Антитела, или иммуноглобулины, представляют собой гликопротеины,
продуцируемые В-лимфоцитами, которые играют ключевую роль в
специфическом иммунном ответе организма. Они обеспечивают распознавание
антигенов и их нейтрализацию, а также опосредуют различные эффекторные
функции иммунной системы.
Структура антител
Антитело состоит из двух идентичных тяжёлых (H) и двух лёгких (L)
полипептидных цепей, соединённых дисульфидными связями. Каждая цепь
имеет несколько доменов, обеспечивающих специфические функции:
- Переменные домены (V) – находятся на N-конце
тяжёлых и лёгких цепей и формируют антиген-связывающий участок (Fab).
Они ответственны за высокоспецифическое распознавание антигенов. В
переменных доменах наблюдается высокая степень вариабельности
аминокислот, что обеспечивает разнообразие антител и возможность
связывания широкого спектра антигенов.
- Постоянные домены (C) – присутствуют в тяжёлых и
лёгких цепях и формируют Fc-фрагмент антитела. Fc-участок определяет
класс иммуноглобулина и участвует во взаимодействии с клеточными
рецепторами и компонентами комплемента.
- Гибкие участки (hinge-region) – соединяют Fab и
Fc-фрагменты, обеспечивая пространственную ориентацию
антиген-связывающих сайтов и повышая подвижность для эффективного
связывания антигена.
Структура антител дополнительно стабилизирована гликозилированием,
которое влияет на стабильность, растворимость и эффекторы функции
иммуноглобулинов.
Классификация антител
Антитела делятся на несколько классов (изотипов) по структуре тяжёлых
цепей, каждый из которых выполняет специфические функции:
- IgG – основной изотип плазмы, обладает способностью
к активации комплемента, опсонизации и нейтрализации токсинов.
Разделяется на подклассы (IgG1–IgG4) с различной эффективностью
эффекторных функций.
- IgA – преобладает в слизистых секретах,
обеспечивает защиту эпителиальных барьеров, участвует в формировании
муциновых комплексов и препятствует адгезии микроорганизмов.
- IgM – первый изотип, продуцируемый при первичном
иммунном ответе; существует в виде пентамера, что повышает авидность
связывания антигена и активирует классический путь комплемента.
- IgE – участвует в аллергических реакциях и защите
от паразитарных инфекций, связываясь с Fcε-рецепторами на тучных клетках
и базофилах.
- IgD – экспрессируется на поверхности незрелых
В-лимфоцитов и участвует в регуляции их активации и
дифференцировки.
Механизмы действия антител
Антитела реализуют свои эффекты через несколько ключевых
механизмов:
- Нейтрализация антигенов – антитела связываются с
токсинами или вирусными частицами, препятствуя их взаимодействию с
клеточными рецепторами.
- Опсонизация – антитела покрывают микроорганизмы,
облегчая их распознавание и фагоцитоз макрофагами и нейтрофилами через
Fc-рецепторы.
- Активация комплемента – Fc-участки антител
взаимодействуют с компонентами системы комплемента, приводя к лизису
микроорганизмов и усилению воспалительной реакции.
- Антиген-презентирующие функции – комплексы
антиген–антитело способствуют захвату антигена дендритными клетками и
макрофагами, стимулируя адаптивный иммунный ответ.
- Антибактериальные и антипаразитарные эффекты –
специфические антитела связываются с поверхностными антигенами
патогенов, блокируя их адгезию и распространение в организме.
Специфичность и разнообразие
Разнообразие антител обеспечивается комбинированным переставлением
генов V(D)J в В-лимфоцитах, а также соматической гипermutацией, что
позволяет формировать антитела с высокой афинностью к антигенам. Это
обеспечивает возможность распознавания практически бесконечного
множества чужеродных молекул.
Биофармакологические
и терапевтические аспекты
Антитела широко применяются в медицине для диагностики, терапии
инфекционных и аутоиммунных заболеваний, а также в онкологии.
Модификация Fc-фрагмента позволяет изменять циркуляцию антител в крови и
усиливать или подавлять иммунные эффекты. Моноклональные антитела,
созданные с использованием гибридомной технологии или рекомбинантной
ДНК, служат высокоспецифичными инструментами для терапии и научных
исследований.
Молекулярные взаимодействия
Связывание антигена с Fab-фрагментом обусловлено множеством
нековалентных взаимодействий: водородными связями, гидрофобными
взаимодействиями, электростатическими взаимодействиями и
ван-дер-ваальсовыми силами. Эти взаимодействия определяют высокую
афинность и специфичность антител к антигену, а также способность к
конкурентному ингибированию функциональных участков чужеродных
молекул.
Ключевым свойством антител является их способность адаптироваться к
различным антигенам при минимальных изменениях констант связывания, что
обеспечивает гибкость иммунного ответа при встрече с новыми
патогенами.