Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Антиген-антитело взаимодействие, или реакция антиген-антитело , является специфическим химическое взаимодействие между антителами , производимых В - клеток из белых клеток крови и антигенов во время иммунной реакции . Антигены и антитела объединяются в результате процесса, называемого агглютинацией. Это основная реакция в организме, с помощью которой он защищен от сложных чужеродных молекул, таких как патогены и их химические токсины. В крови антигены специфически и с высокой аффинностью связываются антителами с образованием комплекса антиген-антитело. Затем иммунный комплекс транспортируется в клеточные системы, где он может быть разрушен или деактивирован.

Первое правильное описание реакции антиген-антитело было дано Ричардом Дж. Голдбергом из Университета Висконсина в 1952 г. [1] [2] Это стало известно как «теория Голдберга» (реакции антиген-антитело). [3]

Существует несколько типов антител и антигенов, и каждое антитело способно связываться только с определенным антигеном. Специфичность связывания обусловлена ​​определенным химическим составом каждого антитела. Антигенный детерминант или эпитоп распознается паратопом антитела, расположенный в вариабельной области полипептидной цепи. Вариабельная область, в свою очередь, имеет гипервариабельные области, которые представляют собой уникальные аминокислотные последовательности в каждом антителе. Антигены связываются с антителами посредством слабых и нековалентных взаимодействий, таких как электростатические взаимодействия , водородные связи , силы Ван-дер-Ваальса и гидрофобные взаимодействия . [4]

Принципы специфичности и перекрестной реактивности взаимодействия антиген-антитело полезны в клинической лаборатории для диагностических целей. Одно из основных приложений - определение группы крови ABO. Он также используется в качестве молекулярного метода заражения различными патогенами, такими как ВИЧ, микробы и паразиты-гельминты.

Молекулярная основа [ править ]

Иммунитет, развивающийся при воздействии антигенов, называется адаптивным или приобретенным иммунитетом, в отличие от иммунитета, выработанного при рождении, который является врожденным иммунитетом. Приобретенный иммунитет зависит от взаимодействия между антигенами и группой белков, называемых антителами, вырабатываемых В-клетками крови. Существует множество антител, и каждое специфично для определенного типа антигена. Таким образом, иммунный ответ приобретенного иммунитета обусловлен точным связыванием антигенов с антителами. Только очень небольшая область антигенов и молекул антител фактически взаимодействует через комплементарные сайты связывания, называемые эпитопами в антигенах и паратопами в антителе. [5]

Структура антитела [ править ]

Структурная модель молекулы антитела. Округлые части указывают сайты связывания антигена.

В антителе Fab (фрагмент, антигенсвязывающая) область образуется из аминоконцевого конца как легкой, так и тяжелой цепей полипептида иммуноглобулина . Эта область, называемая вариабельным (V) доменом, состоит из аминокислотных последовательностей, которые определяют каждый тип антитела и их аффинность связывания с антигеном. Комбинированная последовательность вариабельной легкой цепи (V L ) и вариабельной тяжелой цепи (V H ) создает три гипервариабельные области (HV1, HV2 и HV3). В V Lэто примерно остатки от 28 до 35, от 49 до 59 и от 92 до 103, соответственно. HV3 - самая изменчивая часть. Таким образом, эти области могут быть частью паратопа, части антитела, которая распознает антиген и связывается с ним. Остальная часть V-области между гипервариабельными областями называется каркасными областями. Каждый V-домен имеет четыре каркасных домена, а именно FR1, FR2, FR3 и FR4. [4] [6]

Структура антигена лизоцима куриного яйца (HEL). (A) Трехмерная структура HEL (представление CPK) вместе с тремя Abs (представление ленты). (B) Структура HEL, окрашенная в соответствии с теми же тремя эпитопами, что и в (A). (C) Структура HEL окрашена в соответствии с эпитопами, предсказанными Discotope (голубой), ellipro (фиолетовый) и seppa (розовый).

Свойства [ править ]

Химические основы взаимодействия антиген-антитело [ править ]

Антитела связывают антигены посредством слабых химических взаимодействий, и связывание по существу нековалентное . Электростатические взаимодействия , водородные связи , силы Ван-дер-Ваальса и гидрофобные взаимодействия, как известно, участвуют в зависимости от мест взаимодействия. [7] [8] Нековалентные связи между антителом и антигеном также могут быть опосредованы межфазными молекулами воды. Такие непрямые связи могут способствовать явлению перекрестной реактивности, то есть распознаванию разных, но родственных антигенов одним антителом. [9]

Сходство взаимодействия [ править ]

Антиген и антитело взаимодействуют посредством связывания с высокой аффинностью, как замок и ключ. [10] Для связывания существует динамическое равновесие. Например, реакция обратимая и может быть выражена как:

где [Ab] - концентрация антитела, а [Ag] - концентрация антигена в свободном ([Ab], [Ag]) или связанном ([AbAg]) состоянии.

Таким образом, константа равновесной ассоциации может быть представлена ​​как:

где K - константа равновесия .

Соответственно константа диссоциации будет:

Однако эти уравнения применимы только к связыванию одного эпитопа, т.е. одного антигена на одно антитело. Поскольку антитело обязательно имеет два паратопа и во многих случаях происходит сложное связывание, равновесие множественного связывания можно суммировать как:

где в равновесии c - концентрация свободного лиганда, r - отношение концентрации связанного лиганда к общей концентрации антитела, а n - максимальное количество сайтов связывания на молекулу антитела (валентность антитела).

Общая сила связывания антитела с антигеном называется его авидностью по отношению к этому антигену. Поскольку антитела бывают двухвалентными или поливалентными, это сумма сил отдельных взаимодействий антитело-антиген. Сила индивидуального взаимодействия между одним сайтом связывания на антителе и его целевым эпитопом называется аффинностью этого взаимодействия.

Об авидности и аффинности можно судить по константе диссоциации взаимодействий, которые они описывают. Чем ниже константа диссоциации, тем выше авидность или сродство и тем сильнее взаимодействие.

Аутоиммунное заболевание [ править ]

Обычно антитела могут обнаруживать и дифференцировать молекулы извне тела и молекулы, вырабатываемые внутри тела в результате клеточной активности. Молекулы Я игнорируются иммунной системой. Однако в определенных условиях антитела распознают собственные молекулы как антигены и запускают неожиданные иммунные ответы. Это приводит к различным аутоиммунным заболеваниям в зависимости от типа задействованных антигенов и антител. Такие условия всегда вредны, а иногда и смертельны. Точная природа взаимодействия антитело-антиген при аутоиммунном заболевании еще не изучена. [11] [12]

Заявление [ править ]

Взаимодействие антиген-антитело используется в лабораторных методах для серологического исследования совместимости крови и различных патогенных инфекций. Самым основным является определение группы крови по системе АВО, которое полезно при переливании крови. [13] Сложные области применения включают ELISA , [14] иммуноферментный иммуноспот (Elispot), иммунофлуоресценцию и иммуноэлектрофорез. [15] [16] [17]

Реакция осаждения [ править ]

Растворимые антигены соединяются с растворимыми антителами в присутствии электролита при подходящей температуре и pH с образованием нерастворимого видимого комплекса. Это называется реакцией осаждения. Он используется для качественного и количественного определения как антигена, так и антител. Он включает реакцию растворимого антигена с растворимыми антителами с образованием больших взаимосвязанных структур, называемых решеткой. Это происходит в две отдельные стадии. Во-первых, антиген и антитело быстро образуют комплексы антиген-антитело в течение нескольких секунд, после чего следует более медленная реакция, в которой комплексы антитело-антиген образуют решетки, которые осаждаются из раствора.

Специальный кольцевой тест полезен для диагностики сибирской язвы и определения фальсификации пищи.

Реакция агглютинации [ править ]

Он действует на реакцию антиген-антитело, в которой антитела сшивают антигены в виде частиц, что приводит к видимому слипанию частицы. Существует два типа агглютинации: активная и пассивная. Их используют в анализах крови для диагностики кишечной лихорадки.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Голдберг, Ричард Дж. (1952). «Теория реакций антитела - антигены. I. Теория реакций поливалентного антигена с двухвалентным и одновалентным антителом». Журнал Американского химического общества . 74 (22): 5715–5725. DOI : 10.1021 / ja01142a045 .
  2. ^ Сахими, Мухаммад (1994). Приложения теории перколяции . Лондон: CRC Press. п. 257. ISBN. 978-0-203-22153-2.
  3. ^ Шпили, JA (1958). «Теория Гольдберга о реакциях антиген-антитело in vitro» . Иммунология . 1 (2): 89–102. PMC 1423897 . PMID 13538526 .  
  4. ^ a b Джейнвей, Чарльз А. Младший; Трэверс, Пол; Уолпорт, Марк; Шломчик, Марк Дж (2001). Иммунобиология: иммунная система в здоровье и болезнях (5-е изд.). Нью-Йорк: Наука о гирляндах. ISBN 0-8153-3642-X.
  5. ^ Села-Куланг, Инбал; Куник, Веред; Офран, Янай (2013). «Структурные основы распознавания антитело-антиген» . Границы иммунологии . 4 : 302. DOI : 10.3389 / fimmu.2013.00302 . PMC 3792396 . PMID 24115948 .  
  6. ^ Миан, И. Сайра; Bradwell, Arthur R .; Олсон, Артур Дж. (1991). «Структура, функция и свойства сайтов связывания антител». Журнал молекулярной биологии . 217 (1): 133–151. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (91) 90617-F . PMID 1988675 . 
  7. ^ ван Осс, CJ; Хорошо, RJ; Чаудхури, МК (1986). «Природа взаимодействия антиген-антитело. Первичные и вторичные связи: оптимальные условия для ассоциации и диссоциации». Журнал хроматографии . 376 : 111–9. PMID 3711190 . 
  8. ^ Абсолом, DR; ван Осс, CJ (1986). «Природа связи антиген-антитело и факторы, влияющие на ее ассоциацию и диссоциацию». CRC Critical Reviews в иммунологии . 6 (1): 1–46. PMID 3522103 . 
  9. ^ Лисова, О; Белкади, Л; Бедуель, Юг (апрель 2014 г.). «Прямые и непрямые взаимодействия в распознавании перекрестно нейтрализующих антител и четырех серотипов вируса денге». J. Mol. Признать . 27 (4): 205–214. DOI : 10.1002 / jmr.2352 . PMID 24591178 . 
  10. ^ Брейден, Британская Колумбия; Далл'Аква, Вт; Эйзенштейн, Э; Поля, BA; Гольдбаум, Ф.А.; Malchiodi, EL; Мариуцца, РА; Schwarz, FP; Исерн, X; Поляк, Р.Дж. (1995). «Движение белков и блокировка и ключевая комплементарность в реакциях антиген-антитело». Pharmaceutica Acta Helvetiae . 69 (4): 225–30. DOI : 10.1016 / 0031-6865 (94) 00046-X . PMID 7651966 . 
  11. ^ Корнаби, Калеб; Гиббонс, Лорен; Мэйхью, Вера; Sloan, Chad S .; Веллинг, Эндрю; Пул, Брайан Д. (2015). «Распространение В-клеточного эпитопа: механизмы и вклад в аутоиммунные заболевания». Письма иммунологии . 163 (1): 56–68. DOI : 10.1016 / j.imlet.2014.11.001 . PMID 25445494 . 
  12. ^ Imkeller, Катарина; Вардеманн, Хедда (2018). «Оценка разнообразия и конвергенции репертуара человеческих В-клеток» . Иммунологические обзоры . 284 (1): 51–66. DOI : 10.1111 / imr.12670 . PMID 29944762 . 
  13. ^ Майер, Джин. «Реакции иммуноглобулины-антиген-антитела и избранные тесты» . Микробиология и иммунология . Медицинский факультет Университета Южной Каролины . Проверено 10 марта 2015 года .
  14. ↑ Марголис, Симеон (5 января 2012 г.). «Тесты на антиген / антитела при инфекционных заболеваниях» . Ремеди Хелс Медиа, ООО . Проверено 10 марта 2015 года .
  15. ^ Тейлор, Чарльз В .; Чакрабарти, Субхас; Schauder, Keith S .; Йомен, Линн С. (1983). «Идентификация цитозольных антигенов из клеток аденокарциномы GW-39 с помощью перекрестного иммуноэлектрофореза и иммунофлуоресценции». Иммунологические исследования . 12 (3): 315–329. DOI : 10.3109 / 08820138309050753 .
  16. ^ Ференчик, Мирослав (2013). Справочник по иммунохимии . Нидерланды: Спрингер. С. 309–386. DOI : 10.1007 / 978-94-011-1552-0_12 . ISBN 978-94-010-4678-7.
  17. ^ Оделл, Ян Д; Кук, Дебора (2013). «Методы иммунофлуоресценции» . Журнал следственной дерматологии . 133 (1): e4. DOI : 10.1038 / jid.2012.455 . PMID 23299451 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Реакция антиген-антитело
  • Откройте для себя биотехнологии
  • Реакция антиген-антитело