2. неспецифическая фаза:

   • укрупнение и, возможно, образование видимого комплекса антиген-антитело;

   • проявляется феноменами агглютинации (появление зерен или хлопьев при связывании нерастворимых антигенов), преципитации (помутнение при связывании растворимых антигенов), нейтрализации (прекращение биоактивности вирусов или токсинов) или лизиса клетки (взаимодействие с клеточными антигенами).

Продолжительность существования комплекса антиген-антитело определяется не только внешними условиями, но также и следующими свойствами антитела:

• афинность – сила (энергия) связи одного активного центра антитела с антигеном; она увеличивается в процессе развития ГИО, т.к. более специфические В-лимфоциты успешнее проходят процесс селекции в процессе дифференцировки в плазмоциты; наибольшую афинность имеют IgG;

• авидность – сила (энергия) связи всей молекулы антитела с антигеном; она прямо зависит от афинности, валентности антитела и пространственного расположения активных центров; наибольшую афинность имеют IgM (за счет большой валентности, равной пяти).