Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985

Биомолекулы
Белки: ковалентная структура и биологические функции
Различия между гомологичными белками можно выявить по иммунной реакции

То, что гомологичные белки из разных видов обычно не идентичны, обнаруживается также при изучении особого класса белков, называемых антителами или иммуноглобулинами. Молекулы антител появляются у позвоночных в сыворотке крови и отдельных тканях в ответ на инъекцию антигена - белка или какого-то другого высокомолекулярного соединения, чужеродного для данного вида. Каждый чужеродный белок вызывает образование антител только одного определенного типа. Подобная реакция организма, высокоспецифическая по отношению к инъецированному белку, называется иммунным ответом или иммунной реакцией; она составляет основу целой научной области - иммунологии. Молекулы антител, формирующиеся в специализированных клетках - лимфоцитах, способны соединяться с молекулами антигенов, вызвавшими их появление, в результате чего образуется комплекс антиген - антитело. Иммунитет к инфекционным болезням во многих случаях можно создать путем инъекции очень малых количеств некоторых макромолекулярных компонентов (т.е. антигенов), входящих в состав микроорганизма или вируса-возбудителя данной болезни. При этом в лимфоцитах хозяина вырабатываются антитела к введенным антигенам. Если микроорганизм или вирус, несущий эти антигены, впоследствии вновь проникнет в кровь или лимфу иммунизированного животного, то антитела нейтрализуют или инактивируют его, связавшись с его антигенными компонентами. Способность к иммунному ответу свойственна только позвоночным и, следовательно, возникла на относительно поздних этапах биологической эволюции.

Образование антител можно исследовать количественно с помощью реакции преципитации. Животное, которое служит реципиентом-обычно это кролик,- иммунизируют каким-либо специфическим чужеродным белком, например яичным альбумином из куриных яиц. Затем сыворотку крови иммунизированного животного (антисыворотку), содержащую антитела, смешивают с небольшим количеством антигена, т.е. яичным альбумином. При этом происходит помутнение, так как образуется осадок (преципитат), содержащий комплекс антиген - антитело. Если же с антигеном смешивается сыворотка неиммунизированного животного, никакого осадка не образуется.

Антитела представляют собой молекулы Y-образной формы, состоящие из четырех полипептидных цепей. У них имеются участки связывания антигена, комплементарные определенным химическим структурам в молекуле антигена. Молекула антитела содержит два таких участка связывания, благодаря чему становится возможным образование трехмерной решетки из чередующихся молекул антигена и антитела (рис. 6-15).

Антитела обладают высокой специфичностью в отношении чужеродных белков, вызвавших их образование. Например, антитела, образовавшиеся у кролика в ответ на инъекцию сывороточного альбумина лошади, будут связываться с этим белком, но обычно не связываются с другими белками лошади, допустим с гемоглобином. Вырабатываемые у кролика антитела к сывороточному альбумину лошади лучше всего взаимодействуют именно с этим белком, однако они в значительной мере реагируют и с сывороточным альбумином близкородственных видов, таких, как зебра, корова, свинья и другие копытные, тогда как сывороточный альбумин грызунов, птиц и земноводных дает намного менее выраженную реакцию. Эти наблюдения полностью согласуются с данными об аминокислотных последовательностях гомологичных белков. Они указывают также на то, что специфичность иммунной реакции связана с аминокислотными последовательностями белков. В дальнейшем мы еще обсудим и другие вопросы, касающиеся антител, так как эти белки имеют исключительно важное значение для медицины и с их помощью можно многое узнать о структуре белков и действии генов (гл. 30).

Рис. 6-15. Иммунный ответ и действие антител. Когда чужеродная для данного организма макромолекула (например, молекула белка из какого-то другого вида) попадает в кровь или ткань, она вызывает защитную реакцию, которая называется иммунным ответом. Чужеродная макромолекула, называемая антигеном, связывается с поверхностью лейкоцита особого типа В-лимфоцитом. Эта клетка под воздействием антигена постепенно изменяется и превращается в плазматическую клетку, вырабатывающую большое количество антител против данного антигена. Образованию специфических антител способствуют также другие клетки, называемые Т-лимфоцитами. Антитела, или иммуноглобулины, представляют собой сложные высокомолекулярные белки, молекулы которых состоят из четырех полипептидных цепей и содержат несколько углеводных групп. Они могут специфически связываться с антигеном, вызвавшим образование антител, но не связываются ни с какими друг ими белками. Иммуноглобулины имеют Y-образную форму и содержат два участка для связывания антигена. Антитела вызывают преципитацию (выпадение в осадок) антигена благодаря образованию нерастворимого агрегата со структурой наподобие решетки. Каждый антиген стимулирует образование антител лишь одного определенного типа. Эти антитела распознают н связывают только данный антиген или близкородственные молекулы.