Разнообразие специфичностей антител

Третий и наиболее сложный пример процессов перестройки ДНК связан с организацией иммунной системы млекопитающих и других высших позвоночных. Направленность эволюционного развития иммунной системы определялась необходимостью противостоять инфекции и удалять из организма собственные дефектные клетки, которые могут оказаться раковыми. Иммунная система млекопитающих обладает способностью продуцировать по крайней мере 10 антител с различной специфичностью. Такое разнообразие антител вполне достаточно для того, чтобы обеспечить специфический иммунный ответ по отношению к любой чужеродной молекуле (антигену). Характерно, что антитела к синтетическим антигенам, которые никак не могли фигурировать в эволюционной истории организма, вырабатываются им столь же эффективно, что и антитела к обычным природным антигенам. Антитела продуцируются в крови клетками В-лимфоцитов. Каждый из миллионов покоящихся В-лимфоцитов способен специфически распознавать одну определенную антигенную детерминанту, которая может быть представлена в составе чужеродной молекулы. Присутствие чужеродного [c.237]

РАЗНООБРАЗИЕ СПЕЦИФИЧНОСТЕЙ АНТИТЕЛ [c.231]

Паразитические простейшие и черви значительно крупнее бактерий и вирусов рис. 18.4) и соответственно обладают большим количеством и разнообразием антигенов. Для некоторых видов характерна смена поверхностных антигенов -антигенная изменчивость. Паразиты, имеюшие сложный жизненный цикл, могут экспрессировать некоторые антигены только на определенной стадии развития, вызывая соответствующий специфический иммунный ответ. Так, у малярийных паразитов белковая оболочка спорозоита (инфекционная, или расселительная, стадия, в виде которой плазмодий передается комарами и инфицирует организм-хозяин) вызывает образование специфичных антител, не реагирующих с паразитом на эритроцитарной стадии его цикла развития. Паразитический червь Т. spiralis на раз- [c.337]

Фактор как долго может определяться са.мопроизвольно с помощью молекулярного механизма транскрипции и трансляции ДНК для нас же особый интерес представляют факторы сколько и где . Если сайт (т. е. клеточное окружение развивающейся козетки на пути от нервной пластинки к специализированному органу-мишени) влияет на экспрессию гена, то это предполагает ограничение генетической детерминированности организма. В самом деле, имеются доказательства того, что клетки влияют друг на друга в период развития. Это происходит либо при прямом контакте, молекулярный механизм которого не вполне ясен, либо при выделении химических сигналов, называемых факторами роста нервов. Последние мы будем обсуждать в связи с термином трофизм, а механизм прямого контакта будет показан на примере образования и стабилизации синапсов. Следует отметить, что не только генетическая программа определяет окончательную структуру нейрональной сети, существенно также положение отдельной клетки в пространстве и времени. Именно последнее и помогло сделать следующий вывод геном человека содержит >10 генов, а число синапсов >10 (10 ° нейронов, каждый из которых имеет 10 синапсов, см. выше), так что маловероятно (хотя и нельзя считать совсем невозможным вследствие огромного разнообразия антител, продуцируемых ограниченным числом генов), чтобы специфичность каждого отдельного синапса программировалась определенным участком гена. Мы еще вернемся к этому важному вопросу при рассмотрении синаптогенеза, т. е. процесса образования и стабилизации специфических синапсов. Представляется вполне допустимым, что развитие нервной системы контролируется несколькими факторами генетическим, трофи- [c.319]

Как возникает разнообразие специфичности антител [c.250]

Кажется непостижимым, каким образом иммунная система может предугадать репертуар специфичностей антител, которые потребуются в течение будущей жизни индивида. На самом деле все обстоит иначе. Просто иммунная система производит антитела, способные распознать огромное разнообразие антигенов, еще до встречи с ними. Многие из этих антител никогда не будут востребованы для защиты данного индивида от инфекции. Однако бесчисленное множество па- [c.11]

Сама по себе гипотеза клонального отбора не объясняет в полной мере ни природы разнообразия антител, ни того факта, что качество подгонки антитела и антигена изменяется при повторных встречах. В основе этих свойств иммунной системы могут лежать какие-то другие факторы, тоже обеспечивающие разнообразие и V . В покое В-клетки памяти накапливают мутации, возникающие как в самих У ,-областях, так и в ближайшем их окружении, причем частота этих мутаций в миллион раз превышает частоту спонтанных мутаций в других генах. В результате происходит изменение DR, т. е. изменение антигенной специфичности антитела с уже перестроенной Уц-областью. Иногда сайт связывания изменяется настолько, что антитело вообще теряет свою активность. Но мутационные изменения могут и улучшать соответствие между антителом и антигеном. Тогда при повторном контакте с антигеном активируются преимущественно те В-клетки, которые способны продуцировать наиболее прочно связывающиеся антитела. Поскольку эта система создает клетки, наученные распознавать угрозу повторной инфекции более эффективно, безопасность организма существенно повышается. [c.294]

Основной вопрос, на который очень долго не удавалось получить ответ, состоит в следующем. Что обеспечивает реакцию организма на самые разные антигены Ведь каждый организм готов к выработке антител в ответ практически на любой чужеродный белок, В то же время иммуноглобулины очень специфичны — одна молекула, как правило, узнает только вполне определенный белок и теряет способность узнавать, если в молекулу белка внести минимальные изменения. Чтобы обеспечить одновременно и огромную специфичность и разнообразие иммунных реакций, организм держит наготове массу лимфоцитов, способных вырабатывать различные антитела. Их в каждом организме великое разнообразие — многие миллионы. [c.83]

Благодаря своему поразительному разнообразию по специфичности центров связывания антигена антитела обеспечивают распознавание миллионов различных антигенов, встречающихся в окружающей среде. Кроме того, у антител каждого класса имеется характерная эффектор-ная область молекулы например, IgE может связываться с F -рецепторами тучных клеток, тогда как IgG способен присоединяться к фагоцитам. Подсчитано, что структурных вариантов антител [c.129]

Каждый из источников разнообразия антител может функционировать совместно с любым другим, поэтому возможности увеличения вариантов специфичности возрастают на каждом следующем этапе продукции иммуноглобулинов. [c.140]

Вернемся к проблеме различения своего и не-своего. Мы уже говорили, что для различения своего и не-своего антитела должны быть специфичными. Таким образом, для того чтобы отличать огромный внутренний мир молекул от внешнего мира (а некоторые химические характеристики этих миров одинаковы), эволюция обеспечила ошеломляющее разнообразие моле- [c.98]

Гипотеза соматических гипермутаций. Согласно этой модели, разнообразие возникает в результате точковых мутаций одного-единстве иного гена вариабельной области данного подкласса. Однако только необычайно высокая частота мутаций могла бы создать на протяжении жизни индивидуума все разнообразие специфичности антител. Было высказано предположение, что в клетках, продуцирующих антитела (или в соответствующих клетках-предше-ственниках), увеличение скорости мутаций обеспечивается механизмом репарации ДНК, действие которого в данном случае направлено на производство ошибок. [c.250]

Обсуждаемая проблема имеет по крайней мере еще два важных аспекта. Теоретический аспект состоит в том, что разнообразие антител в отношении их специфичности (равно как и разнообразие специфичности антигенсвязывающих рецепторов лимфоцитов), очевидно, существенно больше числа структурных генов для вариабельных районов легкой и тяжелой цепей, так как в структуре каждого из них закодирована, по-видимому, структура участков, комплементарных нескольким неродственным по строению детерминантным группам. [c.102]

Расширение репертуара специфичности антител имело решающее значение в эволюции позвоночных, причем у разных групп животных оно было достигнуто различными путями. Так например, у пластиножаберных рыб, к которым относятся акулы и скаты, разнообразие генов тяжелых цепей создается примерно так же, как и разнообразие легких цепей Х-типа у мыши. Основная единица Ун-Он1—Dн2-Jн- н в геноме этих рыб повторена многократно, но, за исключением перестроек внутри каждой такой единицы, все формы свободной рекомбинации между различными генными сегментами отсутствуют. [c.140]

Разнообразие этих рецепторов (и клонов лимфоцитов) огромно число различных рецепторов составляет величину порядка миллиона, так что практически на любой чужеродный биополимер (антиген) находится соответствующий ему рецептор. Зрелые В-лимфоциты, не соприкасавшиеся со своими антигенами (их называют девственными лимфоцитами), не делятся. Однако контакт с антигеном, например с бактериальным полисахаридом, служит сигналом для целой цепи событий. В-Лимфоцит после этого трансформируется в плазматическую клетку и начинает делиться. Общее количество клеток данного клона резко возрастает они начинают продуцировать и секрети-ровать в кровь и лимфу большие количества свойственных этому клону иммуноглобулинов, т. е. антител, специфичных к данному антигену. Антитела реагируют с соответствующими антигенами в растворе, что приводит к их осаждению, и с теми же антигенами на поверхности бактериальной клетки. Таким образом происходят удаление [c.157]

Все разнообразие биологически активных молекул и их аналогов, которые могут быть использованы в качестве лигандов, не поддается перечислению. Тем не менее имеет смысл назвать некоторые (иногда очень широкие, а иногда ограниченные) группы веществ и даже индивидуальные вещества, чаще других используемые в качестве лигандов. Всем им свойственна определенная биоспецифичность — индивидуальная или групповая. Под первой будем понимать строгую взаимную специфичность ( сродство ) двух молекул, например антигена и антитела под второй — такой вид биоспецифического взаимодействия, когда лиганд может связывать целую группу родственных в этом смысле веществ. Примером может служить никотинаденин-нуклеотид, взаимодействующий со всеми ферментами, для которых он является коферментом. [c.361]

В геноме имеется множество У-генов, некоторое количество J- и D-генов и по одному гену каждого субкласса тяжелых ц пей. Как следствие такого не совсем обычного способа кодирования иммуноглобулиновых молекул возникает возможность появления громадного разнообразия антител с различающимся строением и свойствами. Действительно, в результате перестройки генома получаются всевозможные комбинации указанных генов, что приводит к созданию молекул, каждая из которых обладает уникальной структурой. Строение (и значит, специфичность) активного центра варьируется в зависимости от строения образующих его У - и У -обла-стей, а также сочетания их с разными J- и D-участками. [c.217]

Если в животный организм попадает или вводится, минуя пищеварительный тракт, чужеродный белок, то в организме начинается образование так называемых антител, которые можно через некоторое время обнаружить в кровяной плазме. Вещество, которое вызывает образование антител, называется антигеном и часто обладает свойством давать с ними нерастворимый осадок. Возникшее под действием антигена антитело является настолько специфичным, что оно вступает в реакцию только с антигеном, но не с другими белками. Наступление реакции антиген — антитело можно доказать также и другими методами. Все это говорит о весьма большом разнообразии видов белковых молекул. Туппи (1959) полагает, что число их достигает одного миллиарда. [c.87]

Большое разнообразие макромолекул, изучаемых с помощью антител, включает не только естественные продукты животных н растений, но, и продукты микробного происхождения, и синтетические вещества. Приготовление поликлональной антисыворотки к определенным молекулам может включать предварительную очистку, если нельзя получить очищенный коммерческий препарат. Для компонентов клеточной поверхности современный подход — это получение моноклональных антител требуемой специфичности при этом решается проблема очистки иммуногена (см. гл. 3). С другой стороны, с помощью уже существующих антител можно очистить компоненты клеточной поверхности, а также проводить обогащение клеток, экспрессирующих антиген-мишень. Эти подходы обсуждены в гл. 5. Метод экстракции имеет большое значение в тех случаях, когда необходимо получить полиспецифическую антисыворотку к смеси иммуногенов, например экстрагированных клеточных мембран, гомогенатов тканей, разрушенных ультразвуком бактерий, вирусов и паразитов. Невозможно в этой главе привести детальное руководство по экстракции и очистке огромного разнообразия иммуногенов. Существует специальная литература, посвященная методам получения углеводных, бактериальных, вирусных, грибковых и паразитарных антигенов [21]. Очистка с помощью аффинной хроматографии описана в гл. 5, а приготовление иммуноглобулинов [c.50]

Такие антисыворотки используются для изучения кампонен-тов смесн антигенов, а также как контрольные реагенты при определении индивидуальных молекул. При получении таких антиоывороток важно достичь максимального разнообразия иммунного ответа и такого баланса титров антител с разной специфичностью, чтобы при использовании одной концентрации можно было выявить (в ИЭФ или двумерном ИЭФ) многочисленные антигены, составляющие смесь. Применяя в качестве исходного материала экстракт бактерий или паразитов, элюат клеточной мембраны или цельную сыворотку, которые содержат антигены в разной концентрации и с различной иммуногенностью, трудно получить сбалансированную антисыворотку, выявляющую антигены небольшой мол. массы, поскольку преимущественно будут образовываться антитела к большим молекулам. Может возникнуть необходимость в раз- [c.79]

Способность иммунной системы распознавать антигены целиком зависит от антител, синтезируемых В-клетками, и антигенсвязывающих рецепторов, экспрессируемых Т-клетками. Обе эти клеточные популяции способны распознать мно-жестю разнообразных антигенов, но разными путями. Хотя антитела отличаются от Т-клеточных рецепторов (ТкР), разнообразие антигенной специфичности тех и других формируют весьма сходные механизмы, которые и будут рассмотрены вданной главе. [c.129]

Однако еще оставался без ответа вопрос об источниках разнообразия антител. Теоретическое допущение о существовании своего особого гена для антител каждой из множества специфичностей немедленно открыло другую проблему. Половина аминокислотной последовательности любой легкой и четверть любой тяжелой цепи иммуноглобулинов всегда вариабельна, а остальная часть константна. Каким образом в случае предполагаемого множества генов антител возможно сохранение неизменной последовательности в константных областях иммуноглобулиновых цепей На этот вопрос ответили Драйер и Беннетт, предположив, что вариабельные и константные области кодируются отдельными генами, причем существует множество генов для вариабельных (V) и один или весьма ограниченное число генов для константных (С) областей. Теперь оставалось только объяснить источник многообразия вариабельных областей Основой для этого стала идея соматического мутагенеза, согласно которой из относительно небольшого числа гаметных генов (гены зародышевой линии) в течение жизни индивида возникает множество модифицированных, т. е. подвергшихся мутациям генов. Кроме того, было высказано предположение, что полный У-ген может появляться в результате рекомбинации ряда генных сегментов. При разрезании и соединении фрагментов ДНК между ними могут встраиваться добавочные нуклеотиды, создавая дополнительную вариабельность, названную N-peгиoнaльнoй, поскольку новая нуклетидная последовательность отличается от гаметной. Вместо мутаций источником разнообразия вариабельных областей могла бы служить, как предполагалось, генная конверсия с участием набора [c.130]

Переключение изотипа происходит главным образом в процессе пролиферации В-клеток. однако может иметь место и во время ранней клональной экспансии и созревания В-клеток, еще до их встречи с экзогенным антигеном (рис. 2. IS). Об этом свидетельствует тот факт, что некоторые потомки незрелых В-клеток синтезируют антитела, принадлежащие к другим классам иммуноглобулинов, в том числе IgG и IgA. Дальнейшая дифференцировка В-клеток приводит к синтезу поверхностных IgD — класса антител, присутствующего почти исключительно на мембране В-клеток. Разные классы sIg на одной и той же В-клетке обладают одинаковой антигенной специфичностью, т. е. представляют одну и ту же V-область генов, хотя позднее, уже после переключения, в результате соматических мутаций может формироваться и дополнительное разнообразие sIg в пределах одного и того же клона. Данные о том, что переключение класса иммуноглобулинов возможно и без воздействия антигена, были получены в опытах на позвоночных, развивающихся в гнотобиотической (практически стерильной) среде, т. е. в условиях, резко ограничивающих возможность попадания в организм экзогенных антигенов. [c.233]

Разнообразие и специфичность иммунных систем определяются двумя их замечательными свойствами. Во-первых, иммунная система способна различать свое (химические структуры, свойственные данному организму) и чужое. Именно этим обусловливается отторжение трансплантированных клеток и тканей. Аутонммуннтет (т.е. нарушение толерантности к собственным антигенам) встречается редко и обычно бывает связан с определенными патологическими состояниями. Во-вторых, иммунная система обладает памятью, т. е. организм вырабатывает антитела более эффективно и быстро, если встречается с антигенами во второй раз даже спустя много лет. [c.283]

Этот ключевой вопрос был поставлен работами Ландштейнера. Его эксперименты в этой области менее известны неспециалистам, чем открытие системы ABO, хотя они и привели к далеко идущим выводам. Эксперименты Ландштейнера показали гигантский размах разнообразия антител, которые можно получить у лабораторных животных. Превосходный химик, он присоединял мелкие искусственно синтезированные молекулы сложных углеродных колец (например, производных бензола) к белковым антигенам разных типов и демонстрировал образование специфических антител к ним у лабораторных кроликов и мышей. Эти мелкие молекулы (гаптены) сами по себе обычно не вызывали образования антител. Однако будучи присоединенными к белковому носителю, они образовывали гаптен-бел-ковые комплексы, которые становились мощными антигенами, вызывающими образование антител, специфичных и кгаптено-вой части, и — еще больше — к белковой. [c.72]

Отталкиваясь от клонально-селекционной теории, Тед Стил и Боб Бландэн стали изучать механизм эволюции генов антител. Эта новая область иммунологии исследует генетические особенности процессов, обеспечивающих разнообразие антител и созревание аффинности. С конца 1970-х гг. становится все больше известно об уникальной системе генов Ig и ТкР. Сейчас мы уже много знаем о структуре последовательностей ДНК этих генов. Мы можем объяснить, почему одна клетка производит антитела одной специфичности, и как мутация порождает новое антитело. Именно это делает иммунную систему способной продуцировать антитела высокой аффинности ко многим тысячам новых антигенов. [c.97]

Изотипические детерминанты располагаются в С-части Н- и L-цепей и служат для дифференцировки иммуноглобулинов на классы и подклассы. Аллотипические детерминанты отражают внутривидовые антигенные различия иммуноглобулинов, а идиотипические детерминанты — индивидуальные различия в строении активного центра. Следовательно, имеется огромное разнообразие иммуноглобулинов, различающихся по типу антигенных детерминант. В зависимости от изотипов существует 5 классов и множество подклассов от аллотипов — только у Н-цепей известно до 20 разновидностей с учетом идиотипов, т. е. строения активного центра, антитела различаются не только в классах и подклассах, но даже в аллотипах. Этим определяются множественность антител и их специфичность по отношению ко всему многообразию антигенов, существующих в природе. Число вариаций активных центров антител огромно, практически беспредельно, так как оно определяется числом Н- и L-цепей, их вариантами (аллотипами) и особенно идиотипическим разнообразием активных центров. Такое различие закреплено генетически и осуществляется в процессе формирования активных центров в зависимости от специфичности активного центра антигена. Иммуноглобулиновая молекула кодируется тремя группами генов. Одна группа кодирует Н-цепь любого класса, другая — L-цепь к-типа и третья — L-цепь я.-типа. [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология