В качестве модели для детального изучения наследуемых перекрестно-реагирующих идиотипов, в частности их тонкой структуры и серологических свойств, были использованы антитела к гаптену /г-азофениларсонату, которыебыли синтезированы мышами линии A/J. На рис. 7.30 приведена аминокислот-ная последовательность пяти моноклональных антител, из которых четыре име¬ли перекрестно-реагирующий идиотип, а у одного он не выявлялся вообще. Согласно этим данным, антитела, связывающие один и тот же гаптен и, кро¬ме того, обладающие перекрестно-реагирующим идиотипом, имеют очень сход-ную аминокислотную последовательность. В других опытах было выявлено значительное сходство между первичной структурой тяжелых цепей этих же антител. Оказалось, что одинаковыми являются не только остатки каркасных участков, но и гипервариабельные участки (в частности, первый и второй)практически идентичны. Подобное сходство, очевидно, отражает те структурные ограничения, которые накладываются связыванием гаптена и идиотипи ...

J-цепь — это особый полипептид, необходимый, по-видимому, для иници-ирования полимеризации как IgA, так и IgM. Его молекулярная масса равна примерно 15 000, и он построен из остатков 129 аминокислот и одного сложногоуглеводного компонента. Первичная структура J-цепи показана на рис. 7.14. В молекуле имеется много отрицательно заряженных аминокислот и восемь полуцистиновых остатков, участвующих во внутрицепьевых и межцепьевых связях (см. обзор [35]).

J-цепь не имеет гомологии с иммуноглобулинами, и кодирующий ее ген расположен в хромосоме, не содержащей генов иммуноглобулинов [36]. У по-лимерных молекул IgM и IgA J-цепь одинакова, причем в каждой из них имеет-ся лишь по одной J-цепи, прикрепленной к С-концевому остатку цистина альфа-или мю-цепи. Вначале полагали, что полимеризация осуществляется серией
последовательных дисульфидных обменов. Однако в настоящее время известен полимеризующий фермент, связанный с мембранами активированных В-клеток, но отсутствующий у п ...

Различия в положении дисульфидных связей между классами тяжелых цепей заключаются в неодинаковой локализации мостика между тяжелыми и легкими цепями, наличии и расположении добавочных внутрицепьевых и внутрисубъединичных мостиков, а также в числе и локализации связей между тяжелыми цепями в шарнирной области. На рис. 7.19 дана схема всех этих связей. Следует, однако, заметить, что локализация некоторых из них точно еще не доказана.

Способность дисульфидных связей к восстановлению также неодинакова. Она зависит от конформации восстанавливаемой молекулы и доступности ди-сульфидных связей для восстановления. Легче всего, как правило, разрываются связи между субъединицами (мономерами). Для этого можно использовать сла-бые восстановители, например цистеин или 2-меркаптоэтаноламин, хотя могут применяться также и низкие концентрации 2-меркаптоэтанола или дитиотреи-тола. Для разрыва межцепьевых связей необходимо брать более сильные восста¬новители, такие, как 2-меркаптоэтанол ил ...

Классы иммуноглобулинов значительно различаются по числу и локали-зации углеводных групп. Однако ряд олигосахаридов располагается в гомоло-гичных положениях, как правило, между доменами или на их поверхности. Углеводы обычно прикреплены к постоянным областям тяжелых цепей, за исключением редких случаев, когда акцепторный трипептид Asn-X-Ser (Thr) имеется и в вариабельных областях.
Расположение углеводных групп семи тяжелых цепей показано на рис. 7.20. Гомология в прикреплении углеводных компонентов отмечена зачерненными прямоугольниками. Торано и др. [591 описали пять гомологичных положений иммуноглобулинов человека: а) в первом константном домене сс2, а и е; б) перед шарниром у а2 А2т(2) и е (в Се2); в) в шарнирной области (GalN-компоненты найдены в al- и 6-цепях, GlcN-компоненты — в ц-цепях); г) 40 остатков в пер¬вом домене Fc-области в yl-, 6-, i- и е-цепях, т. е. в Gv2, С62, С^З, Сс3; в гамма-цепях этот углевод разделяет два С72-домена (рис. 7.9); д) 14 остатков от карбок- ...

Сегмент тяжелых ценей, соединяющий Fd-часть (VH + Сн1) с Fc-частью молекулы, называется шарнирной областью. У гамма-, альфа- и дельта-цепей шарнирные области не похожи на домены. Вторые домены константных областей у мю- и эпсилон-цепей напоминают шарнирные области и, возможно, служат их предшественником. Так, конформационная лабильность в С^-домене выявляется при инкубации IgM с протеолитическими ферментами как при денатурирующихтак и неденатурирующих условиях. При этом можно получить Fab- и Fc-фраг-менты, однако середина тяжелой цепи при протеолизе разрушается.

У каждого класса тяжелых цепей шарнирная область имеет своеобразное строение и заметно отличается даже у представителей разных подклассов (табл. 7.3). Структурные особенности каждой из шарнирных областей уже об-суждались. Здесь же следует лишь упомянуть, что они представляют собой самую вариабельную часть тяжелых цепей и, следовательно, обусловливают функциональные различия между классами иммуноглобулинов, либо н ...

Как уже указывалось в начале этой главы, молекулы иммуноглобулинов специфически связывают чужеродные молекулы, обусловливая таким путем их инактивацию и (или) удаление из организма. Доменная гипотеза явилась очень важным этапом в разгадке структурно-функциональных взаимоотношений у иммуноглобулинов. Согласно ей, каждый из возникших независимо доменов должен быть ответствен за ту или иную биологическую активность, и наобо-рот, определенные биологические или эффекторные функции выполняются лишь одним из доменов. Только немногие свойства молекул антител, если таковые вообще имеются, обусловлены взаимодействием доменов. Сам факт таких взаи¬модействий стал известен в последние годы, как и очевидное существование передачи сигнала между вариабельными и константными областями. Однако, за немногими исключениями, большинство свойств иммуноглобулиновых моле¬кул все же приписывается тому или иному отдельному домену. Эксперименты, подтверждающие это положение, стали возможными благодаря определенны ...

Основная функция молекул иммуноглобулинов сводится к специфическому связыванию с чужеродными молекулами (антигенами), обусловливающими инактивацию и (или) удаление токсина, микроорганизма, паразита или каких-либо веществ из организма. Обеспечивается это способностью микроорганизма индуцировать образование множества сходных по структуре, но инди¬видуально отличных молекул иммуноглобулинов. Одним из самых выдающихся достижений молекулярной биологии за последние 25 лет было выяснение стро¬ения иммуноглобулинов. Это в свою очередь обеспечило значительные успехи в изучении зависимости между структурой и функцией белков и организации генов иммуноглобулинов. В этой главе обобщены современные представления о строении иммуноглобулинов. В качестве примера в большинстве случаев используются данные о молекулах иммуноглобулинов человека, поскольку именно соединения этого класса изучены наиболее полно. Однако обсуждаются также данные об иммуноглобулинах мыши и других видов животных.

М ...

Основные принципы построения пептидных цепей иммуноглобулинов были выяснены впервые в нескольких лабораториях при изучении первичной струк-туры легких цепей. Как выше уже упоминалось, каппа- и лямбда-цепи можно разделить на аминоконцевые вариабельные области (положения 1—108) и на кар-боксиконцевую, или константную, область (положения 109—214). Перваясильно различается у разных белков, тогда как вторая почти одинакова у бел¬ков одного изотипа. Легкие цепи можно разделить на подгруппы согласно пер¬вичной структуре их вариабельных областей.

У каппа-цепей иммуноглобулинов человека различают подгруппы с разными аминокислотными последовательностями аминоконцевых 108 остатков i V-области. Для иллюстрации на рис. 7.23 приведены лишь первые 25 остатков. Эти последовательности были установлены в результате изучения первичной структуры более чем 100 вариабельных областей каппа-цепей человека. Сле¬дует отметить, что в некоторых положениях (2, 5, 6, 7, 8, 11, 16, 23, 24) ...

Еще в 1966 г. Хилл и др. [61] предположили, что в ходе эволюции белков семейства иммуноглобулинов происходила дупликация генов. Анализируя пер¬вую полученную последовательность аминокислот одного иммуноглобулина, Эдельман и Голл [62] в 1969 г. выдвинули предположение, что иммуноглобули¬ны построены из дискретных гомологичных субъединиц (доменов), каждая из которых возникла от общего предшественника и затем эволюционировала в направлении выполнения определенной биологической функции (табл. 7.4).
Гены вариабельных областей дивергировали относительно рано от генов константных областей. На основе различной интерпретации данных о гомологии можно построить различающиеся варианты схемы эволюции генов константных областей тяжелых цепей (рис. 7.22) [58, 63]. Предковый ген, коди¬рующий белок, равный по размеру домену, на первом этапе дуплицировался, и дупликация повторялась на этапах 2 и 3, что привело к появлению первичной тяжелой цепи. Последняя затем дуплицировалась с образованием пред ...

Первичная структура доменов константных областей пяти классов тяжелых цепей показана на рис. 7.21. Последовательности аминокислот здесь располо¬жены так, чтобы была получена максимальная гомология; гомологичные сег¬менты с бета-складчатостью обозначены согласно схеме Эдмундсона и др. [6]. Наибольшее внимание привлекают остатки, одинаковые для всех классов. В СН1 имеется 10 инвариантных положений, восемь — в первом домене Fc и девять — в карбоксиконцевом домене. Два цистеина, образующие дисульфид-ную связь, и триптофан, расположенный на расстоянии 14—16 остатков от пер¬вого цистеина, присутствуют всегда и, по-видимому, формируют ядро домена в процессе свертывания цепи. Другие малоизменчивые остатки расположены главным образом в сегментах, формирующих бета-складчатость. Замены в этих сегментах обычно наблюдаются между парами сходных по свойствам аминокис¬лот. У сегментов, занимающих края бета-складчатых слоев (обозначенных как 4-4 и 3-3, рис. 7.3), гомологичны лишь отдельные, разбросанны ...