Иммуноглобулиндердің химиялық құрылысы
Иммунохимияның басты проблемалаларының бірі –ол Іg құрылысы, белсенділігі, арнайылығы және физиология жағдайында биологиялық жұмыс істеу механизмінің арасындағы байланысты белгілеу. Бұл сұрақтың кейбір эксперименталды шешулері химиялық тәсілдермен жасалған.
Иммуноглобулиндер жайлы тарих: 60-70 жылдары В.Портер мен Д.Эдельманның жұмыстарында антидене молекуларының құрылысы мен иммуноглобулиндердің негізгі фрагменттерінің рөлі толық шешілген; антиденелердің белсенді орталығының құрылысы мен орналасуы және әр кластағы иммуноглобулиндердің химиялық құрылысы мен айырмашылықтары көрсетілген үшін В.Портер мен Д.Эдельман 1972 жылы Нобель сыйлығына ие болған. Бұл аумақтағы жұмыстар 1980 жылдарда да белсенді жетілген: П.Берг, У.Гильберт, Ф.Сегнер жұмыстарында иммуноглобулиндердің түзілуін бақылаушы гендердің құрылымы белгілі болған. Молекулалық биологияның бұл аймағындағы жетімтігі де Нобель сыйлығына ие болған.
Қазіргі жағдайда, барлық антиденелер нәруыз болып табылатыны көпшілікке белгілі. Сонымен қатар, олар иммуноглобулиндерге жататын арнайы ақуыздар болып табылады. Адамда иммуноглобулиндердің 5 негізгі кластары бар: G, М, А, D, Е. Бұл иммуноглобулиндер кластарыньщ әр қайсысы өзіндік құрылысты болады және белгілі бір жұмыс атқарады. Олардың барлығы екі түрлі полипептидті тізбекті жинақталған агрегаттардан тұрады, оның бір тізбегі — “жеңіл”, екіншісі “ауыр” деп аталып, Н және L әріптер-мен белгіленеді (ағылшынның “һеаvу” мен light” сөздерінен). Н және L тізбектері бөлек синтезделінеді, ал Іg молекуласының жасалуы Гольджи комшіексінде жүзеге асады.
Барлық иммуноглобулин кластары ішінде жеңіл тізбектердщ құрлысы ұқсас болады. Кластардың айырмашылықгары ауыр тізбектердің құрылысына байланысты болады.
Иммуноглобулиндер құрылысын мономерлі иммуноглобулин G, мысалында қарастыруға болады. Иммуноглобулин G, молекуласы 4 полипептидтік: 2 ауыр және 2 жеңіл тізбектерден тұрады. Әр жеңіл тізбек ауыр тізбекке дисульфидтік байланыспен (8-8) қосылған. Осындай екі байланыспен екі ауыр тізбекте бір-бірімен қосылған. Молекула қурылысында екі бірдей белсенді орталығы бар, бірақ кеңістікте бөлініп кеткен. Осындай екі антигенбайланысты-руиіы орталықхар иммуноглобулин молекуласына бір уақытта екі бірдей антигеңдерді байланыстыруға қабілет береді.
Барлық иммуноглобулиндер түрлерінің жеңіл тізбексгері екі доменнен тұрады, ал ауыр тізбегі – төрт немесе бес доменнен тұрады; ол иммуноглобулин класына байланысты.
Домен – бұл 110-120 амин қышқылынан тұратын тізбек аумақ. Барлық домендер ұқсас құрьшымды, олар ішкі дисульфидтік байланыс арқылы тұрақтанады. Ауыр және жеңіл тізбектердің N-ұштыц домендері вариабелді деп аталады және VVL, ҮL деп белгіленеді, олардың аминқышқылдық құрылымы иммуноглобулиндердің әр түрлі антигендік ерекшелігіне байланысты болады. Антигендік детерминантаны (гаптенді) байланыстырушы белсенді орталықтары жеңіл және ауыр тізбектердің вариабелді аймақтарынан тұрады (Ун және У-домендері).
Антигендермен тікелей байланысатын – ол V-доменңің гипервариабельді аймағының амин қышқьшдары. Белсенді орталыгындагы ауыр және жеңіл тізбектерінің өзгермелі аймацтары араларының түрі белгілі гаптендік тобына сай болады.
Қалған домендер иммуноглобулиндер класьша сай шектеулі тұрақты құрылымнан тұрады және С-домен деп белгіленеді. Жеңіл тізбектегі С-домен С деп белгіленеді, Н-тізбектегі С-домендер СН1, СН2 жэне СН3 деп белгіленеді.
Протеолитикалық (ерігіш) ферменттер әсерінен иммуноглобулин молекуласы 2ҒаЬ жэне Ғс фрагменттеріне бөлінеді. Белсенді орталығы бар фрагментгері ҒаЬ-үзіндісі (ҒаЬ1 ҒаЬ2) деп аталады. Ғаb-Ғragment antigen binding — антиген байланыстырушы фрагментінің құрамына УН, СН, ҮЬ, СЬ домендері кіреді.
Тұрақты домендерден тұратын 2 ауыр тізбек (СН2 жэне СН3) Ғс-фрагмешп деп аталады. Ғb жэне Ғс фрагментгердің арасындағы аумақ шарнирлі деп аталады, себебі ол антиген байланысу кезінде, сонымен қатар, рН өзгеруі және Ғаb-үзіндісінің иондық күші ортасында Ғс-узіндісінен өтетін өсіне қарағанда 90 градусқа айналады.
Ғаb және Ғс-фрагменттердің қызметтері
Ғаb-фрагменттің негізгі қызметі-антигенді байланыстыру, себебі оның құрамына Іg молекуласының белсенді антиген-байланыстырушы орталық кіреді, ол жеңіл және ауыр тізбекті V және V домендерінен қүралған.
Ғс-фрагменттің ңызметтері:
- Иммуногпобулиндердің әртүрлі кластары Ғс~үзіндісінің құрамы бойьшша ерекшелінеді. Бұл ерекшеліктері Ғс-үзіндісіне кіретін СН-домендерінің санына, сонымен қатар, аминдық қышқьлдарының құрамына байланысты болады (қосьшша домендер болуы мүмкін, мысалы СН4 – І&М жэне І&Е). Ғс-үзіндідегі құрылыс ерекшелігіне байлаиысты иммуноглобулиндер кластары қызметіне қарай да ерекшелінеді.
- Ғс-үзіндісініц көмегімен иммуноглобулиндер молекулаларының полимерленуі өтеді (мысалы, секреторлы ІgА димер және тример іүзеді, ІgМ – пентамер). Иммуноглобулиндердің полимерлер қү-руы 5 суретте көрсетілген.
- ІgМ, ІgG1, ІgG3 Ғс-үзінділерінде шарнирлі аумақ арқылы антиген байланысуы кезінде құрылымдық өзгеріс өтеді, бүл кезде СН2-домен аймағында комплемент жүйесінің бірінші компонентін байланыстыратын белсенді аймағы қалыптасады, сондықтан иммуноглобулиндердің бұл классикалық комплементп жүйесін классикалық жолмен белсендіреді.
- Ғс-фрагменті көмегімен В-лимфоциттердіц плазмалық мембранасына иммуноглобулин молекуласы тіркеледі де, антигентанушы рецптор қызметін атқарады.
- Организмнің көптеген жасушалар бетінде әртүрлі Іg класына арналтын Ғс-рецепторлары бар. Егер ол рецепторларға сай келетін Іg немесе құрамында І£ бар иммундық комплекс тіркелсе, онда сол рецепторлар арқылы берілген жасушалардың жұмысының беленуі немесе басылуы жүреді. Мысалы:
Плацента трофобласттарында тек ІgG -ға арналған Ғс-рецепторлары бар. Ол рецепторларға тіркеліп, ІgО белсенді тасымалдану әдісімен плацента арқылы анадан ұыққа трансплацентарлы түрінде беріледі және нәрестенің пассивтік иммунитетін қамтамасыздандырады. Плацентада бұл иммуноглобулиннен басқа кластарьша рецепторлар жоқ, сондықтан плацента арқылы басқа иммуноглобулиндер өте алмайды.
Макрофаг пен нейтрофилдер бетінде ІgG-ға арналған Ғс-рецеиторлары бар. Егер бұл рецепторға бос жүрген ІgО бар иммунды комплекс тіркелсе, онда макрофаг пен нейтрофил қызметі белсенеді, яғни фагоцитоз күшпейеді.
Мес жасушалар мен базофилдер бетінде ІgЕ-ге арналған Ғс-рецепторлары бар. Цитофилді ІgЕ молекуласы Ғс-фрагментімен мес жасушаға және базофилге жабысады. Осы үрдіс атопиялық серпіліс кезіндегі организмнің сезімталдану негізінде жатады. Нысана-жасушаларға жабысқан ІgЕ аллергенмен Ғаd-фрагмент арқылы байланысқанда, ІgЕ энергиялық және структуралық өзгерістерге ұшырап, Ғс-рецептор арқылы мес жасушаларды және базофилдерді белсендіріп, олардың дегрануляциясьш шақырады. Бұл кезде жасушалардың түйіршектерінеи биологаялық активті заттар (тастамин, брадикинин, т.б.) бөлініп, айналадағы жасаушаларға эсерін көрсетіп, өзіндік аллергаялық серпілісті шақырады.
Иммуноглобулиндердің изотиптері, аллотиптер және идиотиптері
Басқа наурыздар тәрізді иммуноглобулиндер, өздеріне қарсы антидене синтезін туғызады, яғни олар антиген болып табылады. Иммуноглобулиндердің изотиптері, аллотиптері, идиотиптері бар. Изотип деп иммуноглобулиндердің топтары мен топтастары арасындағы антигендік айырмашылықтарын атайды. Біртүрлі иммуноглобулиндердің изотиптері бірдей. Изотиптердің айырмашылығы иммуноглобулиндердің Ғс-фрагменттерінің құрылыс ерекшеліктермен көрсетеді.
Адамдар иммуноглобулиндері бірнеше негізгі топтары мен изотиптерінен тұрады, оларды ІgМ, Іg0 (G1, G2, G3, G4),. ІgА (А1,А2), ІgЕ деп белгілейді.
Антигендік құрылысьның ерекшелігінің айқындалуъша байланысты бір биологиялықтұрдің Іg екніші түрдің ағзаларында антадене синтезін шакырады. Бұл антаденелер рецилиенггің антиген орнындағы иммуноглобулиндік детерминантасына қарсы тұрады. Ол детерминашталар изотиггтік деп белгіленеді. Әртүрлі жангуарларды бір иммуноглобуяин егу арқьлы алынған гетеролошялық антиизотиптік сарысулар арнайылығы жағынан бірдей емес антиденелерден турады.
Егер қоянды адамның тазаланған G Іg ексе, алынған сарысуда екі негізгі турлі антиденелер болады. Олардың біреулері тек адам GІg сай детерминантталарына, ал басқалары – адамның әр класына жататын жалпы иммуноглобулиндерінің детерминанттарына бағытталады. Арнайылығы жоғары антиизотик сарысулар Н-тізбетің константты аймағында немесе белгілі бір Іg класыннщ Н-тізбегінің С-ұшындағы орналасқан детерминанттасына қарсы антиденелерден құралады.
Адам иммуноглобулиндерінің изотиптеріне қарсы моносиецификалык антисарысу алу үшін антиген орнында миелома нәруыздарын пайдаланады, олар қалъшты сай 1g-мен антигендік кұрылысы жағынан бірдей, бірақ гомогенді және миелома наукастардың сарысуында көл мөлшерде кездеседі.
Адамдар иммуноглобулиндеріне қарсы антиизотштік моноспецификалық гетерологюшық сарысу нэруыздарын қалыпты және ақау жағдайында анықтау үшін кең колданады,
Антнденелерді клиникада иммунодепрессант орнында иммунопіобулиннің ауыр тізбегіне қарсы қоддаиу қызықтырады, бірақ өте қиын жузеге асады. Мысалы, Е иммуноглобулинге қарсы мояоспецификалық ашжсарысу иммунодепрессант ориында қолдануы ұсынылған. Мундай антиденелерді аллергиялық аурулардың реагинді түрінде өтетін бейімдшігі бар нәрестелерде алдын алу ушін қолдануға болатын еді.
Аллотиптер деп иммуноглобулиндер қурылымындағы алпелдік айырмашылыңтарын айтады. Бұл генетикалық қадағаланушы иммуноглобулиндер полиморфизмінің көріністерінің бірі, оларда (‘бүртүрілік сәйкес Іg изотиптерден түрады, бірац әртүрлі индивидуумда құрылымы жагынан әртүрлі болады. Аллотипиялық маркерлер ауыр жғпе жеңіп тізбектсрдің тұрацты аймақ-тарында анықталады, Іg аллотипін сипаттайтын антигендік детерминанталарды аллотиятік деп атайды.
Анасында бар иммуногдобулиядердің аллотитік маркерлеріне қарсы антиденелер бір жаоқа дейінгі балаларда кездесуі мүмкін. Бұл антидснелер балада жоқ Иіммуноглобулиндердің детерминанталарына қарсы бағьпталған. Аитиденелердің пайда болуы балаға иммуношобулиндер трансплацентарлы түрінде берілуіне байланысты. Туыла салысымен, балада антиаллотиптік антиденелер сиигезделінуіне себепті – баланың антенаталды кезеңінде қан арқылк өтсе де, ананын иммуиотаобулинынің аллотиптік детерминантала-рына төзімділік туылмауы.
Изотип терминін алғашында Оиdiп (1966) енгізген, ол антиденеиің антигендік дара арнайылығын көрсетеді. Иммуноглобулиндердің идиотиптік арнайылығын анықтаушы антигендік детерминанталары гетерогендік, гомологияльқ және аутологиялық антиденелер көмегімен анықталады.
Иммуноглобулиндер идиотиптері берілген индивидуумдаш В-лимфоциттердің әр-бір клондары синтезделген түрлі класс иммуноглобулиндер молеқулаларының антигендік айырмашылықтары көрсете алады. Ол антигендік айырмашылъқтар жеңіл жэне ауыр тізбектердіц гипереариабелдік домендерінің өзгеше аминылдың құрамымен анықталады.
