Путем протеолиза можно получить фрагменты иммуноглобулинов
, часть из которых сохраняет способность связываться с антигеном. Именно путем изучения таких фрагментов было установлено структуру антител. Наиболее чувствительной к протеолиза является шарнирная участок благодаря наличию большого количества остатков цистеина и пролина, обеспечивающих гибкость полипептидных цепей и доступность к действию протеолитических ферментов.
Именно благодаря гибкости шарнирной области, молекула иммуноглобулина может изменять угол между двумя ветвями, содержащих центры связывания антигена.
Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина выше шарнирной участка на 2Fab (Fragment antigen-binding) + Fc (Fragment cristallizable, constant) фрагменты. Fab (по 50 кДа) сохраняют способность связываться с антигеном, поскольку содержат вариабельным домены тяжелой и легкой цепей, и является моновалентной. Fc (50 кДа) не связывает антиген и несет свойства, характерные для данного класса иммуноглобулинов. С помощью плазмина Fab фрагмент может быть дальше расщепленный на Fv и Fd фрагменты по 25 кДа каждый.
Пепсин расщепляет молекулу иммуноглобулина ниже шарнирной области, в результате чего образуется двухвалентного F (ab ') 2 и pFc "фрагменты с весом 100 и 25 кДа соответственно.
Путем восстановления дисульфидных связей (например, с помощью 2-меркаптоэтанол) молекулу иммуноглобулина можно разобрать сначала на две половинки по 75 кДа, а затем - на тяжелые и легкие цепи. Половинки полностью, а тяжелые цепи частично сохраняют способность связываться с антигеном.
Иммуноглобулины - гликопротеиды, содержащие до 12% углеводов (IgG - 2-3%), маннозы и галактозы, которые присоединяются к СН2 домена за остатки Asp, через N-ацетилглюкозамина.
Вторичная структура иммуноглобулинов - преимущественно антипараллельную ?-складка, сперализованы участков почти нет. В третичной структуре следует отметить выраженную доменную устройство, гибкость Fab фрагментов относительно оси молекулы и специфическое строение центра, связывающего антиген, о чем речь пойдет отдельно.
Некоторые классы иммуноглобулинов образуют олигомерные формы. Так, IgA образуют димеры, а IgM-пентамер. Пентамер образуется за счет дисульфидных связей между отдельными молекулами IgM, кроме того добавляется J-цепь (12 кДа), который циклизуе весь олигомер в виде звезды. IgG, IgD, IgE встречаются только в виде мономеров. Молекулярный вес их составляет соответственно 150 кДа, а пентамер IgM - 890-900 кДа.
Иммуноглобулины тоже можно рассматривать как антигены. На них отличают три типа антигенных детерминант: изотипични, алотипични и идиотипични. Изотипични антигенные детерминанты локализованы на Fc фрагментах тяжелых цепей и фактически являются характеристиками типов и подтипов тяжелых цепей. Алотипични детерминанты
17
обусловлены существованием аллельных форм (аллельных генов одного локуса) иммуноглобулинов и присущие генетически различным личностям одного вида. В белковой структуре они определяются как замены 1-2 аминокислотных остатков. Так, на ?-цепях человека известно 25 алотипичних маркеров, на ?-цепи их три. В отличие от изо-и ало-детерминант, идиотипични детерминанты связаны с Fab фрагментами антител, точнее с их активным центром. Фактически, идиотипы определяет специфичность антитела, он индивидуален для каждой молекулы и в его состав входят аминокислотные остатки гипервариабильних участков.
Изо-, алло-и идиотипы-специфические антитела можно получить искусственно и использовать для идентификации соответствующих детерминант на молекуле иммуноглобулина. Нельзя исключить, что такие антитела образуются и естественно. Особенно это касается анти-идиотипичних антител, которые могут образовываться при появлении большого количества антител определенной специфичности в результате иммунизации. Чисто логическая цепь образования анти-идиотипв и анти-анти-идиотипов послужил основой для создания теории идиотипичних сетей (Н.Йерне). Согласно этой теории, анти-идиотипични антитела и соответствующие клетки такой специфичности является мощным фактором регуляции иммунного ответа. Эта теория была очень популярна в 70-80-х годах, но экспериментального подтверждения не нашла и фактически в современной литературе не обсуждается.
Молекулу иммуноглобулина построено таким образом, что разные ее участки отвечают за различные функции. Так, функция Fab-фрагмента является образование центра, связывающего антиген. Биологический эффект связывания антигена, то есть следствие его иммунной распознавания, зависит от природы Fc-фрагмента. Это могут быть связывание с Fc-рецепторами, которые существуют на поверхности многих клеток, фиксация комплемента и некоторые другие, так называемые эффекторные функции. Разные классы иммуноглобулинов имеют разные структуры Fc фрагментов и, соответственно, могут выполнять различные функции.