Антитела как фракция гамма-глобулинов
Антитела представляют собой гамма-глобулины сыворотки крови. При электрофоретическом разделении белков плазмы выделяют альфа-, бета- и гамма-фракции; именно к последней относятся иммуноглобулины (Ig). Синтез и секреция антител осуществляется плазматическими клетками — терминально дифференцированными производными B-лимфоцитов. Антитела являются ключевым эффекторным звеном гуморального иммунного ответа: они специфически связывают антигены, нейтрализуют их, опсонизируют патогены и активируют систему комплемента.
Общее строение молекулы иммуноглобулина
Классическая мономерная молекула Ig (на примере мономера IgM или IgG) построена из четырёх полипептидных цепей, соединённых дисульфидными связями. В её составе выделяют:
- Две тяжёлые цепи (H, heavy) — около 450 аминокислотных остатков каждая, молекулярная масса 50–60 кДа на цепь (а в составе димера тяжёлых цепей — порядка 100–120 кДа).
- Две лёгкие цепи (L, light) — около 212 аминокислот, масса 25 кДа каждая (в сумме до 50–60 кДа).
Между парами H-цепей и между H- и L-цепями расположены дисульфидные мостики (S–S связи), удерживающие четвертичную структуру молекулы. Схематически принято изображать пару дисульфидных связей в области соединения цепей, однако фактически такие связи распределены по всей молекуле.
Функциональные участки: Fab, Fc и шарнирная область
В молекуле иммуноглобулина выделяют функционально различные фрагменты:
- Fab-фрагмент (Fragment antigen binding) — участок связывания антигена. Образован вариабельными доменами H- и L-цепей, содержит свободные NH₂-группы и формирует антигенсвязывающий центр (паратоп).
- Fc-фрагмент (Fragment crystallizable) — «ножка» молекулы, образованная константными доменами тяжёлых цепей. Получил название из-за способности к кристаллизации. Обеспечивает эффекторные функции антитела: связывание с Fc-рецепторами клеток (макрофагов, нейтрофилов, тучных клеток), активацию системы комплемента, трансплацентарный перенос.
- Шарнирная область (hinge region) — гибкий участок между Fab-фрагментами и Fc-фрагментом. Обеспечивает подвижность антигенсвязывающих «плеч», позволяя молекуле одновременно связывать антигены, расположенные на разном расстоянии.
Доменное строение Fc-фрагмента
Тяжёлые цепи в Fc-фрагменте организованы в константные домены (CH1, CH2, CH3, у IgM и IgE также CH4). Каждый домен выполняет определённую функцию:
- CH2-домен отвечает за связывание с компонентами системы комплемента (прежде всего C1q) и несёт сайты гликозилирования.
- CH3-домен обеспечивает взаимодействие с Fc-рецепторами клеточных мембран — фагоцитов и других эффекторных клеток, что облегчает опсонизацию и поглощение комплекса антиген–антитело.
- К константным доменам присоединены углеводные цепи, влияющие на стабильность и функциональную активность молекулы.
Классификация иммуноглобулинов по изотипу
Изотип — основная классификация антител, основанная на химическом строении константных областей цепей. Различают изотипы по типу тяжёлой и по типу лёгкой цепи.
По типу H-цепи
- IgA — α-тип тяжёлой цепи; подклассы IgA1 (α1) и IgA2 (α2). Преобладает в секретах слизистых оболочек.
- IgG — γ-тип; четыре подкласса IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 (γ1–γ4). Основной иммуноглобулин вторичного ответа, проникает через плаценту.
- IgM — μ-тип. Первый антиген-связывающий иммуноглобулин первичного ответа, в сыворотке существует в виде пентамера.
- IgD — δ-тип. Преимущественно функционирует как мембранный рецептор зрелых B-лимфоцитов.
- IgE — ε-тип. Связан с тучными клетками и базофилами, опосредует гиперчувствительность I типа и противопаразитарный иммунитет.
По типу L-цепи
Лёгкие цепи представлены двумя типами — κ (каппа) и λ (лямбда). В одной молекуле иммуноглобулина обе лёгкие цепи всегда одного типа. Соотношение κ/λ в сыворотке здорового человека составляет приблизительно 2:1 и используется как диагностический показатель при моноклональных гаммапатиях.
Ключевые моменты
- Антитела — это гамма-глобулины крови, продуцируемые плазматическими клетками — производными B-лимфоцитов.
- Молекула Ig состоит из 2 тяжёлых (H, ~450 аминокислот) и 2 лёгких (L, ~212 аминокислот) цепей, соединённых дисульфидными связями.
- Fab-фрагмент отвечает за связывание антигена, Fc-фрагмент — за эффекторные функции и взаимодействие с клетками и комплементом.
- Шарнирная область обеспечивает гибкость антигенсвязывающих плеч молекулы.
- Домен CH2 связывается с комплементом, CH3 — с Fc-рецепторами клеток; к доменам присоединены углеводные цепи.
- По типу H-цепи выделяют пять изотипов: IgA (α), IgG (γ), IgM (μ), IgD (δ), IgE (ε); IgA и IgG имеют подклассы.
- По типу L-цепи иммуноглобулины делятся на κ- и λ-варианты.
- Изотипическая классификация отражает химическое строение константных областей и определяет биологические свойства антител.