Podstawowa jednostka immunoglobulin - łańcuch ciężki i łańcuch lekki

Podstawowa jednostka immunoglobuliny - łańcuch ciężki i łańcuch lekki!

Immunoglobulina jest obustronnie symetryczną cząsteczką zbudowaną z czterech łańcuchów polipeptydowych (ryc. 9.2).

Dwa łańcuchy polipeptydowe są nazywane łańcuchami ciężkimi, a pozostałe dwa łańcuchy są nazywane łańcuchami lekkimi.

Ciężkie łańcuchy i lekkie łańcuchy:

Dwa większe łańcuchy polipeptydowe są nazywane łańcuchami ciężkimi (H), a dwa mniejsze łańcuchy są nazywane łańcuchami lekkimi (L). Dwa ciężkie łańcuchy w cząsteczce immunoglobuliny są identyczne. Podobnie dwa łańcuchy lekkie immunoglobuliny są identyczne. Te cztery łańcuchy polipeptydowe są utrzymywane razem przez siły niekowalencyjne i kowalencyjne międzyłańcuchowe mostki disiarczkowe.

Fig. 9.2A i B: Podstawowa struktura immunoglobuliny o czterech łańcuchach.

(A) Schemat ideowy 4 podstawowych struktur łańcuchowych, (B) Schemat ideowy łańcuchów ciężkich i łańcuchów lekkich w immunoglobulinie. Aminokwasy składają się na domeny. Każda domena składa się z około 110 aminokwasów i wewnątrzłańcuchowego wiązania dwusiarczkowego

Każdy polipeptyd łańcucha ciężkiego i lekkiego składa się w regiony globularne, zwane domenami. Każda domena może zawierać od 100 do 110 aminokwasów i jedno wewnątrzłańcuchowe wiązanie dwusiarczkowe. Łańcuch ciężki ma 4 lub 5 domen, podczas gdy łańcuch lekki ma 2 domeny.

Stały i zmienny region immunoglobuliny:

Pomiędzy różnymi cząsteczkami immunoglobulin sekwencje aminokwasowe w N-końcowej domenie zmieniają się w szerokim zakresie, a zatem domena N-końcowa jest nazywana regionem zmiennym, w skrócie VH lub VL (region zmienny VH w ciężkim łańcuchu; region zmienny VL; w lekkim łańcuchu). Z drugiej strony, sekwencje aminokwasowe w pozostałych domenach są względnie stałe i stąd nazywane regionem stałym, w skrócie C H lub C L (region konstytutywny CH łańcucha ciężkiego, region lekki łańcucha CL).

Łańcuch lekki immunoglobuliny ma jeden stały i jeden region zmienny. Łańcuch ciężki ma jeden region zmienny ( VH ) i 3 lub 4 regiony stałe (C H 1, C H 2, C H 3, C H 4) rozpoczynające się od domeny znajdującej się obok VH .

Immunoglobulina ma ogólną konfigurację w kształcie "Y", patrząc schematycznie. Ciężkie i lekkie łańcuchy są wyrównane równolegle. Jedna domena VH znajduje się bezpośrednio obok domeny VL i ta para ( VH i VL ) razem tworzą pojedyncze miejsce wiążące antygen. Druga para domen VH i VL tworzy kolejne miejsce wiążące antygen.

Tak więc jedna immunoglobulina ma dwa miejsca wiążące antygen. Stąd uważa się, że immunoglobulina jest dwuwartościowa w odniesieniu do wiązania antygenu. Ponadto dwa miejsca wiążące antygen w immunoglobulinie są identyczne pod względem swoistości antygenowej (tj. Oba miejsca wiążące antygen cząsteczki immunoglobuliny wiążą się z podobnymi antygenami).

Miejsce wiążące antygen immunoglobuliny znajduje się w regionie zmiennym. Wiązanie immunoglobuliny z antygenem jest głównym wydarzeniem, które doprowadzi do ostatecznej eliminacji antygenu.

Immunoglobulina łączy się tylko z antygenem, który wyzwalał jego produkcję i nie łączy się z innymi antygenami. Jest to określane jako swoistość antygenowa immunoglobuliny. Swoistość antygenową immunoglobuliny określa się za pomocą połączonych sekwencji jej miejsc wiązania antygenu w domenach VH i VL.

Wariacje sekwencji aminokwasowych w regionie zmiennym umożliwiają gospodarzowi tworzenie różnych immunoglobulin w celu połączenia z różnymi antygenami. W związku z tym gospodarz może chronić się przed różnymi antygenami dostającymi się do organizmu.

Region zawiasów:

Region zawiasowy jest krótkim segmentem znajdującym się pomiędzy domenami C H 1 i C H 2. Region zawiasowy składa się głównie z cysteiny i proliny. Wiązania dwusiarczkowe między łańcuchami ciężkimi powstają między resztami cysteiny dwóch łańcuchów ciężkich. Ten region jest bardziej podatny na atak enzymatyczny. Łańcuch aminokwasowy w regionie zawiasowym ma luźną strukturę drugorzędową, która umożliwia względnie swobodne poruszanie się dwóch ramion (zawierających miejsca wiążące antygen) immunoglobuliny względem siebie.

J Chain:

Czteruchłańcuchowa podstawowa jednostka immunoglobuliny nazywana jest monomerem. Jeśli immunoglobulina ma więcej niż jedną jednostkę podstawową, nazywa się ją polimerem (ryc. 9.3) (dimer = dwie podstawowe jednostki, pentamer = pięć podstawowych jednostek).

ja. Immunoglobuliny powierzchniowe na komórce B mają zawsze charakter monomeryczny.

ii. Wydzielane immunoglobuliny w płynach ustrojowych należących do klasy IgG, IgD i IgE są również monomerami.

iii. IgM i IgA w płynach ustrojowych na ogół istnieją jako polimery podstawowej cztero-łańcuchowej jednostki.

Uważa się, że dodatkowy łańcuch polipeptydowy zwany łańcuchem J (MW 15000) pomaga w polimeryzacji IgA i IgM.

Hiperzmienny region immunoglobuliny:

N-końcowe domeny łańcucha ciężkiego ( VH ) immunoglobuliny i łańcucha lekkiego ( VL ) są nazywane regionami zmiennymi. Domena regionu zmiennego składa się z około 110 sekwencji aminokwasowych. Chociaż nazywa się to regionem zmiennym, sekwencje aminokwasów w obrębie domeny nie są zmienne. Ekstremalna zmienność sekwencji występuje tylko w pewnych odcinkach zwanych regionami hiperzmiennymi lub regionami determinującymi komplementarność (CDR). Każdy region zmienny ma trzy CDR (CDR1, CDR2 i CDR3), a CDR ma długość około 9-12 aminokwasów. Regiony CDR w regionach hiper-zmiennych są rozdzielone przez stosunkowo niezmienne odcinki sekwencji zwane regionami zrębowymi (długość 15-30 aminokwasów) (Figura 9.4).

Fig. 9.3A do C: Schemat ideowy monomeru, dimeru i pentameru immunoglobuliny.

(A) Dwa identyczne łańcuchy ciężkie i dwa identyczne łańcuchy lekkie tworzą razem podstawową jednostkę immunoglobuliny, znaną jako monomer, (B) Cząsteczka immunoglobuliny składająca się z dwóch podstawowych jednostek (lub dwóch monomerów) połączonych ze sobą łańcuchem J nazywana jest dimerem, i (C) Cząsteczka immunoglobuliny składająca się z pięciu podstawowych jednostek (lub pięciu monomerów) jest nazywana pentamerem

Wiązanie antygenu wiąże się przede wszystkim z aminokwasami w regionie hiperzmiennym. Dlatego sekwencje w regionach hiperzmiennych determinują przede wszystkim swoistość antygenu. Pojedyncze miejsce wiążące antygen jest utworzone przez przeciwstawienie sześciu zmiennych zmiennych hiperzmiennych (tj. Trzech z łańcucha VH i kolejnych trzech z łańcucha VL ).

Rys. 9.4A i B: Schematyczny schemat regionu hiperzmiennego.

(A) N-końcowa domena ciężkiego łańcucha i łańcucha lekkiego immunoglobuliny nazywana jest regionem zmiennym. Każdy region zmienny łańcucha ciężkiego i łańcucha lekkiego składa się z 110 aminokwasów. Całe sekwencje aminokwasów w regionie zmiennym nie są zmienne. Ekstremalna zmienność sekwencji występuje tylko na niektórych krótkich odcinkach sekwencji zwanych regionami hiperzmiennymi lub regionami determinującymi komplementarność (CDR), (B) W każdym łańcuchu są trzy CDR (CDR1, CDR2 i CDR3). Każdy CDR ma około 9-12 aminokwasów. CDR są oddzielone od siebie przez stosunkowo niezmienne fragmenty sekwencji zwane regionami zrębowymi. Każdy region zrębowy składa się z około 15-30 aminokwasów.

Mostki dwusiarczkowe:

W celu utrzymania połączenia czterech łańcuchów polipeptydowych wymagane są mostki disiarczkowe w cząsteczkach Ig.

ja. Łańcuchy H i L w Ig są utrzymywane razem przez międzyłańcuchowe wiązanie dwusiarczkowe.

ii. Międzyłańcuchowe wiązania disiarczkowe utrzymują dwa łańcuchy H razem w immunoglobulinie. Liczba wiązań dwusiarczkowych pomiędzy dwoma łańcuchami H różni się w różnych klasach immunoglobulin (np. Ludzka IgG1 ma dwa mosty, a IgG3 ma piętnaście mostów).

iii. W każdym łańcuchu immunoglobuliny znajduje się również wiele mostków dwusiarczkowych. Te mostki dwusiarczkowe w łańcuchu są nazywane mostami intrachainowymi.