Исследование биологических макромолекул электрофокусированием иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами - Остерман Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 26- Схемы пространственного расположения доменов фрагмента Fab и молекулы IgG в целом
Области связывания антигенов заштрихо ваны
N104
Рис, 25. Пространственная конфигурация Ун-петли IgGl
Гипервариабельные области заштрихованы; точками отмечены участки контакта с зеркально расположенной петлей Vl
что общий характер расположения полипептидных цепей одинаков у различных антител, а также у петель VH и VL каждого антитела.
На рис. 25 представлено пространственное расположение Ун-петли от NHa-концевой аминокислоты (№ 1) до 104-й. Образующий петлю полипептид оказался уложенным примерно параллельными складками без спирализованных участков. Замечательно, что при такой укладке все три гипервариабнльные области оказались сближенными. Они как бы образуют участок некоей поверхности. Примерно ^акая же конфигурация характерна для остальных петель структуры обеих цепей иммуноглобулина. Точками на рис. 25 отмечены участки контакта Ун-петли с противолежащей ей Уь-петлей, пространственную конфигурацию которой можно себе представить как зеркальное отражение структуры, изображенной на рисунке. На участках контакта действуют гидрофобные, водородные и иные силы, связывающие цепи между собой. Можно заметить, что эти участки расположены примерно в одной плоскости.
Изображенная на рис. 25 пространственная конфигурация в целом представляет собой как бы полусферу («домен»). Две таких полусферы, VH и VL объединяясь по плоскостям контакта, образуют одну почти сферическую область. То же самое имеет место для областей Сн, и CL, только плоскость их контакта оказывается повернутой по отношению к плоскости контакта VH и Vl- В целом получаются конфигурации, схематически изображенные на рис. 26 для фрагмента Fab и всей молекулы IgG. На рисунке штриховкой отмечены концевые участки, куда входят гипервариабнльные области Ун и Vb. Они образуют как бы площадку, точнее, род канавки или «ущелья», окаймленного выходом шести петель гипервариабильных областей. Оценены разме-
ры площадки — примерно 3X1,3X0,7 нм. Можно ожидать, что это «ущелье» и является областью связывания антигена. Такое предположение нашло прямое подтверждение, после того как удалось кристаллизовать фрагменты Fah одного из антител вместе со связанными с ними антигенными детерминантами — производными витамина Kt- Фурье-анализ рентгенограммы показал, что молекула витамина лежит в «ущелье» области «узнавания», а различные ее части сближены и взаимодействуют с определенными аминокислотами в гипервариабильных областях VH и VL.
Из приведенных данных следует, что непосредственно область «узнавания» и связывания антигена образуют примерно 20 аминокислот. Однако, по имеющимся оценкам, еще не менее 70 аминокислот участвуют в определении пространственной конфигурации этой области.
Неоднозначность иммунного ответа
В качестве сил взаимодействия между участвующей в связывании частью поверхности антигена («антигенным детерминантом») и аминокислотами области связывания могут, по-видимо-му, выступать все те же водородные, гидрофобные и ван-дер-ваальсовы силы. Существенно здесь то, что контакт осуществляется одновременно по нескольким точкам. Только совместному действию упомянутых слабых сил в этих точках можно приписать удержание молекулы антигена в комплексе с антителом. Отсюда и вытекает условие «узнавания» — стерическое соответствие конфигураций антигенного детерминанта в области связывания антитела, обеспечивающее возможность многоточечного контакта. Очевидно, что единичные или немногочисленные замены аминокислот хотя бы в одной из гипервариабильных областей антитела или в детерминанте антигена могут катастрофическим образом нарушить такое соответствие. Это —предпосылка высокой избирательности «узнавания» антигена антителом.
Но здесь же, как это ни парадоксально, кроется и возможность нарушения избирательности узнавания. Во-первых, совокупность сил взаимодействия, способных удержать антиген, есть понятие количественное. Вполне возможно, что в отсутствие контакта в одной из точек при общем соответствии конфигураций и наличии контактов в остальных точках силы взаимодействия могут оказаться еще достаточными для удержания антигена. А это означает, что антитело может слегка «ошибаться» в «узнавании» антигена, допуская некоторые вариации в структуре последнего. Кроме того, можно себе представить, что одно и то же антитело способно осуществить соответственный контакт с двумя совершенно различными антигенами: в качестве точек контакта могут быть использованы разные совокупности аминокислот гипервариабильных областей антитела и различные аминокислоты или иные функциональные группы антигена. Иными словами, описанная система «узнавания» содержит в себе как возможность вы-
сокой избирательности «выбора» антигена антителом, так и определенную вероятность ошибки такого выбора, вытекающую из возможности осуществления нескольких узнающих структур в одной комбинации VH — VL.
Есть и другой аспект проблемы однозначности иммунного ответа организма. На поверхности почти любого антигена существует несколько совокупностей возможных точек связывания с антителами (антигенных детерминантов), отличающихся друг от друга. Каждая из этих совокупностей может быть «узнана» своим специфическим антителом; таким образом, иммунный ответ организма на введение одного антигена может состоять в одновременной выработке нескольких видов антител. Это положение подтверждается тем фактом, что ИЭФ иммунной сыворотки выявляет иногда целый ряд полос, в каждой из которых находятся антитела, способные связывать один и тот же антиген. Такое положение еще увеличивает вероятность ошибочного «узнавания» некоторыми из этих антител других антигенов, отличающихся от того, которым был стимулирован иммунный ответ.
