В конце прошлого века Э. фон Беринг изобрел антитела (антитоксины) до токсинов дифтерии и столбняка и показал
, что иммунитет может быть перенесен гуморальным путем. П. Эрлих впервые доказал, что антитела можно получить не только к возбудителям болезней, но и в чисто химических веществ, рицину и абрину (яды растительного происхождения). М. Пфайфер нашел, что антитела обладают свойствами к переводу вещества антигена из растворимого в нерастворимое состояние: агглютинации и преципитации.
Природу антител были определены только в середине ХХ века. В 1937 году Ян Тизелиус провел электрофорез белков сыворотки крови, определив (от + к -) альбумин, альфа1-, альфа2-, бета-и гамма-глобулины. Через 22 года Кэбот нашел, что после иммунизации животных возрастает пик гамма-глобулинов в ее сыворотке, а после истощения иммунной сыворотки антигеном он вновь снижается. Таким образом было доказано, что антитела относятся к гамма-глобулинов. Чтобы подчеркнуть роль антител в иммунных реакциях, их стали называть иммуноглобулинами.
Изучению структуры антител способствовало использование так называемых миеломных иммуноглобулинов. Миеломы - это злокачественные заболевания, при которых избирательно размножаются В лимфоциты одной специфичности, образуя клон, и накапливается большое количество абсолютно одинаковых моноклональных антител (до 70 мг / мл сыворотки).
Структуру антител были изучены Эдельманом и Портером в 60-х годах, за что они в 1972 году получили Нобелевскую премию.
Молекула антитела состоит из двух типов полипептидных цепей: тяжелых (Н) и легких (L). Тяжелые цепи подразделяют на классы: ?, ?, ?, ?, ?, - и соответственно различают пять классов иммуноглобулинов: IgA, IgM, IgG, IgD, IgE. Для легких цепей выделяют типы ? и ?; k встречаются чаще, чем ?. В структуре молекулы иммуноглобулина по два тяжелых и легких цепи. В состав молекулы входят одинаковые половинки, то есть одинаковые пары цепей: ?2?2, ?2?2, ?2?2, ?2?2 и так далее. Подклассы тяжелых цепей (у человека): 4? (?1, ?2, ?3 и ?4), 2? (?1 и ?2), 2? (?1 и ?2), 1? и 1?. Подтипы легких цепей: 1?, 4? (+ ?5, который экспрессируется в эмбриональном состоянии).
Тяжелая цепь состоит из 440-450 аминокислотных остатков (?-цепь имеет 100 остатков больше) и имеет молекулярную массу около 50 кДа, а легкий цепь состоит из 220-230 аминокислотных остатков и имеет молекулярную массу около 25 кДа. Цепи соединены между собой мижланцюговимы дисульфидными связями. Их сосредоточено в так называемой шарнирной области или "талии" молекулы.
Внутришньоланцюгови дисульфидные связи замыкают домены (примерно по 80 аминокислотных остатков), их два в легком цепи и четыре в тяжелом (пять в ?-цепи). Домены такого строения встречаются у многих рецепторных молекулах, их так и называют - иммуноглобулиноподобная домены.
При сравнении аминокислотных последовательностей десятков миеломных белков было замечено, что различия между ними (аминокислотные замены) расположены не стохастически по цепи, а локализованы в первых (N-концевых) доменах тяжелого и легкого цепей. Соответственно, стали различать константные (С) и вариабельным (V) домены. Так, легкий цепь составлена из одного V и одного С доменов, а тяжелый - с одного V и трех (?-цепь из четырех) С доменов. Их обозначают VL, VH, CL и CH. С одной набором С-доменов может быть объединено много V-доменов. Класс иммуноглобулинов определяется именно С доменом, есть один V-домен может быть в составе как IgМ, так и IgА, а иммуноглобулины одного класса могут иметь широкий спектр V-доменов.
В составе V-доменов выделяют так называемые гипервариабильни участки, где замены встречаются чаще других. Их еще называют CDRs (complementarity determining regions), есть участки, определяющие комплементарность связывания с антигеном. Именно эти участки входят в состав активного центра антитела. Их по три в тяжелом и легком цепях. Участки между ними - каркасные, менее эволюционно вариабельным и определяют взаимное расположение CDRs. Благодаря симметричной структуре иммуноглобулина, каждая молекула антитела имеет два центра связывания с антигеном: в V-доменах тяжелых и легких цепей каждой пары.