Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эпитоп , также известный как антигенной детерминанты , является частью антигена , который распознается иммунной системой , в частности , с помощью антител , В - клеток или Т - клеток . Например, эпитоп - это специфическая часть антигена, с которой связывается антитело. Часть антитела, которая связывается с эпитопом, называется паратопом . Хотя эпитопы обычно являются чужеродными белками , последовательности, происходящие от хозяина, которые могут быть распознаны (как в случае аутоиммунных заболеваний), также являются эпитопами.

Эпитопы белковых антигенов делятся на две категории, конформационные эпитопы и линейные эпитопы , в зависимости от их структуры и взаимодействия с паратопом. [1] Конформационные и линейные эпитопы взаимодействуют с паратопом на основе 3-D конформации, принятой эпитопом, которая определяется поверхностными особенностями задействованных остатков эпитопа и формой или третичной структурой.других сегментов антигена. Конформационный эпитоп образован 3-D конформацией, принятой за счет взаимодействия несмежных аминокислотных остатков. Напротив, линейный эпитоп образован 3-D конформацией, принятой за счет взаимодействия смежных аминокислотных остатков. Линейный эпитоп определяется не только первичной структурой задействованных аминокислот. Остатки, фланкирующие такие аминокислотные остатки, а также более удаленные аминокислотные остатки антигена влияют на способность остатков первичной структуры принимать 3-D конформацию эпитопа. [2] [3] [4] [5] [6] Доля конформационных эпитопов неизвестна. [ необходима цитата]

Функция [ править ]

Эпитопы Т-клеток [ править ]

Эпитопы Т-клеток [7] представлены на поверхности антигенпрезентирующей клетки , где они связаны с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC). У людей профессиональные антигенпрезентирующие клетки специализируются на представлении пептидов MHC класса II , тогда как большинство ядерных соматических клеток представляют пептиды MHC класса I. Эпитопы Т-клеток, представленные молекулами MHC класса I , обычно представляют собой пептиды длиной от 8 до 11 аминокислот, в то время как молекулы MHC класса II представляют более длинные пептиды, длиной 13-17 аминокислот [8], а неклассические молекулы MHC также не содержат -пептидные эпитопы, такие как гликолипиды.

Эпитопы В-клеток [ править ]

Часть антигена, с которой связываются иммуноглобулин или антитела, называется В-клеточным эпитопом. [9] Подобно Т-клеточным эпитопам, В-клеточные эпитопы можно разделить на две группы: конформационные и линейные. [9] Эпитопы В-клеток в основном конформационные. [10] [11] Если рассматривать четвертичную структуру, существуют дополнительные типы эпитопов. [11] Эпитопы, которые маскируются при агрегировании белковых субъединиц, называются криптопами . [11] Неотопы - это эпитопы, которые распознаются только в определенной четвертичной структуре, а остатки эпитопа могут охватывать несколько белковых субъединиц. [11] Неотопы не распознаются после диссоциации субъединиц.[11]

Перекрестная активность [ править ]

Эпитопы иногда бывают перекрестно-реактивными. Это свойство используется иммунной системой в регуляции с помощью антиидиотипических антител (первоначально предложенных лауреатом Нобелевской премии Нильсом Кай Джерне ). Если антитело связывается с эпитопом антигена, паратоп может стать эпитопом для другого антитела, которое затем свяжется с ним. Если это второе антитело относится к классу IgM, его связывание может стимулировать иммунный ответ; если второе антитело относится к классу IgG, его связывание может подавлять иммунный ответ. [ необходима цитата ]

Отображение эпитопа [ править ]

Основная статья: Отображение эпитопа

Эпитопы Т-клеток [ править ]

Эпитопы MHC класса I и II могут быть надежно предсказаны только с помощью вычислительных средств [12], хотя не все алгоритмы предсказания in-silico Т-клеточных эпитопов эквивалентны по своей точности. [13] Существует два основных метода прогнозирования связывания пептида с MHC: на основе данных и на основе структуры. [9] Методы, основанные на структуре, моделируют структуру пептид-MHC и требуют большой вычислительной мощности. [9] Методы, управляемые данными, имеют более высокую прогнозирующую способность, чем методы, основанные на структуре. [9] Способы на основе данных предсказывают связывание пептида с MHC на основе пептидных последовательностей, которые связывают молекулы MHC. [9] Идентифицируя эпитопы Т-клеток, ученые могут отслеживать, фенотипировать и стимулировать Т-клетки. [14]

Эпитопы В-клеток [ править ]

Существует два основных метода картирования эпитопов: структурные или функциональные исследования. [15] Методы структурного картирования эпитопов включают рентгеновскую кристаллографию , ядерный магнитный резонанс и электронную микроскопию . [15] Рентгеновская кристаллография комплексов Ag-Ab считается точным способом структурного картирования эпитопов. [15] Ядерный магнитный резонанс можно использовать для картирования эпитопов с использованием данных о комплексе Ag-Ab. [15] Этот метод не требует образования кристаллов, но может работать только с небольшими пептидами и белками. [15]Электронная микроскопия - это метод низкого разрешения, с помощью которого можно локализовать эпитопы на более крупных антигенах, таких как вирусные частицы. [15]

В методах функционального картирования эпитопов часто используются анализы связывания, такие как вестерн-блоттинг , дот-блоттинг и / или ELISA для определения связывания антител. [15] Методы конкуренции направлены на определение того, могут ли два моноклональных антитела (mAB) связываться с антигеном одновременно или конкурировать друг с другом за связывание в одном и том же сайте. [15] Другой метод включает высокопроизводительный мутагенез , стратегию картирования эпитопов, разработанную для улучшения быстрого картирования конформационных эпитопов на структурно сложных белках. [16] Мутагенез использует случайные / сайт-направленные мутации по отдельным остаткам для картирования эпитопов. [15]Картирование В-клеточных эпитопов можно использовать для разработки терапевтических средств на основе антител, вакцин на основе пептидов и инструментов иммунодиагностики. [15]  

Теги эпитопа [ править ]

Эпитопы часто используются в протеомике и изучении других генных продуктов. Используя методы рекомбинантной ДНК, с геном могут быть слиты генетические последовательности, кодирующие эпитопы, которые распознаются обычными антителами. После синтеза образующаяся метка эпитопа позволяет антителу находить белок или другой генный продукт, обеспечивая лабораторные методы локализации, очистки и дальнейшей молекулярной характеристики. Обычными эпитопами, используемыми для этой цели, являются Myc-tag , HA-tag , FLAG-tag , GST-tag , 6xHis , [17] V5-tag и OLLAS. [18]Пептиды также могут связываться с белками, которые образуют ковалентные связи с пептидом, обеспечивая необратимую иммобилизацию. [19] Эти стратегии также успешно применялись при разработке дизайна вакцины, ориентированной на "эпитопы". [20] [21]

Вакцины на основе эпитопа [ править ]

Основная статья: Пептидная вакцина

Первая вакцина на основе эпитопа была разработана в 1985 г. Jacob et al. [22] Вакцины на основе эпитопов стимулируют гуморальные и клеточные иммунные ответы с использованием изолированных В-клеточных или Т-клеточных эпитопов. [22] Эти вакцины могут использовать несколько эпитопов для повышения их эффективности. [22] Чтобы найти эпитопы для использования в вакцине, часто используется картирование in silico . [22] После того, как кандидаты в эпитопы найдены, конструкции конструируются и тестируются на эффективность вакцины. [22] Хотя вакцины на основе эпитопов в целом безопасны, одним из возможных побочных эффектов является цитокиновый шторм. [22]  

Неоантигенный детерминант [ править ]

Неоантигенный определитель представляет собой эпитоп на неоантиген , который является вновь образованной антиген , который не был ранее признан иммунной системой. [23] Неоантигены часто связаны с опухолевыми антигенами и обнаруживаются в онкогенных клетках. [24] Неоантигены и, как следствие, неоантигенные детерминанты могут образовываться, когда белок подвергается дальнейшей модификации в рамках биохимического пути, такого как гликозилирование , фосфорилирование или протеолиз . Это, изменяя структуру белка, может производить новые эпитопы, которые называются неоантигенными детерминантами, поскольку они дают начало новым эпитопам.антигенные детерминанты . Для распознавания требуются отдельные специфические антитела .

См. Также [ править ]

  • Биннинг эпитопа
  • Мимотоп
  • Одотоп
  • Ответ поликлональных В-клеток
  • Белковая метка
  • Маркировка белков TimeSTAMP
  • Криптотоп

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Huang J, Honda W (апрель 2006 г.). «CED: база данных конформационных эпитопов» . BMC Immunology . 7 : 7. DOI : 10,1186 / 1471-2172-7-7 . PMC  1513601 . PMID  16603068 .
  2. ^ Анфинсен CB (июль 1973). «Принципы, регулирующие складывание белковых цепей». Наука . 181 (4096): 223–30. Bibcode : 1973Sci ... 181..223A . DOI : 10.1126 / science.181.4096.223 . PMID 4124164 . 
  3. ^ Bergmann CC, Тонг L, R Куа, Sensintaffar Дж, Шкуры S (август 1994 г.). «Дифференциальные эффекты фланкирующих остатков на представление эпитопов из химерных пептидов» . Журнал вирусологии . 68 (8): 5306–10. DOI : 10,1128 / JVI.68.8.5306-5310.1994 . PMC 236480 . PMID 7518534 .  
  4. ^ Bergmann CC, Яо Q, Ho CK, Buckwold SL (октябрь 1996). «Фланкирующие остатки изменяют антигенность и иммуногенность многоэлементных эпитопов CTL». Журнал иммунологии . 157 (8): 3242–9. PMID 8871618 . 
  5. Перейти ↑ Briggs S, Price MR, Tendler SJ (1993). «Тонкая специфичность распознавания антител эпителиальных муцинов, связанных с карциномой: связывание антител с синтетическими пептидными эпитопами». Европейский журнал рака . 29A (2): 230–7. DOI : 10.1016 / 0959-8049 (93) 90181-E . PMID 7678496 . 
  6. ^ Craig L, Sanschagrin PC, Rozek A, S Lackie, Kuhn Л.А., Скотт JK (август 1998). «Роль структуры в перекрестной реактивности антител между пептидами и свернутыми белками». Журнал молекулярной биологии . 281 (1): 183–201. DOI : 10.1006 / jmbi.1998.1907 . PMID 9680484 . 
  7. ^ Steers NJ, Currier JR, Jobe O, Tovanabutra S, Ratto-Kim S, Marovich MA и др. (Июнь 2014 г.). «Конструирование фланкирующих эпитоп областей для оптимальной генерации эпитопов CTL». Вакцина . 32 (28): 3509–16. DOI : 10.1016 / j.vaccine.2014.04.039 . PMID 24795226 . 
  8. Перейти ↑ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Наука о гирляндах. п. 1401. ISBN. 978-0-8153-3218-3.
  9. ^ a b c d e f Санчес-Тринкадо JL, Gomez-Perosanz M, Reche PA (2017-12-28). "Основы и методы предсказания эпитопов Т- и В-клеток" . Журнал иммунологических исследований . 2017 : 2680160. дои : 10,1155 / 2017/2680160 . PMC 5763123 . PMID 29445754 .  
  10. ^ Эль-Manzalawy Y, Honavar В (ноябрь 2010 г.). «Последние достижения в методах предсказания В-клеточных эпитопов» . Иммуномные исследования . 6 Дополнение 2 (Дополнение 2): S2. DOI : 10.1186 / 1745-7580-6-S2-S2 . PMC 2981878 . PMID 21067544 .  
  11. ^ a b c d e Schutkowski M, Reineke U, eds. (2009). Протоколы картирования эпитопа . Методы молекулярной биологии ™. 524 . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. DOI : 10.1007 / 978-1-59745-450-6 . ISBN 978-1-934115-17-6. S2CID  29203458 .
  12. ^ Корен Э., Де Гроот А.С., Ява В., Бек К.Д., Бун Т., Ривера Д. и др. (Июль 2007 г.). «Клиническая проверка« in silico »предсказания иммуногенности человеческого рекомбинантного терапевтического белка» . Клиническая иммунология . 124 (1): 26–32. DOI : 10.1016 / j.clim.2007.03.544 . PMID 17490912 . 
  13. Перейти ↑ De Groot AS, Martin W (май 2009 г.). «Снижение риска, улучшение результатов: биоинженерия, менее иммуногенная белковая терапия». Клиническая иммунология . 131 (2): 189–201. DOI : 10.1016 / j.clim.2009.01.009 . PMID 19269256 . 
  14. Перейти ↑ Peters B, Nielsen M, Sette A (апрель 2020 г.). «Прогнозы эпитопа Т-клеток». Ежегодный обзор иммунологии . 38 (1): 123–145. DOI : 10,1146 / annurev-Immunol-082119-124838 . PMID 32045313 . 
  15. ^ Б с д е е г ч я J Potocnakova л, Bhide М, Pulzova Л. Б. (2016). "Введение в картирование эпитопа B-клеток и предсказание эпитопа In Silico" . Журнал иммунологических исследований . 2016 : 6760830. дои : 10,1155 / 2016/6760830 . PMC 5227168 . PMID 28127568 .  
  16. ^ Davidson E, Doranz BJ (сентябрь 2014). «Высокопроизводительный метод мутагенеза дробовика для картирования эпитопов В-клеточных антител» . Иммунология . 143 (1): 13–20. DOI : 10.1111 / imm.12323 . PMC 4137951 . PMID 24854488 .  
  17. ^ Уокер Дж, Рапли R (2008). Справочник молекулярных биологических методов . Humana Press. п. 467. ISBN. 978-1-60327-374-9.
  18. ↑ Novus, Biologicals. "Метка эпитопа ОЛЛАС" . Novus Biologicals . Проверено 23 ноября 2011 года .
  19. ^ Zakeri B, Фирер JO, Челик E, Chittock EC, Schwarz-Linek U, Moy VT, Хоуарт M (март 2012). «Пептидная метка, образующая быструю ковалентную связь с белком посредством конструирования бактериального адгезина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (12): E690-7. Bibcode : 2012PNAS..109E.690Z . DOI : 10.1073 / pnas.1115485109 . PMC 3311370 . PMID 22366317 .  
  20. ^ Correia BE, Bates JT, Loomis RJ, Baneyx G, Carrico C, Jardine JG и др. (Март 2014 г.). «Доказательство принципа разработки вакцины, ориентированной на эпитоп» . Природа . 507 (7491): 201–6. Bibcode : 2014Natur.507..201C . DOI : 10,1038 / природа12966 . PMC 4260937 . PMID 24499818 .  
  21. ^ МакБерни С.П., Солнечный свет JE, Габриэль S, Хюинь JP, Саттон WF, Фуллер DH и др. (Июнь 2016 г.). «Оценка защиты, индуцированной белковым каркасом домена III оболочки серотипа 2 вируса денге / ДНК-вакциной у нечеловеческих приматов» . Вакцина . 34 (30): 3500–7. DOI : 10.1016 / j.vaccine.2016.03.108 . PMC 4959041 . PMID 27085173 .  
  22. ^ a b c d e f Parvizpour S, Pourseif MM, Razmara J, Rafi MA, Omidi Y (июнь 2020 г.). «Дизайн вакцины на основе эпитопа: всесторонний обзор подходов к биоинформатике». Открытие наркотиков сегодня . 25 (6): 1034–1042. DOI : 10.1016 / j.drudis.2020.03.006 . PMID 32205198 . 
  23. Перейти ↑ Hans-Werner V (2005). «Неоантиген-образующие химические вещества». Энциклопедический справочник иммунотоксикологии . п. 475. DOI : 10.1007 / 3-540-27806-0_1063 . ISBN 978-3-540-44172-4.
  24. ^ Неоантиген. (nd) Медицинский словарь Мосби, 8-е издание. (2009). Получено 9 февраля 2015 г. из Интернет-медицинского словаря.

Внешние ссылки [ править ]

  • Антитела связываются с конформационными формами на поверхности антигенов (раздел 3.8 иммунобиологии Janeway).
  • Антигены могут связываться в карманах или бороздках или на расширенных поверхностях в сайтах связывания антител (Janeway Immunobiology, рис. 3.8).

Методы предсказания эпитопа [ править ]

  • Рубинштейн Н.Д., Мэйроуз И., Мартц Э., Пупко Т. (сентябрь 2009 г.). «Эпитопия: веб-сервер для предсказания эпитопов В-клеток» . BMC Bioinformatics . 10 : 287. DOI : 10,1186 / 1471-2105-10-287 . PMC  2751785 . PMID  19751513 .
  • Рубинштейн Н.Д., Мэйроуз И., Пупко Т. (февраль 2009 г.). «Подход машинного обучения для прогнозирования эпитопов В-клеток». Молекулярная иммунология . 46 (5): 840–7. DOI : 10.1016 / j.molimm.2008.09.009 . PMID  18947876 .
  • Сараванан V, Гаутам Н. (октябрь 2015 г.). «Использование вычислительной биологии для точного предсказания линейного эпитопа В-клеток: новый дескриптор на основе аминокислотной композиции». Омикс . 19 (10): 648–58. DOI : 10.1089 / omi.2015.0095 . PMID  26406767 .
  • Сингх Х., Ансари Х. Р., Рагхава Г. П. (2013). «Улучшенный метод предсказания линейного В-клеточного эпитопа с использованием первичной последовательности антигена» . PLOS ONE . 8 (5): e62216. Bibcode : 2013PLoSO ... 862216S . DOI : 10.1371 / journal.pone.0062216 . PMC  3646881 . PMID  23667458 .

Базы данных эпитопов [ править ]

  • MHCBN: база данных связывающих MHC / TAP и Т-клеточных эпитопов
  • Bcipep: база данных эпитопов В-клеток
  • SYFPEITHI - первая онлайн-база данных эпитопов Т-клеток
  • IEDB - База данных Т- и В-клеточных эпитопов с аннотацией контекста распознавания - финансируется NIH
  • ANTIJEN - база данных эпитопов Т- и В-клеток в Институте Дженнера, Великобритания
  • IMGT / 3Dstructure-DB - Трехмерные структуры эпитопов В- и Т-клеток с аннотациями IG и TR - IMGT, Монпелье, Франция
  • SEDB: База данных структурных эпитопов - Университет Пондичери, финансируется DIT
  • Эпитопы в медицинских предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)