WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |

«1 2 3 Б. Албертс Д. Брей Дж. Льюис М. Рэфф К. Робертс Дж. Уотсон МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ 2-Е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ В 3 томах 3 Перевод с английского канд. ...»

-- [ Страница 6 ] --

В-клеток памяти отвечать на антиген объясняется, в частности, более высоким сродством рецепторов этих клеток к антигену.

В соответствии с этой схемой иммунологическая память создается при первичном ответе в результате того, что 1) пролиферация активированных антигеном виргильных клеток умножает число клеток памяти (экспансия клона);

2) клетки памяти имеют намного большую продолжительность жизни, чем виргильные клетки, и постоянно циркулируют между кровью и вторичными лимфоидными органами;

3) каждая клетка памяти способна более «охотно» отвечать на антиген, чем виргильная клетка. Изменения, происходящие во время первичного ответа, приводят к тому, что большая часть долгоживущих клеток в рециркулирующем пуле лимфоцитов теперь «подогнана» к антигенному окружению животного и готова к немедленному действию.

18.1.9. Отсутствие иммунного ответа на собственные антигены организма обусловлено приобретенной иммунологической толерантностью [9] Как может иммунная система отличать «чужое» от «своего»? Одна из возможностей состоит в том, что животное наследует гены, кодирующие рецепторы для чужих, но не для собственных антигенов, и поэтому его иммунная система генетически запрограммирована таким образом, чтобы отвечать только на чужеродные антигены. Другая возможность состоит в том, что иммунная система первоначально могла быть способна отвечать и на свои, и на чужие антигены, но в раннем периоде развития могла бы «научиться» не отвечать на свои. Было показано, что верна вторая из этих гипотез. Первым свидетельством в пользу этого явилось наблюдение, сделанное в 1945 г. Как правило, при пересадке ткани от одного индивидуума другому трансплантат распознается иммунной системой как чужеродный и отторгается. Оказалось, однако, что этого не происходит при пересадках кожи между дизиготными (развившимися из двух оплодотворенных яйцеклеток, т. е. неидентичны ми) коровами близнецами, которые во время внутриутробного развития могли обмениваться клетками крови вследствие спонтанного сращения их плацент. Эти результаты позднее были воспроизведены на курах (путем соединения кровеносных сосудов двух разных эмбрионов) и на мышах (путем введения новорожденным мышатам клеток селезенки от мышей другой линии - эти клетки выживали в течение большей части жизни мыши-реципиента). В обоих случаях, когда животные становились взрослыми, можно было пересаживать им ткань от временно присоединенной особи или от особи донора, и трансплантат приживался (рис. 18-11), тогда как ткани, пересаженные от других, контрольных животных, отторгались. Таким образом, постоянное присутствие чужих антигенов начиная с того времени, когда иммунная система еще к созрела, приводит к долговременной ареактивности по отношению к этим антигенам. Такое состояние индуцированной антиген-специфической неспособности к иммунному ответу получило название приобретенной иммунологической толерантности.

Есть убедительные данные в пользу того, что неспособность иммунной системы животного реагировать на свои собственные макромолекулы (естественная иммунологическая толерантность) приобретаете тем же самым путем - она не врожденная. Например, нормальные мыши не дают иммунного ответа на свой собственный белок крови - компонент комплемента С5 (разд. 18.5.1). Однако мутантные мыши, у которых нет кодирующего С5 гена (в остальном генетически идентичные нормальным мышам), могут давать иммунную реакцию на этот белок Таким образом, ясно, что иммунная система потенциально способна Рис. 18-11. Показанный здесь кожный лоскут, трансплантированный взрослой белой мыши от взрослой коричневой мыши, выжил в течение многих недель только потому, что белую мышь сделали иммунологически толерантной, введя ей сразу после рождения клетки крови от коричневой мыши.

(С любезного разрешения Leslie Brent, из I. Roitt, Essential Immunology, 6th ed. Oxford, U.K.: Blackwell Scientific, 1988.) реагировать на антигены собственного организма, но «обучается» не делать этого. По крайней мере в некоторых случаях процесс «обучения» включает элиминацию лимфоцитов, реагирующих на «свое» (разд. 18.6.17), но мы не знаем, как она происходит. Полагают, что многие из таких лимфоцитов элиминируются в первичных лимфоидных органах при встрече с антигеном. Подобный отрицательный ответ на антиген мог бы быть обусловлен специфическим окружением в этих органах или исключительной активностью новообразованных лимфоцитов. Возможно, из-за того, что новые реагирующие на «свое» лимфоциты продолжают вырабатываться из стволовых клеток в течение всей жизни, для поддержания естественной толерантности требуется постоянное присутствие «своих» антигенов. Если такой антиген, как С5, удалить, организм животного спустя недели или месяцы снова приобретает способность отвечать на него иммунной реакцией.

Толерантность к собственным антигенам иногда нарушается, что приводит к реакции Т- или В-клеток (или тех и других) на тканевые антигены собственного организма. Примером таких аутоиммунных заболеваний может служить миастения (myasthenia gravis). При этой болезни образуются антитела к ацетилхолиновым рецепторам на волокнах скелетных мышц (разд. 6.4.18);

эти антитела препятствуют нормальному функционированию рецепторов. Такие больные страдают мышечной слабостью и могут умереть из-за недостаточной функции дыхательной мускулатуры.

18.1.10. Иммунологическую толерантность к чужеродным антигенам можно индуцировать и у взрослых животных [10] У взрослого животного создать иммунологическую толерантность к чужеродным антигенам, как правило, гораздо труднее, чем на ранней стадии развития. Но в отношении некоторых антигенов это можно сделать экспериментально, вводя антиген 1) в очень больших дозах, 2) многократно в очень малых дозах, 3) вместе с иммунодепрессантом или 4) внутривенно после химической сшивки антигена с поверхностью В лимфоцитов или ультрацентрифугирования антигена с целью удалить все агрегаты (это делает неэффективными нормальные механизмы презентации антигена, см. разд. 18.6.10). Таким образом, связывание антигена с комплементарными ему рецепторами на Т- или В-лимфоцитах может либо стимулировать лимфоцит к делению и созреванию, в результате чего он превращается в активную клетку или клетку памяти, либо элиминировать или инактивировать лимфоцит, что приводит к толерантности. Молекулярные механизмы, определяющие исход дела, изучены недостаточно. Вызовет ли антиген активацию или индуцирует толерантность, зависит главным образом 1) от степени зрелости лимфоцита, 2) от природы и концентрации антигена и 3) от сложных взаимодействий между лимфоцитами разных классов и между лимфоцитами и специализированными антиген-представляющими клетками, которые будут описаны позже.

Заключение Иммунная система вырабатывалась в процессе эволюции позвоночных для защиты от инфекций. Она состоит из миллионов клонов лимфоцитов. Лимфоциты каждого клона несут на своей поверхности рецептор, позволяющий им связывать ту или иную «антигенную детерминанту»-определенную группировку атомов в молекуле антигена. Существуют два класса лимфоцитов: В-клетки, вырабатывающие антитела, и Т-клетки, которые осуществляют иммунные реакции клеточного типа.

Уже на ранних стадиях своего развития многие лимфоциты, реагирующие с антигенными детерминантами макромолекул собственного организма, элиминируются или инактивируются;

в результате иммунная система в норме реагирует только на чужеродные антигены. Связывание чужеродного антигена с лимфоцитом вызывает иммунный ответ, направленный против этого антигена. При этом некоторые из лимфоцитов размножаются и созревают, превращаясь в долгоживущие клетки памяти, так что при вторичной встрече организма с тем же антигеном иммунный ответ развивается быстрее и оказывается более сильным.

18.2. Функциональные свойства антител [11] Позвоночные животные быстро погибают от инфекции, если они неспособны вырабатывать антитела. Антитела защищают нас от инфекций, инактивируя вирусы или бактериальные токсины и мобилизуя систему комплемента и различные типы лейкоцитов, которые убивают внедрившиеся микроорганизмы и более крупных паразитов. Синтезируемые исключительно В-лимфоцитами, антитела вырабатываются в миллионах разновидностей, каждая со своей аминокислотной последовательностью и своим участком для связывания антигена. В совокупности называемые иммуноглобулинами (сокращенно Ig), они составляют один из главных белковых компонентов крови - по весу примерно 20% суммарного белка плазмы. В этом разделе мы рассмотрим пять классов антител, имеющихся у высших позвоночных, каждый из которых осуществляет после связывания антигена характерный биологический ответ.

18.2.1. Антиген-специфические рецепторы на В-клетках - это молекулы антител [12] Как и предсказывает теория клональной селекции, все молекулы антител, производимые какой-то одной В-клеткой, имеют одинаковый антиген-связывающий участок. Первые антитела, синтезированные вновь образовавшейся клеткой, не секретируются;

вместо этого они встраиваются в плазматическую мембрану, где служат рецепторами для антигена. Каждая В-клетка имеет на своей плазматической мембране приблизительно 105 таких молекул.

Когда антиген присоединяется к молекулам антител на поверхности виргильной В-клетки или В-клетки памяти, это обычно инициирует сложную цепь событий, приводящую к клеточной пролиферации и со- зреванию клеток памяти или активных (секретирующих антитела) клеток. Активные клетки вырабатывают большие количества растворимых (не связанных с мембраной) антител с тем же антиген-связывающим участком, что и у антител на клеточной поверхности, и выделяют эти антитела в кровь. Активные В-клетки могут начать секретировать антитела, будучи еще малыми лимфоцитами, но конечная стадия этого пути дифференцировки - большая плазматическая клетка (см. рис. 18-4, В), которая выделяет антитела со скоростью около молекул в секунду. По-видимому, плазматические клетки используют для производства антител столь значительную часть мощности своего белок-синтезирующего аппарата, что не способны к дальнейшему росту и делению и через несколько дней погибают.

18.2.2. Можно стимулировать выработку антител В-клетками в культуральной чашке [13] В 60-х годах были достигнуты успехи, открывшие новые пути изучения В-клеток.

Первым из них была разработка метода локального гемолиза, который позволил идентифицировать и подсчитывать индивидуальные активные В клетки, вырабатывающие антитела к определенному антигену. В простейшем варианте этого метода берут лимфоциты (обычно из селезенки) у животного, иммунизированного бараньими эритроцитами (БЭ). Их помещают затем в агар вместе с избытком БЭ. В результате на чашке получается «газон» из иммобилизованных БЭ с вкраплением лимфоцитов. В этих условиях клетки не могут передвигаться, но любые выделяемые В-клеткой антитела будут диффундировать и покрывать поверхность всех БЭ, находящихся поблизости. Такие покрытые антителами эритроциты можно лизировать, добавив комплемент (разд. 18.5). Таким образом, присутствие каждой выделяющей антитела клетки обнаруживается по прозрачному пятну («бляшке») в темном слое БЭ. Аналогичный метод можно использовать для подсчета клеток, вырабатывающих антитела к другим антигенам, таким как белки или полисахариды, если присоединить эти антигены к поверхности бараньих эритроцитов.

Вторым важным успехом было установление того факта, что можно заставить В клетки вырабатывать антитела, приводя их в контакт с антигеном в культуре, где можно контролировать взаимодействия клеток и условия среды. В результате удалось выяснить, что для стимуляции секреции антител В-лимфоцитами под действием большинства антигенов необходимы еще Т-лимфоциты и специализированные антиген-представляющие клетки;

происходящие при этом межклеточные взаимодействия будут описаны позже (разд. 18.6.12).

18.2.3. Антитела имеют два идентичных антиген-связывающих участка [11] Простейшие молекулы антител имеют форму буквы Y с двумя идентичными антиген связывающими участками - по одному на конце каждой из двух «ветвей» (рис. 18-12).

Поскольку таких участков два, эти антитела называют бивалентными. Такие антитела могут сшивать молекулы антигена в обширную сеть, если каждая молекула антигена имеет три или большее число антигенных детерминант (рис. 18-13). Достигнув определенных размеров, такая сеть выпадает из раствора. Тенденция больших иммунных комплексов к осаждению (преципитации) удобна для выявления антител и антигенов. Эффективность реакций связывания и сшивания антигена значительно возрастает благодаря гибкому шар- Рис. 18-13. Поскольку антитела имеют два идентичных антиген-связывающих участка, они могут сшивать антигены. Типы образующихся комплексов антиген-антитело зависят от числа антигенных детерминант у антигена. Здесь показано связывание антитела одного вида (моноклонального антитела) с антигенами, имеющими одну, две или три одинаковые антигенные детерминанты. Антигены с двумя детерминантами могут образовывать с антителами небольшие циклические комплексы или линейные цепи, а антигены с тремя или большим числом детерминант могут формировать обширные трехмерные сети, легко выпадающие в осадок.

Рис. 18-14. Шарнирный участок молекулы антитела повышает эффективность связывания молекул антигена и сшивания их друг с другом нирному участку антитела: он позволяет изменять расстояние между двумя антиген-связывающими участками (рис. 18-14).

Защитное действие антител объясняется не просто их способностью связывать антиген. Они выполняют и целый ряд других функций, в которых участвует «хвост» Y-образной молекулы. Эта область молекулы определяет, что произойдет с антигеном, когда он будет связан. Благодаря особенностям биосинтеза иммуноглобулинов антитела с одинаковыми антиген-связывающими участками могут иметь весьма разные «хвостовые» области (разд. 18.4.7), каждая из которых придает антителам особые функциональные свойства, например способность активировать комплемент (разд. 18.5.1) или присоединяться к фагоцитирующим клеткам (разд. 18.2.5).

18.2.4. Молекула антитела состоит из двух идентичных легких цепей и двух идентичных тяжелых цепей [14] Основную структурную единицу в молекуле антитела образуют четыре полипептидные цепи - две идентичные легкие (L-цепи, каждая примерно из 220 аминокислот) и две идентичные тяжелые (Н-цепи, каждая примерно из 440 аминокислот). Все четыре цепи соединены между собой нековалентными и ковалентными (дисульфидными) связями. Молекула состоит из двух одинаковых половинок, имеющих идентичные антиген-связывающие участки;

связывающая антиген поверхность обычно образуется при участии одной L- и одной Н-цепи (рис. 18-15).

Протеолитические ферменты папаин и пепсин расщепляют молекулы антител на различные характерные фрагменты. Папаин дает два отдельных идентичных Fab-фрагмента (Fab - сокращение слов fragment antigen binding), каждый из которых обладает одним антиген связывающим участком, и один Fc-фрагмент (Fc означает «кристаллизующийся фрагмент», от crystallizable). Пепсин дает один крупный F(аb')2 фрагмент, состоящий из двух ковалентно связанных F(аb')-фрагментов (каждый из которых немного больше, чем Fab-фрагмент), и много мелких фрагментов (рис. 18-16). Поскольку F(аb')2-фрагменты бивалентны, они в отличие от моновалентных Fab-фрагментов сохраняют способность сшивать антигены и образовывать преципитаты. Ни один из этих Рис. 18-15. Типичная молекула антитела состоит из двух идентичных тяжелых (Н) и двух идентичных легких (L) цепей.

Обратите внимание, что антиген-связывающие участки формируются за счет комплекса N-концевых областей L-и Н цепей, а «хвостовую» и шарнирную области образуют только Н-цепи. Каждая Н-цепь содержит одну или несколько олигосахаридных (углеводных) цепочек, функция которых не известна.

Рис. 18-16. Фрагменты, образующиеся при расщеплении молекул антител протеолитическими ферментами папаином и пепсином.

фрагментов не обладает другими биологическими свойствами нативных молекул антител, так как не содержит «хвостовой» (Fc) области, ответственной за эти свойства.

18.2.5. Существуют пять классов Н-цепей, каждый со своими особыми биологическими свойствами [11, 15] У высших позвоночных существуют пять классов антител - IgA, IgD, IgE, IgG и IgM, каждый со своим классом Н-цепей,,, и µ, соответственно. Молекулы IgA содержат -цепи, молекулы IgG- -цепи и т.д. (табл. 18-1). Кроме того, имеется ряд подклассов иммуноглобулинов IgG и IgA;

например, у человека существует четыре подкласса IgG (IgGl, IgG2, IgG3 и IgG4), содержащих тяжелые цепи 1, 2, 3 и соответственно. Разные Н-цепи придают шарнирным участкам и «хвостовым» областям антител различную конформацию и определяют характерные свойства каждого класса и подкласса (см. табл. 18-1).

IgM-это всегда первые антитела, продуцируемые развивающимися В-клетками, хотя многие В-клетки со временем переключаются на выработку антител других классов (разд. 18.4.7). Непосредственный предшественник В-клетки, так называемая пре-В-клетка, вначале вырабатывает только µ -цепи и накапливает их. Позднее в клетке начинают синтезироваться и легкие цепи;

они соединяются с µ -цепями, образуя с ними четырехцепочечные молекулы IgM (каждая с двумя µ -цепями и двумя легкими цепями), которые встраиваются в плазматическую мембрану.

Таким образом, клетка приобретает поверхностные рецепторы, с помощью которых она может связать антиген, и с этого момента ее называют виргильным В-лимфоцитом. Многие из виргильных В-клеток вскоре начинают вырабатывать также и поверхностные молекулы IgD, имеющие тот же антиген-связывающий участок, что и молекулы IgM.

IgM - не только первый класс антител, появляющихся на поверхности развивающихся В-клеток;

это также основной класс антител, выделяв- Таблица 18-1. Свойства основных классов антител, образующихся у человека Класс антител Свойства IgM IgD IgG IgA IgE Типы тяжелых цепей µ Типы легких цепей или или. или или или Число четырехцепочечных 5 1 1 1 или 2 единиц Доля от общего количества Ig в 10 < 1 75 15 < крови, % Способность активировать + + + + — + + — — комплемент Прохождение через плаценту — — + — — Связывание с макрофагами и — — + — — нейтрофилами Связывание с тучными клетками и — — — — + базофилами мых в кровь на ранних стадиях первичного иммунного ответа. В секретаруемой форме IgM состоит из пяти четырехцепочечных единиц, так что в общей сложности IgM имеет 10 антиген-связывающих участков Каждый пентамер содержит полипептидную цепь еще одного типа, называемую J цепью (joining chain). J-цепь синтезируется клетками. выделяющими IgM, и ковалентно встраивается между двумя смежными Fc-областями, где она замыкает кольцевую структуру олигомера и препятствует дальнейшей полимеризации (рис. 18-17).

Присоединение антигена к Fab-областям секретируемой пентамерной молекулы IgM индуцирует связывание Fc-областей с первым компонентом системы комплемента и его активацию. Если при этом антиген расположен на поверхности внедряющегося микроорганизма, то в результате активации система комплемента осуществляет биохимическую Рис. 18-17. Пентамерная молекула IgM. Пять субъединиц соединены дисульфидными связями. Единственная J-цепь (мол. масса ~ 15 000), связанная дисульфидными мостиками с двумя тяжелыми µ-цепями, замыкает кольцевую структуру и предотвращает дальнейшую полимеризацию.

J-цепь гомологична одиночному домену Ig (разд. 18.3.3).

Рис. 18-18. Бактерия, покрытая антителами IgG, эффективно фрагоцитируется макрофагом или нейтрофилом с поверхностными рецепторами, способными связывать Fc область молекулы IgG. Связывание покрытой антителами бактерии с этими Fc-рецепторами активирует процесс фагоцитоза (разд. 6.5.14).

атаку, приводящую к гибели микроорганизма (разд. 18.5). Молекулы IgD в отличие от IgM редко секретируются активными В-клетками, и у них не известно никаких функций, кроме роли рецепторов для антигена.

Основной класс иммуноглобулинов, находящихся в крови, составляют IgG, производимые в больших количествах при вторичном иммунном ответе. Помимо активации системы комплемента Fc-область молекул IgG связывается со специфическими рецепторами макрофагов и нейтрофилов. В большой мере благодаря таким Fc-рецепторам эти фагоцитирующие клетки могут связывать, поглощать и разрушать внедрившиеся микроорганизмы, покрытые IgG-антителами, которые были выработаны в ответ на инфекцию (рис. 18-18). Различные типы лейкоцитов, несущие Fc-рецепторы, могут убивать также и покрытые IgG чужеродные эукариотические клетки, не фагоцитируя их. Этот процесс, называемый антителозависимой клеточной цитотоксичностъю, могут осуществлять макрофаги, нейтрофилы и эозинофилы (см. ниже), а также клетки киллеры (К-клетки). Киллеры - это лимфоцитоподобные клетки, специализированные, по-видимому, для убивания аномальных клеток собственного организма (разд. 18.6.4).

Молекулы IgG-единственные антитела, которые могут переходить от матери к плоду через плаценту. Клетки плаценты, соприкасающиеся с материнской кровью, имеют Fc-рецепторы, связывающие молекулы IgG, что обеспечивает их переход в кровеносную систему плода. Антитела сначала поглощаются путем эндоцитоза при участии рецепторов, а затем транспортируются в пузырьках через клетку и выводятся путем экзоцитоза в кровь плода (процесс, называемый трансцитозом, см. разд. 6.5.11). Антитела других классов не связываются с этими рецепторами и поэтому не могут проходить через плаценту.

IgA-основной класс антител в секретах (молоке, слюне, слезах, секретах дыхательных путей и кишечного тракта). Он представлен главным образом четырехцепочечными мономерами (подобно IgG) или же димерами, содержащими одну J-цепь и одну цепь, называемую секреторным компонентом (рис. 18-19). В составе секретов IgA представляет собой димер. Он транспортируется из внеклеточной жидкости в секретируемую жидкость таким же способом, как молекулы IgG-из материнской крови в кровь плода, т. е. путем трансцитоза. В данном случае в транспорте участвуют Fc-рецепторы особого типа, которые имеются на базальной поверхности эпителиальных клеток, выстилающих кишечник, бронхи или протоки молочных, слюнных или слезных желез. Здесь Fc-рецепторы связывают димеры IgA из внеклеточной жидкости (рис. 18-20).

Fc-область молекул IgE связывается с Fc-рецепторами еще одного типа, обладающими необычно высоким сродством к ней (Ка ~ л/моль). Эти рецепторы имеются на поверхности тучных клеток в тка- Рис. 18-19. Строение димерной молекулы антител IgA, содержащихся в секретах (сильно упрощенная схема). В дополнение к двум мономерам IgA, которые связаны одним дисульфидным мостиком между тяжелыми -цепями, комплекс содержит также J-цепь и добавочную полипептидную цепь с мол. массой 70000 дальтон, называемую секреторным компонентом. Как полагают, эта цепь защищает молекулы IgA от переваривания протеолитическими ферментами секретов.

Рис. 18-20. Механизм переноса димерной молекулы IgA через эпителиальную клетку. IgA связывается на базальной поверхности эпителиальной клетки со специализированным трансмембранным белком - Fc-рецептором. Комплексы рецептор-lgA поглощаются путем эндоцитоза при участии этого рецептора, переносятся в пузырьках через цитоплазму эпителиальной клетки и секретируются в проток железы на противоположной стороне клетки путем экзоцитоза. Здесь часть Fc-рецептора, связанная с димером IgA (секреторный компонент), отщепляется от трансмембранного «хвоста», высвобождая таким образом антитело в виде комплекса в проток.

Во внеклеточную жидкость секреторных органов попадают димеры IgA из двух источников: одни вырабатываются в этих же органах плазматическими клетками, секретирующими IgA, а другие образуются в селезенке и лимфатических узлах, откуда переходят в кровяное русло и затем просачиваются из капилляров в разных тканях.

нях и базофилов в крови (разд. 17.5.1), а связанные ими молекулы IgE в свою очередь служат рецепторами для антигена. Присоединение антигена приводит к выделению клетками биологически активных аминов (в особенности гистамина, а у некоторых видов - серотонина) (рис. 18-21). Эти амины вызывают расширение кровеносных сосудов и увеличивают проницаемость их стенок;

они в большой мере ответственны за клинические проявления таких аллергических реакций, как сенная лихорадка, астма и крапивница. Как полагают, при обычных обстоятельствах эти изменения кровеносных сосудов делают область воспаления более доступной для лейкоцитов, антител и компонентов комплемента. Тучные клетки секретируют также факторы, привлекающие и активирующие особый класс лейкоцитов - эозинофилы (разд. 17.5.1), которые могут убивать различного рода паразитов, особенно если те покрыты IgG-антителами.

18.2.6. Антитела могут иметь или -, или,-цепи, но не те и другие В дополнение к пяти классам Н-цепей у высших позвоночных в антителах имеются два типа L-цепей - и, каждый из которых может сочетаться с любой Н-цепью. Отдельная молекула антитела всегда состоит из двух идентичных L-цепей и двух идентичных Н-цепей;

поэтому ее два антиген-связывающих участка всегда совершенно одинаковы. Такая симметрия имеет решающее значение для сшивающей функции секретируемых антител. Поэтому молекула Ig может иметь Рис. 18-21. Тучные клетки (и базофилы) пассивно приобретают поверхностные рецепторы, связывающие антиген. Антитела IgE, выделяемые активными В-лимфоцитами, попадают в ткани и связываются Fc-рецепторами на поверхности тучных клеток, специфически узнающими Fc-область этих антител. Поэтому отдельные тучные клетки (и базофилы) в отличие от В-клеток имеют на своей поверхности антитела с целым рядом различных антиген-связывающих участков. Когда молекула антигена присоединяется к этим мембраносвязанным антителам IgE и тем самым сшивает соседние молекулы IgE, она активирует тучную клетку и та высвобождает гистамин путем экзоцитоза.

L-цепи и, но не ту и другую одновременно. Каких-либо различий в биологической функции этих двух типов L-цепей пока не установлено.

18.2.7. Сила взаимодействия антигена с антителом зависит как от сродства, так и от числа связывающих участков [16] Связывание антигена с антителом, так же как и субстрата с ферментом, обратимо. Оно определяется суммой многих относительно слабых нековалентных взаимодействий, включая гидрофобные и водородные связи, вандерваальсовы силы и ионные взаимодействия. Эти слабые взаимодействия эффективны только в том случае, если молекулы антигена и антитела настолько комплементарны друг другу, что некоторые атомы антигена входят в соответствующие углубления на поверхности антитела. Комплементарные антигену области четырехцепочечной молекулы антитела - это ее два идентичных антиген-связывающих участка;

соответствующая область антигена - его антигенная детерминанта (рис. 18-22).

Большинство антигенных макромолекул имеют много различных детерминант;

если две из них или большее число (как в некоторых полимерах) одинаковы, антиген называют мультивалентным (рис. 18-23).

Обратимую реакцию между антигеном с одной антигенной детерминантой (Аг) и одним антиген-связывающим участком (Ат) можно представить следующим образом:

Аг+Ат АгАт.

Точка равновесия зависит как от концентраций Ат и Аг, так и от силы их взаимодействия. Очевидно, что с увеличением концентрации Аг все большая доля Ат будет ассоциирована с Аг. Силу взаимодействия обычно выражают константой сродства (Ка) (см. рис. 3-7):

Ка = [АгАт]/[Аг][Ат] (выражения в квадратных скобках означают концентрацию каждого из компонентов в состоянии равновесия).

Константу сродства, которую иногда называют константой ассоциации, можно определить, измерив концентрацию свободного Аг, необходимую для заполнения половины антиген-связывающих участков антитела. Когда половина участков заполнена, [АгАт] = [Ат] и Ка = 1/[Аг].

Таким образом, константа сродства антитела к антигену равна величине, Рис. 18-22. Сильно упрощенная схема связывания антигенной детерминанты макромолекулы с антиген-связывающими участками двух различных антител - с высоким и с низким сродством к данному антигену. Антигенная детерминанта удерживается в связывающем участке различными слабыми нековалентными взаимодействиями. Обратите внимание на то, что в образование этого участка обычно вносят вклад как легкая, так и тяжелая цепи молекулы антитела.

Рис. 18-23. Молекулы с множественными антигенными детерминантами. А. Глобулярный белок, имеющий ряд различных антигенных детерминант.

Обратите внимание, что разные области полипептидной цепи могут в свернутой структуре сближаться друг с другом, образуя единую детерминанту на поверхности белка. Б. Полимерная структура с повторяющимися идентичными антигенными детерминантами;

такую молекулу называют мультивалентным антигеном.

обратной концентрации антигена, дающей половину максимального связывания. Обычные значения варьируют в широких пределах - от 5-104 до 1011 л/моль. Константа сродства, при которой молекулу иммуноглобулина перестают рассматривать как антитело к данному антигену, несколько произвольна, однако антитело с Ка ниже 104 вряд ли будет биологически эффективным;

кроме того, маловероятно, что В-клетки с рецепторами, имеющими столь слабое сродство к антигену, будут им активироваться.

Сродство антитела отражает силу взаимодействия антигенной детерминанты с отдельным антиген-связывающим участком, каким бы ни было число таких участков. В отличие от этого общая авидность антитела по отношению к мультивалентному антигену (такому, как полимер с повторяющимися субъединицами) характеризует суммарную силу взаимодействия всех связывающих участков антитела, вместе взятых. Когда мультивалентный антиген взаимодействует более чем с одним антиген-связывающим участком антитела, сила связывания резко возрастает: для того чтобы антиген и антитело могли диссоциировать, все их связи друг с другом должны быть разорваны одновременно. Поэтому типичная молекула IgG при вовлечении в реакцию обоих антиген-связывающих участков будет связываться с мультивалентным антигеном по меньшей мере в 1000 раз сильнее, чем в случае, когда вовлечен лишь один участок.

По той же причине, если сродство отдельных антиген-связывающих участков IgG и IgM одинаково, молекула IgM (имеющая 10 таких участков) проявит несравненно большую авидность к мультивалентному антигену, чем молекула IgG (имеющая 2 участка). Различие в авидности, часто 10000-кратное или больше, весьма важно, так как антитела, образующиеся на ранних стадиях иммунного ответа, обычно обладаю:

значительно меньшим сродством к антигену, чем те, которые вырабатываются позже. (Повышение среднего сродства продуцируемых антител с течением времени после иммунизации называется созреванием сродства - см. разд. 18.4.4.) Благодаря своей высокой общей авидности антитела IgM (основной класс Ig, вырабатываемых в начале иммунного ответа) могут эффективно функционировать даже при низком сродстве отдельных связывающих участков.

Заключение Молекула антитела представляет собой белок, имеющий форму буквы Y с двумя идентичными антиген-связывающими участками на концах боковых ветвей (Fab-областей) и с участками для связывания с компонентами комплемента и/или различными рецепторами клеточной поверхности на «стебельке» (на Fc-области). Антитела защищают позвоночных от инфекций, инактивируя вирусы или бактериальные токсины и мобилизуя комплемент и различные клетки, которые убивают и поглощают внедрившиеся микроорганизмы.

Каждый клон В-клеток вырабатывает молекулы антител с уникальным антиген-связывающим участком. Вначале молекулы встраиваются в плазматическую мембрану клетки, где они служат рецепторами дм антигена. Когда к таким рецепторам присоединяется антиген, В-клетки активируются (обычно с помощью Т-клеток), начинают размножаться и созревают либо в клетки памяти, либо в активные клетки, выделяющие антитела с таким же антиген-связывающим участком, как и у антител встроенных в мембрану.

Каждая молекула антитела составлена из двух идентичных тяжелых (Н) цепей и двух идентичных легких (L) цепей. Как правило, част как Н~, так и L-цепей образуют антиген-связывающие участки. Сущест- вуют пять классов антител (IgA, IgD, IgE, IgG и IgM), имеющие соответственно различные Н-цепи (,,, и µ). Н-цепи образуют также Fc областъ антитела, от которой зависит, какие другие белки будут связываться с антителом, что в свою очередь определяет биологические свойства данного класса антител. С любым классом Н-цепей могут сочетаться L-цепи любого типа ( или ). Тип L-цепи, по-видимому, не влияет на свойства антител.

18.3. Тонкая структура антител Поскольку антитела существуют в столь огромном числе вариантов, в неиммунизированном организме любой из видов антител будет составлять менее миллионной доли всех молекул Ig, имеющихся в крови. Этот факт поставил иммунохимиков перед чрезвычайно сложной проблемой белковой химии: каким образом можно получить достаточное количество какого-либо антитела для определения его аминокислотной последовательности и трехмерной структуры?

Проблема была решена благодаря специфическому свойству опухолевых клеток, образующихся при множественной миеломе - злокачественном заболевании, при котором в костном мозге («миелогенной» ткани) развиваются множественные опухоли. Эти клетки секретируют в кровь большие количества антител одного вида. Такие антитела гомогенны, или моноклональны, поскольку рак обычно начинается с неконтролируемого роста одной-единственной клетки (см. разд. 21.1.2);

в данном случае это плазматическая клетка, вырабатывающая антитела.

Антитело, накапливающееся в крови, называют миеломным белком.

Еще с прошлого столетия известно, что моча больных, страдающих этим заболеванием, часто содержит необычные белки, названные белками Бенс-Джонса по имени английского врача, который их впервые описал. Однако только в 1950-х годах выяснилось, что эти белки представляют собой свободные L-цепи иммуноглобулина. Первоначально детальная структура антитела была определена путем изучения миеломных белков из мочи или крови больных или же белков от мышей, у которых были целенаправленно индуцированы аналогичные формы рака. Впоследствии появилась возможность делать В-клетки, секретирующие антитела, бессмертными путем их слияния с клетками миеломы, не секретирующими антитела. Образующиеся гибридомы стали удобным источником моноклональных антител, которые можно получить против любого желаемого антигена в неограниченном количестве (разд. 4.5.4).

18.3.1. L- и Н-цепи состоят из константной и вариабелыюй областей [11, 14] При сравнении аминокислотных последовательностей множества миеломных белков выявилась поразительная особенность, имеющая важный и неожиданный генетический подтекст. N-концевая часть последовательности как L-, так и Н-цепей изменчива, а С-концевая-постоянна.

Например, если сравнить последовательности большого числа различных миеломных -цепей (каждая длиной около 220 аминокислот), то окажется, что С-концевые половины у них одинаковы или различаются лишь незначительно, тогда как N-концевые половины все разные. Таким образом, L-цепи содержат константную область примерно из 110 аминокислот и вариабельную область такой же длины. N-концевая вариабельная область Н-цепей тоже состоит приблизительно из 110 аминокислот, константная же, в зависимости от класса антител, - из 330 или аминокислот (рис. 18-24).

Именно N-концевые части L- и Н-цепей совместно образуют антиген- Рис. 18-24. Как легкие, так и тяжелые цепи молекул состоят из константной и вариабельной областей. У всех легких цепей данного типа ( или ) вся С-концевая половина имеет одинаковую последовательность аминокислот (иногда с небольшими различиями), тогда как N-концевые половины различны. N-концевые вариабельные области тяжелых и легких цепей сходны по длине (около 110 аминокислотных остатков), тогда как константная область у тяжелых цепей в три-четыре раза (в зависимости от класса антител) длиннее, чем у легких цепей.

связывающий участок, и изменчивость их аминокислотных последовательностей служит структурной основой разнообразия таких участков, В связи с существованием вариабельной и константной областей возникают важные вопросы относительно генетических механизмов образования антител;

их мы обсудим позже. Но еще до того как стало возможным прямое изучение этих вопросов, в результате исследования миеломных белков выяснились другие важные черты структуры антител.

18.3.2. Каждая L- и Н-цепь содержит по три гипервариабельные области, которые совместно формируют антиген связывающий участок [17] Только часть вариабельной области непосредственно участвует в связывании антигена. Этот вывод вначале был сделан в результате оценки максимальных размеров антиген-связывающего участка. Первые измерения, в которых «молекулярными линейками» служили олигомеры разной величины, были проведены на антителах к декстрану - полимеру D-глюкозы. Когда для того, чтобы подавить связывание декстрана с антителами к нему, использовали дисахариды, трисахариды и олигосахариды большей длины, состоящие из остатков глюкозы, то их действие возрастало по мере удлинения цепи приблизительно до шести мономеров;

с олигосахаридами большей длины эффект не увеличивался, Это позволяло предполагать, что наиболее крупные антиген-связывающие участки могут контактировать самое большее с пятью или шестью сахарными остатками антигена. Поэтому казалось крайне маловероятным, что все 220 аминокислот вариабельных областей L- и Н-цепей вносят прямой вклад в построение антиген-связывающего участка.

И действительно, теперь ясно, что связывающий участок антитела формируют всего лишь около 20-30 аминокислотных остатков вариабельной области каждой из цепей. Первым свидетельством в пользу этого явились данные об аминокислотных последовательностях, показавшие, что различия между вариабельными областями как в L-, так и в Н-цепях в основном ограничены тремя небольшими гипервариабельиыми Рис. 18-25. На этой сильно упрощенной схеме показано, как три гипервариабельные области каждой легкой и тяжелой цепи совместно образуют антиген-связывающий участок молекулы антитела. Гипервариабельные области иногда называют областями, определяющими комплементарность.

областями в каждой цепи. Остальные части, известные под названием структурных областей, относительно постоянны. Эти данные позволили предсказать, что антиген-связывающий участок образуют всего лишь 5-10 аминокислот каждой гипервариабельной области (рис. 18-25), и это было впоследствии подтверждено рентгеноструктурным анализом антител (см. ниже).

18.3.3. L- и Н-цепи свернуты в ряд повторяющихся гомологичных доменов [11, 16, 18] Когда к концу 60-х годов была впервые определена полная последовательность аминокислот в одной из Н-цепей, стала очевидной другая важная особенность структуры Ig. Оказалось, что константная область, которая в большинстве Н-цепей примерно в три раза длиннее, чем в L цепях, состоит из трех гомологичных сегментов, причем каждый из них, длиной около ПО аминокислот, содержит по одной внутрицепочечной дисульфидной связи. Эти три сегмента гомологичны не только друг другу, но также и константной области L-цепей. Единственные вариабельные домены в L- и Н-цепях тоже сходны между собой, а в меньшей степени - и с константными доменами.

Эти данные позволили предсказать, что как L-, так и Н-цепи построены из повторяющихся сегментов, или доменов, каждый из которых сворачивается независимо, образуя компактную функциональную единицу. И действительно (рис. 18-26), L-цепь состоит из одного вариабельного домена (VL) и одного константного (CL), а большинство Н-цепей - из вариабельного домена (VH) и трех константных доменов (CN1, CN2 и CN3).

(Каждая µ- и -цепь содержит один вариабельный и четыре константных домена.) Вариабельные домены ответственны за связывание антигена, а константные домены Н-цепей (за исключением CN1) образуют Fc-область, определяющую другие биологические свойства антител.

Гомология между доменами позволяет предположить, что цепи Ig возникли в ходе эволюции в результате ряда последовательных дупликаций одного исходного гена, который кодировал один-единственный домен с неизвестной функцией, состоявший из 110 аминокислот (разд.

18.6.20). Эту гипотезу подкрепляют данные о том, что каждый домен константной области Н-цепи кодируется отдельной последовательностью ДНК (экзоном) (рис. 18-27).

Рис. 18-26. Каждая из легких и тяжелых цепей в молекуле Ig свернута в повторяющиеся домены, сходные друг с другом. Вариабельные домены тех и других цепей (VL и VH) образуют антиген-связывающие участки (см. рис. 18-25), тогда как константные домены тяжелых цепей (главным образом СН2 и СН3) определяют другие биологические свойства молекулы. Тяжелые цепи антител IgM и IgE имеют дополнительный константный домен СН4.

Рис. 18-27. Организация последовательностей ДНК, кодирующих константную область тяжелой цепи. Последовательности, кодирующие каждый из доменов и шарнирный участок (экзоны), разделены некодирующими последовательностями (нитронами). Интроны удаляются путем сплайсинга первичных РНК-транскриптов при образовании мРНК. ДНК, кодирующая вариабельную область тяжелой цепи, не показана. Возможно, что наличие интронов в последовательности ДНК облегчало возникновение случайных дупликаций в ДНК, приведших к появлению генов антител в процессе эволюции (разд. 9.4.12 и 10.5.3).

18.3.4. Рентгеноструктурные исследования выявили трехмерное строение доменов и антиген-связывающих участков иммуноглобулинов [19] Даже тогда, когда известна полная аминокислотная последовательность белка, из нее невозможно вывести его трехмерную структуру - для этого необходим рентгеноструктурный анализ кристаллов данного белка (разд. 4.1.14). В кристаллическом виде уже получены несколько фрагментов миеломных белков и один интактный IgG. Данные рентгеноструктурного анализа этих белков подтвердили предсказания иммунохимиков. Еще важнее то, что эти исследования позволили понять, как на основе одной и той же структурной схемы конструируются миллионы различных антигенсвязывающих участков.

Как показано на рис. 18-28, все домены Ig имеют очень сходную пространственную структуру, в основе которой лежит так называемая иммуноглобулиновая укладка. Каждый домен представляет собой, грубо говоря, цилиндр размером 4 х 2,5 х 2,5 нм, построенный как «сэндвич» из двух белковых слоев, где один слой образован тремя, а другой - четырьмя отрезками полипептидной цепи. В каждом слое прилегающие друг к другу отрезки антипараллельны и образуют -слой (разд. 3.3.2). Два таких слоя расположены приблизительно параллельно и соединены одной внутрицепочечной дисульфидной связью.

Вариабельные домены уникальны в том отношении, что каждый из них имеет свой особенный набор из трех гипервариабельных областей, уложенных в три гипервариабельные петли (см. рис. 18-28). Гипервариабельные петли L- и Н-вариабельных доменов собраны в группу и образуют антиген-связывающий участок, как это и было предсказано. Важный принцип, раскрытый в результате проведенных исследований, состоит в том, что вариабельная область молекулы антитела состоит из весьма консервативной жесткой структуры, к одному из концов которой прикреплены гипервариабельные петли. Поэтому огромное разнообразие антиген-связывающих участков может создаваться путем изменения одних только гипервариабельных петель - их длины и аминокислотной последовательности - без нарушения общей пространственной структуры, необходимой для функционирования антитела.

Рентгеноструктурный анализ фрагментов антител, связанных с антигеном или антигенной детерминантой (гаптеном), позволил установить, как именно (в ряде конкретных случаев) гипервариабельные петли L- Рис. 18-28. Пространственная структура молекулы антитела IgG (по данным рентгеноструктурного анализа). А. Каждый аминокислотный остаток молекулы белка изображен здесь в виде маленького шарика. Одна из тяжелых цепей показана белым цветом, другая - темно-серым. Домены легких цепей показаны цветными. Молекула антитела гликозилирована: олигосахаридная цепь, прикрепленная иомену СН2, изображена светлосерой. Б.

Пространственная укладка всей легкой цепи. Как вариабельный, так и константный домены состоят из двух -слоев (один из них составлен из трех отрезков цени, а другой из четырех). Полипептидные цепи в этих двух слоях показаны разными цветами;

слои соединены между собой дисульфидной связью. Обратите внимание, что все гипервариабельные области образуют петли на дальнем конце вариабельного домена, где они сближаются и формируют часть антиген-связывающего участка (А - по Е. W. Silverton et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74, 5140, 1977;

Б - no M.

Schiffer at al., Biochemistry, 12.4620, 1973. Copyright 1973 Amer. Сhem. Soc.) и Н-вариабельных доменов совместно образуют одну антиген-связывающую поверхность. Размеры и форма каждой такой поверхности варьируют в зависимости от конформации полипептидной цепи в гипервариабельных петлях, которая в свою очередь определяется последовательностью боковых цепей аминокислот в этих петлях. Таким образом, сейчас уже понятны общие принципы структуры антител.

Заключение Каждая L- и Н-цепь иммуноглобулина состоит из вариабельной области длиной примерно в ПО аминокислотных остатков на N-конце и следующей за нею константной области, которая имеет такую же длину в L-цепи и в три или четыре раза длиннее в Н-цепи. Каждая цепь составлена из повторяющихся, сходным образом свернутых доменов: у L-цепи имеется один домен в вариабельной области (VL) и один в константной области (CL), а у Н-цепи - один домен в вариабельной области (VH) и три или четыре в константной области (Сн). Изменчивость аминокислотной последовательности в вариабельных областях L- и Н-цепей ограничена в основном несколькими небольшими гипервариабельными областями, которые пространственно сближены друг с другом и образуют антиген-связывающий участок. Этот участок имеет размеры, достаточные для того, чтобы контактировать с антигенной детерминантой, соответствующей по величине пяти или шести остаткам сахара.

18.4. Как создается разнообразие антител По имеющимся оценкам, даже в отсутствие антигенной стимуляции у мыши может вырабатываться много миллионов разных молекул антител, - это ее преиммунный репертуар. Поскольку антиген-связывающие участки многих антител могут перекрестно реагировать со множеством близких, но различающихся антигенных детерминант, преиммунный репертуар, видимо, достаточно велик для того, чтобы почти для каждой потенциальной антигенной детерминанты нашелся подходящий антиген-связывающий участок.

Антитела представляют собой белки, а белки кодируются генами. Поэтому разнообразие антител ставит сложную генетическую проблему: каким образом число видов вырабатываемых в организме антител может превышать число генов в его геноме? (Полагают, например, что Рис. 18-29. Трехмерная структура комплекса антиген-антитело (по данным рентгеноструктурного анализа). Антиген - в данном случае это фермент лизоцим выделен цветом. Антиген-связывающий участок Fab-фрагмента антитела образуют совместно две цепи - легкая и тяжелая (на рисунке светло-серая и темно-серая соответственно). Б. Здесь модели антигена и антитела разделены, чтобы показать их комплементарные контактирующие поверхности. Выступ на комплементарной поверхности антигена представляет собой остаток глутамина. В ряде других антител, исследованных тем же методом, антиген-связывающий участок (для небольшого гаптена) образует гораздо более глубокую щель. (A. Amit et al., Science, 233, 747-753, 1986. Copyright 186 by the AAAS.) у человека геном содержит менее 105 генов.) Однако проблема не столь грандиозна, как кажется на первый взгляд. Поскольку в антиген-связывающий участок вносят вклад как L-, так и Н-цепи, у животного с 1000 генов, кодирующих L-цепи, и с 1000 генов, кодирующих Н-цепи, продукты этих генов могли бы образовать 1000 х 1000 различных комбинаций, т.е. 106 разных антиген-связывающих участков (если предположить, что при этом любая L-цепь может сочетаться с любой Н-цепью). Тем не менее иммунная система выработала уникальные генетические механизмы, позволяющие ей генерировать почти неограниченное число различных L- и Н-цепей. Эти механизмы могут варьировать в зависимости от вида животных;

например, они весьма различны у кур и у млекопитающих. Ниже мы сосредоточим внимание на механизмах, используемых у млекопитающих.

18.4.1. В процессе развития В-клеток происходит сборка генов антител из отдельных генных сегментов [20] Изучение аминокислотных последовательностей миеломных белков привело к предположению о том, что вариабельная (V) и константная (С) области каждой из цепей Ig могут кодироваться двумя отдельными генными сегментами, которые каким-то образом соединяются в ДНК перед их экспрессией. Первые прямые данные о перестройке ДНК в процессе развития В клеток были получены в 1976 г. при сравнении ДНК из ранних мышиных эмбрионов, неспособных к выработке антител, с ДНК из клеток мышиной миеломной клеточной линии, вырабатывающих антитела. Как показали эксперименты, специфические последовательности, кодирующие V- и С-области и используемые клетками миеломы, находились в этих клетках в одном и том же рестрикционном фрагменте, а у эмбрионов - в двух разных рестрикционных фрагментах. Следовательно, на каком-то этапе дифференцировки В-клеток происходит перестройка последовательностей ДНК, кодирующих молекулы антител (рис. 18-30).

Сейчас известно, что для каждого типа цепей Ig-легких цепей х, легких цепей X и тяжелых цепей - существует отдельный «пул» (обширная группа) генных сегментов, которые могут быть использованы при синтезе отдельной полипептидной цепи. Эти пулы находятся в разных хромосомах, и каждый из них содержит обычно большое число генных сегментов, кодирующих V-область цепи Ig, и несколько меньшее число сегментов, кодирующих С область. В процессе развития В-клетки происходит - путем сайт-специфической рекомбинации (разд. 5.4.7)-сборка полной кодирующей последовательности для каждой из двух цепей Ig, которые будут синтезироваться;

при этом последовательности, кодирующие V- и С-области, соединяются друг с другом.

Помимо соединения отдельных сегментов гена, эти перестройки также активируют транскрипцию с генного промотора - возможно, путем изменений относительного положения энхансеров и сайленсеров, воздействующих на промотор (разд. 10.2.7). Поэтому цепь Ig может синтезироваться только после того, как произойдет перестройка ДНК. Процесс объединения генных сегментов увеличивает разнообразие антиген-связывающих участков;

здесь играют роль Рис. 18-30. Эксперимент, который прямо показал, что в ходе несколько факторов, которые мы рассмотрим ниже.

развития В-клеток ДНК подвергается перестройке. Была экстрагирована ДНК из мышиной опухоли плазматических 18.4.2. Каждая V-область кодируется более чем одним клеток (миеломы). синтезирующей специфическую легкую генным сегментом [21] цепь Ig, и из 13-дневного мышиного эмбриона, у которого антитела еще не вырабатываются. Ту и другую ДНК Когда изучили последовательности ДНК, кодирующие V- и С-области, расщепляли рестрикционной зндонуклеазой и полученные оказалось, что С-область той или иной цепи Ig кодируется лишь одним фрагменты подвергали электрофорезу в агаровом геле.

Затем выявляли фрагменты, в которых имелись последовательности, кодирующие С-область L-цепи, и фрагменты с кодом для определенной V-области L-цепи (для этого использовали гибридизацию по Саузерну с двумя радиоактивными ДНК-зондами: один из них был комплементарен кодирующей последовательности для V области, а другой - для С-области мРНК для специфической L-цепи миеломы) (разд. 18.3). В ДНК клеток миеломы последовательности, кодирующие С - и V-области, были обнаружены в составе одних и тех же фрагментов ДНК, тогда как в ДНК из эмбриона они оказались в разных фрагментах (так же как и в ДНК из другой миеломной опухоли, вырабатывавшей другую L-цепь;

на схеме не показано).

Рис. 18-31. Процесс соединения V-J, с которым связано образование -легкой цепи у мыши. В ДНК первичных половых клеток (где гены иммуноглобулинов не экспрессируются и поэтому не перестраиваются) группа из четырех J-генных сегментов отделена от С-генного сегмента коротким интроном, а от примерно 300 V-генных сегментов - тысячами нуклеотидных пар. J-сегмент кодирует около 15 С-концевых аминокислот V-области;

участок соединения V- и J-сегментов совпадает с третьей гипервариабельной областью. V-сегменты на хромосоме часто бывают собраны в группы гомологичных семейств, которые, по-видимому, распределены по области длиной более 50000 нуклеотидных пар. В ходе развития В-клеток определенный V-сегмент (в представленном здесь случаеV3) перебрасывается точно в положение рядом с одним из J-сегментов (в данном случае J3). «Лишний» J-ген (74) и интрон транскрибируются (вместе с соединенными VЗ-, J3- и С-сегментами), а затем вырезаются путем РНК-сплайсинга. В результате образуются молекулы мРНК, в которых последовательности VЗ, J3 и С расположены рядом. Эти мРНК затем транслируются в -легкие цепи.

генным сегментом (С-сегментом), тогда как каждая V-область- более чем одним сегментом. V-область каждой L-цепи кодируется последовательностью ДНК, собираемой из двух генных сегментов - длинного V-сегмента и короткого соединительного J-сегмента (не путать с белковой J-цепью, которая кодируется в другой части генома, - см. разд. 18.2.5). На рис. 18-31 показаны генетические механизмы, участвующие в образовании L-цепей.

V-область каждой Н-цепи кодируется последовательностью ДНК, собираемой из трех генных сегментов: V-сегмента, J-сегмента и D ceгмента (diversity gene segment). Организация генных сегментов, участвующих в синтезе Н-цепей, показана на рис. 18-32.

Большое число наследуемых V-, J- и D-сегментов, кодирующих цепи Ig, само по себе вносит существенный вклад в разнообразие антител. Однако этот вклад еще больше увеличивается путем комбинирования разных сегментов (так называемое комбинационное разнообразие).

Например, у мыши каждый из примерно 300 V-сегментов пула для легкой цепи может соединиться с любым из четырех J-сегментов (см. рис.

18-31), и в результате этот пул может кодировать по меньшей мере 1200 (300 • 4) разных V-областей -цепи. (Пул для легкой цепи у мыши содержит лишь два V-сегмента;

у человека - значительно больше.) Аналогично, любой из 1000 (или около того) V-сегментов пула для Н-цепи мыши может соединиться с любым из четырех J-сегментов и из по крайней мере 12 D-сегментов, так что могут быть закодированы минимум (1000-4-12) разных V-областей тяжелой цепи. Эти оценки весьма приблизительны, поскольку точное число V-генных сегментов в этих пулах неизвестно.

Наиболее важный механизм, приводящий к разнообразию антиген-связывающих участков антител, - это комбинационное разнообразие, возникающее при сборке унаследованных V-, J- и D-генных сегментов Рис. 18-32. У мыши пул генных сегментов для Н-цепи содержит, по-видимому, около 1000 V-сегментов, по меньшей мере 12 D сегментов, 4 J-сегмента и упорядоченное скопление С-сегментов, каждый из которых кодирует Н-цепь своего класса. D-сегмент кодирует от I до аминокислот в третьем гипервариабельном участке V-области. Единый масштаб на рисунке не выдержан, а многие детали опущены. Например:

1) имеются четыре С-сегмента (С1, С2a, С2b) и С3);

2) каждый С-сегмент составлен из многих экзонов (см. рис. 18-27);

3) JH1- и С-сегменты отделены друг от друга примерно 200 000 пар нуклеотидов;

так же как и в случае V-сегментов, Vн-сегменты собраны на хромосоме в группы гомологичных семейств. В образовании Н-цепи участвуют те же генетические механизмы, что и в образовании L цепей (как показано на рис. 18-31), за исключением того, что вместо одной перестройки ДНК необходимы две: сначала D-сегмент соединяется с J сегментом, а затем к ним присоединяется V-сегмент.

в различных сочетаниях. Как мы уже видели, у мыши один лишь этот механизм дает возможность вырабатывать по меньшей мере 1000 разных VL областей и порядка 50000 разных Vн-областей. Те и другие затем могли бы образовать 5107 комбинаций, т.е. разных антиген-связывающих участков. В дополнение к этому сам по себе механизм соединения, как мы увидим, намного увеличивает число комбинаций - вероятно, более чем в 1000 раз. В результате это число будет значительно больше общего числа В-лимфоцитов у мыши (~ 108).

18.4.3. Неточное соединение генных сегментов увеличивает разнообразие V-областей [21] Генные сегменты, которые могут быть удалены друг от друга на сотни тысяч пар нуклеотидов, соединяются, образуя функциональные последовательности, кодирующие VL- или Ун-области. Детали этого механизма неизвестны. К каждому генному сегменту примыкают консервативные последовательности ДНК, которые, вероятно, служат участками узнавания для ферментов сайт-специфической рекомбинации (разд. 5.4.7);

благодаря этому рекомбинируются только подходящие друг к другу сегменты. Например, V-сегмент всегда соединяется только с J- или D-сегментом, но не с другим V-сегментом (рис. 18-33).

В большинстве случаев сайт-специфической рекомбинации соединение ДНК бывает точным, но это не относится к соединению генных сегментов для антител. На концах рекомбинирующих сегментов часто теряется различное число нуклеотидов;

в случае Н-цепей может также Судьба промежуточного участка ДНК при соединении двух генных сегментов Ig зависит от ориентации сегментов. Если транскрипционная ориентация этих двух сегментов одинакова, то промежуточная ДНК, как показано на рисунке, освобождается в виде кольца и отбрасывается (делеционное соединение);

если же сегменты ориентированы противоположно, эта ДНК сохраняется в перевернутом положении (инверсионное соединение). В биохимическом отношении процессы в обоих случаях одинаковы.

Рис. 18-33. Два типа сигналов для узнавания, используемых при соединении генных сегментов V-области в пулах генных сегментов L- и Н-цепей. А. Локализация сигналов. Для простоты показаны только по два генных сегмента каждого типа. Сигналы обоих типов состоят из консервативных последовательностей (приведенных внизу) длиной в 7 и 9 пар нуклеотидов (п. н.), разделенных неконсервативным спейсером;

в одном случае () длина спейсера 21-23 п. н. (примерно два витка двойной спирали ДНК), в другом () 11-12 п.н. (примерно один виток).

Соединяются только подходящие друг к другу генные сегменты: это происходит лишь при сочетании «одновиткового» спейсера с «двухвитковым» (так называемое правило 12/23). Б. Как полагают, сигналы узнавания в свою очередь узнаются ферментом сайт-специфической рекомбинации (рекомбиназой), катализирующим соединение.

произойти вставка одного или нескольких случайно выбранных нуклеотидов. Такие случайные выпадения или вставки нуклеотидов в местах соединения сегментов в огромной степени увеличивают разнообразие кодирующих V-область последовательностей, образующихся путем рекомбинации, особенно в третьей гипервариабельной области. В данном случае увеличение разнообразия обходится дорого, так как во многих случаях оно приводит к сдвигу рамки считывания и, как следствие, к возникновению нефункционального гена. В процессе развития В-клеток такое «непродуктивное» соединение происходит очень часто.

18.4.4. Направляемое антигеном соматическое гипермутирование осуществляет тонкую подстройку образования антител [22] После иммунизации с течением времени обычно происходит постепенное увеличение сродства антител к тому антигену, которым проводилась иммунизация. Этот феномен называют созреванием сродства, и он обусловлен накоплением соматических мутаций в последовательностях, кодирующих V-области, после антигенной стимуляции В-лимфоцитов. Это было наиболее убедительно показано при изучении выработки олигоклональных антител (разд. 18.1.6) у инбредных мышей, у которых V-области L-цепей или Н-цепей кодируются в основном какой-то одной комбинацией генных сегментов. Поскольку изначально последовательности, кодирующие V-область, одинаковы, происходящие в них со временем мутации можно легко обнаружить. В такого рода исследованиях активированные В-клетки, взятые от индивидуальных мышей в разное время после иммунизации, гибридизуют с клетками миеломы, не секретирующими антитела;

в результате получают клетки-гибридомы, каждая из которых продуцирует один-единственный вид антител (разд. 4.5.4). Эти бессмертные клетки представляют собой неограниченный источник РНК и ДНК, кодирующих V-области антител. Нуклеиновые кислоты можно затем секвенировать и выявлять изменения в исходных последовательностях, кодирующих V-область. Было показано, что после повторной иммунизации в таких последовательностях со временем быстро накапливаются точечные мутации. Частоту соматических мутаций в этих последовательностях оценивают в 10-3 на одну пару нуклеотидов за одну клеточную генерацию, что примерно в миллион раз больше частоты спонтанного мутирования в других генах. Поэтому такой процесс получил название соматического гипермутирования. Полагают, что этот процесс происходит во время активации В-клеток антигеном с превращением их в клетки памяти, а не при активации с образованием клеток, секретирующих антитела. В-клетки памяти образуются главным образом в лимфоидных фолликулах вторичных лимфоидных органов (см. рис. 18-8).

Поскольку пролиферация В-клеток стимулируется связыванием антигена, любая происходящая в процессе иммунного ответа мутация, увеличивающая сродство мембраносвязанной молекулы антитела, будет вызывать предпочтительную пролиферацию В-клетки, синтезирующей такое антитело, особенно тогда, когда с течением времени после иммунизации концентрация антигена будет снижаться. Таким образом, созревание сродства - это результат повторяющихся циклов соматического гипермутирования, за которыми следует направляемая антигеном селекция в процессе гуморального ответа.

18.4.5. Соединение генных сегментов для антител регулируется таким образом, что обеспечивает моноспецифичность В-клеток [23] Многочисленные экспериментальные данные показали, что, как и предсказывает теория клональной селекции, каждая отдельная В-клетка вырабатывает антитела с антиген связывающим участком только одного типа, т.е. В-клетки моноспецифичны.

Моноспецифичность В-клеток может быть важна по меньшей мере по двум причинам. Во первых, если бы каждая клетка могла вырабатывать более одного вида антиген-связывающих участков, то некоторые из них могли бы продуцировать как полезные антитела, так и антитела к «своим» антигенам (аутоантитела);

это затруднило бы отбор на способность реагировать с чужеродными антигенами при одновременном поддержании толерантности к собственным антигенам. Во-вторых, моноспецифичность гарантирует, что все антитела, вырабатываемые одной клеткой, составлены из двух идентичных половинок и поэтому содержат два идентичных антитен-связывающих участка;

это позволяет секретируемым антителам образовывать обширные сети из сшитых антигенов, что способствует элиминации антигена (см. рис. 18-13).

Требование моноспецифичности означает, что должен существовать какой-то механизм, благодаря которому при активации генов Ig в процессе развития каждая В-клетка образует только один тип VL-областей и один тип Vн-областей. Поскольку В-клетки (как все соматические клетки) диплоидны, каждая из них имеет шесть пулов генных сегментов, кодирующих антитела, два пула для Н-цепей, по одному от каждого из родителей, и четыре пула для L-цепей, по одному и одному, от каждого из родителей. Таким образом, перестройки ДНК могли бы в принципе происходить независимо в каждом пуле для Н-цепей и для L-цепей;

в результате сборки разных последовательностей, кодирующих V-область в разных пулах, в одной клетке могло бы вырабатываться до восьми различных видов антител, каждое со своим антиген-связывающим участком. В действительности, однако, каждая В клетка использует лишь два из шести пулов: один из четырех генных пулов для L-цепей и один из двух для Н-цепей (рис. 18-34). Таким образом, каждая В-клетка должна делать выбор не только между - и -пулами для L-цепей, но также между материнскими и отцовскими генными пулами. Экспрессия только материнского или только отцовского аллеля какого либо гена в данной клетке называется аллельным исключением;

этот феномен, по видимому, свойствен только генам, кодирующим антитела (и еще генам, кодирующим близко родственные белки Т-клеточных рецепторов, см. разд. 18.6.1). Материнские и отцовские аутосомные гены для других белков экспрессируются в клетке приблизительно одинаково.

Механизмы аллельного исключения и выбора - или -L-цепей в ходе развития В-клеток Рис. 18-34. Последовательный выбор неясны. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что это происходит путем регуляции активируемых генов Ig, который должен перестройки ДНК по принципу обратной связи: видимо, функциональная перестройка в происходить в развивающихся В-клетках, для одном пуле генных сегментов подавляет перестройки в остальных пулах, кодирующих того чтобы они выработали антитела только с полипептидную цепь того же типа. Некоторые из таких данных получены в экспериментах, в одним типом антиген-связывающего участка.

которых уже собранные ранее клонированные гены инъецировали в ядро оплодотворенной Клетка должна отобрать один из четырех пулов яйцеклетки мыши. В результате получаются трансгенные мыши (разд. 5.6.10), у которых во генных сегментов для L-цепей и один из двух всех лимфоцитах содержится перестроенный ген. Например, в клонах В-клеток, выделенных пулов генных сегментов для Н-цепей. В ходе из трансгенных мышей с перестроенным геном L-цепи, перестройка эндогенных генов L развития в клетке-предшественнице сначала цепи обычно оказывается подавленной. Аналогично, введение перестроенного гена µ обычно активируется один генный пул Н-цепей, и она подавляет перестройку эндогенных генов Н-цепи.

становится пре-В-клеткой, вырабатывающей только свободные тяжелые цепи класса µ.

После периода интенсивной пролиферации в пре-В-клетке активируется один пул легких цепей г или X, и она становится В-клеткой, вырабатывающей уникальную молекулу IgM.

Сборка последовательностей, кодирующих V-область, в развивающейся В-клетке происходит, по-видимому, в строгом порядке, начиная с пула для Н-цепи и с шагом в один сегмент. Сначала на обеих родительских хромосомах D-сегменты объединяются с Jн-сегментами. Затем в одной из этих хромосом происходит соединение VH с DJH. Если такая перестройка дает функциональный ген, последующий синтез полной µ-цепи (которая всегда образуется первой из Н-цепей) выключает дальнейшие перестройки генных сегментов, кодирующих Vн-область, и подает сигнал для включения перестроек VL. Сначала происходит соединение VL с JL в -пуле генных сегментов. Если оно неудачно, перестраивается другой -пул. Если и эта перестройка оказывается неудачной, происходит объединение в одном, а затем и в другом -пуле. Наконец, если все-таки на каком-либо этапе происходит удачное соединение и образуются L-цепи, то они объединяются с предшествующими µ-цепями молекулы антител IgM, которые выключают дальнейшую сборку последовательностей, кодирующих область VL.

Для того чтобы выключить дальнейшую сборку последовательностей, кодирующих VH, достаточно, видимо, образования интактной µ цепи. Однако для того, чтобы остановить сборку последовательностей, кодирующих VL, требуется, вероятно, построение полной молекулы антитела. Если развивающейся В-клетке не удается собрать функциональные последовательности, кодирующие как VH-, так и VL-области, она оказывается неспособной вырабатывать молекулы антител и, вероятно, погибает.

Хотя никаких биологических различий между легкими цепями и не было обнаружено, наличие двух отдельных пулов генных сегментов, кодирующих L-цепи, явно имеет смысл: оно увеличивает вероятность того, что пре-В-клетка, успешно собравшая последовательность, кодирующую VH, успешно соберет также и последовательность для VL и превратится в В-клетку.

18.4.6. Переключение синтеза с мембраносвязанной на секретируемую форму одного и того же антитела происходит путем изменения РНК-транскриптов для Н-цепи [24] Рассмотрев генетические механизмы, от которых зависит структура антиген-связывающего участка, мы перейдем теперь к механизмам, определяющим биологические свойства антитела, т.е. тип константной области тяжелой цепи. Если сделанный однажды выбор определенных генных сегментов для кодирования антиген-связывающего участка является окончательным и для самой В-клетки, и для ее потомков, то тип синтезируемой Сн-области изменяется в процессе развития В-клеток. Изменения могут быть двух типов: переход от мембраносвязанной формы к секретируемой форме одной и той же Сн-области и изменение класса этой области.

Антитела всех классов могут синтезироваться как в мембраносвязанной, так и в растворимой, секретируемой форме. Мембраносвязанная форма служит рецептором для антигена на поверхности В-клеток. Растворимая форма вырабатывается только после того, как клетка будет стимулирована антигеном и должна будет секретировать антитела. Две формы антител различаются только С-концевым участком Н-цепи:

например, у мембраносвязанных молекул IgM Н-цепь оканчивается гидрофобным участком, закрепляющим ее в липидном бислое плазматической мембраны В-клетки, тогда как у Н-цепей секретируемых молекул IgM имеется вместо этого гидрофильный С-конец, позволяющий молекулам выходить из клетки. Способность В-клетки производить Рис. 18-35. При активации антигеном В-клетка переключается с синтеза антител, связанных с плазматической мембраной, на выработку секретируемой формы тех же антител путем изменения образующихся в клетке мРНК для Н-цепи. Предполагают, что это обусловлено изменением способа расщепления первичных РНК-транскриптов для Н-цепи и их 3'-концевого полиаденилирования. Две формы Н-цепи различаются только С концевой областью: мембраносвязанная форма имеет гидрофобный «хвост», удерживающий ее в мембране, тогда как у секретируемой формы этот хвост гидрофильный, что позволяет ей выйти из клетки. Длинный полиаденилированный РНК-транскрипт, определяющий мембраносвязанную форму Н-цепи, имеет донорный и акцепторный сайты сплайсинга, что дает возможность удалить последовательность РНК, кодирующую гидрофильный хвост секретируемой формы. В отличие от этого короткий полиаденилированный РНК-транскрипт, определяющий секретируемую форму, имеет только донорный сайт сплайсинга;

поэтому последовательность РНК, которая образуется в результате перекрестного разрыва воссоединения, не может быть удалена.

µ-цепи с константными областями двух различных типов сначала казалась парадоксальной, так как В-клетка содержит лишь одну копию генного сегмента Сµ на гаплоидный геном и использует при выработке антител только один из имеющихся двух генных пулов для Н-цепей. Парадокс был разрешен, когда выяснилось, что активация В-клеток антигеном приводит к изменению способа процессинга РНК-транскриптов для µ-цепи в ядре, как показано на рис. 18-35 (см. также разд. 10.4.5). В переключении с мембраносвязанной на секретируемую форму антител других классов участвует сходный механизм.

18.4.7. В-клетки могут переключаться с выработки одного класса антител на выработку другого [25] В ходе своего развития многие В-клетки переключаются с выработки антител одного класса на выработку антител других классов - процесс, называемый переключением класса. Все В-клетки начинают свою деятельность по синтезу антител с выработки молекул IgM, которые встраиваются в плазматическую мембрану и служат рецепторами для антигена. Затем, еще до взаимодействия с антигеном, большая часть В-клеток переходит к одновременному синтезу молекул IgM и IgD, используемых как мембраносвязанные антигенные рецепторы. При стимуляции антигеном некоторые из этих клеток активируются и начинают выделять антитела IgM, преобладающие в первичном гуморальном ответе (разд.

18.2.5). Другие стимулированные антигеном клетки переключаются на выработку антител классов IgG, IgE или IgA;

клетки памяти несут эти антитела на своей поверхности (часто одновременно с IgM), а активные В-клетки их секретируют. Молекулы IgG, IgE и IgA в совокупности называют антителами вторичных классов, так как они, по-видимому, образуются только после антигенной стимуляции и преобладают во вторичных гуморальных ответах.

Класс антител определяется константной областью их Н-цепи (разд. 18.3.3). Поэтому способность В-клеток изменять класс вырабатываемых антител без изменения антиген-связывающего участка означает, что одна и та же собранная последовательность, кодирующая Vн область, может в разное время ассоциироваться с разными генными Рис. 18-36. В В-клетках, вырабатывающих одновременно мембраносвячанные антитела IgM и IgD с одними и теми же антигенсвязывающими участками, синтезируются длинные РНК-транскрипты, содержащие как Сµ, так и C последовательности. Такие транскрипты подвергаются сплайсингу двумя способами, приводящими к образованию молекул мРНК, у которых одна и та же Vн-последовательность соединена либо с Сµ, либо с С-последовательностью.

Возможно, что РНК-транскрипты, синтезируемые в таких клетках, еще длиннее и содержат все различные Сн-последовательности.

сегментами для Сн. Эта способность В-клеток имеет важный функциональный смысл: благодаря ей определенный антиген-связывающий участок, отобранный антигенами окружающей среды, может у данной особи быть распределен между всеми классами иммуноглобулинов и может, таким образом, приобрести все биологические свойства, характерные для каждого из классов.

Переключение класса происходит с помощью двух различных молекулярных механизмов. Когда виргильная В-клетка переходит от выработки одного лишь мембраносвязанного IgM к одновременному синтезу мембраносвязанных IgM и IgD, переключение происходит, вероятно, благодаря изменению процессинга РНК. Клетки продуцируют длинные первичные РНК-транскрипты, содержащие наряду с собранной последовательностью Vн-области как Сµ-, так и С-последовательности. Затем благодаря альтернативному сплайсингу этих транскриптов образуются молекулы IgM и IgD (рис. 18-36). По-видимому, тот же механизм действует при переключении на другие классы мембраносвязанных lg, когда виргильные В-клетки стимулируются антигеном и созревают в клетки памяти, несущие на своей поверхности IgG, IgE или IgA в качестве рецепторов для антигена.

По-иному происходит терминальное созревание активной В-клетки, секретирующей антитела одного из вторичных классов: оно сопровождается необратимым изменением на уровне ДНК - процессом, который называют рекомбинацией переключения. При этом происходит выпадение всех Сн-сегментов «сверху» (т. е. с 5'-стороны по кодирующей цепи) от определенного сегмента, предназначенного для экспрессии в клетке (рис. 18-37). Доказательство того, что этот этап переключения класса связан с делецией ДНК, было получено в опытах с клетками миеломы:

оказалось, что клетки, секретирующие IgG, не содержат ДНК, кодирующей Сµ- и C-области, а клетки, секретирующие IgA, не содержат ДНК для С-области Н-цепей всех остальных классов.

Рис. 18-37. Пример перестройки ДНК, происходящей при «переключении» Сн-областей. Когда В-клетка, вырабатывающая антитела IgM с участием собранной последовательности VDJ, стимулируется антигеном и созревает в клетку, секретирующую антитела IgA, происходит удаление участка ДНК между последовательностью VDJ и генным сегментом С. Специфицические участки ДНК (переключающие последовательности, показаны цветными кружками), расположенные «выше» каждого Сн-сегмента (за исключением C), рекомбинируют друг с другом, и в результате промежуточный участок ДНК удаляется.

18.4.8. Идиотопы молекул антител служат основой иммунологической сети [26] Антитела не только защищают организм от инфекций, но и играют важную роль в регуляции самих иммунных ответов. Окончание гуморального ответа на антиген бывает отчасти обусловлено связыванием секретируемых антител с антигеном, который в результате не может присоединяться к рецепторам В-клеток, поэтому стимуляция В-клеток прекращается. Наряду с таким простым ингибированием по типу обратной связи антитела могут участвовать и в более тонком механизме регуляции иммунитета, выступая как часть сложной иммунологической сети.

Иммуноглобулины сами могут действовать как антигены, и можно получить антитела, которые будут узнавать антигенные детерминанты как константных, так и вариабельных участков цепей Ig. Антигенные детерминанты (эпитопы) вариабельных областей L- и Н-цепей, расположенные на антиген-связывающем участке антитела, называются идиотопами (рис. 18-38). Каждый специфический антиген-связывающий участок имеет свой характерный набор идиотопов, поэтому у животного, обладающего миллионами различных антиген-связывающих участков, будут также миллионы различных идиотопов. Поскольку в организме каждый отдельный идиотоп присутствует в очень малом количестве, животное не толерантно к своим собственным идиотопам, и если его надлежащим образом иммунизировать каким-либо из его собственных антител, организм животного будет давать и Т-, и В-клеточные иммунные ответы.

Можно ожидать, что животное, иммунизированное антигеном А, будет сначала вырабатывать большие количества антител к А, затем антитела к идиотопам этих антител к А, а затем в свою очередь антитела к антиидиотопическим антителам и т. д. Действительно, такой тип реакций, дающий «сеть» антител, был продемонстрирован при некоторых иммунных ответах, однако его роль в иммунорегуляции остается неясной.

Как мы увидим позже, рецепторы Т-клеток имеют много общего с мембраносвязанными антителами: они существуют в миллионах форм, каждая из которых имеет свой собственный антиген-связывающий участок и набор идиотопов. По-видимому, в организме животного содержатся как антитела, так и Т-клеточные рецепторы, узнающие большую часть собственных идиотопов организма. При этом в среднем, вероятно, антиген связывающий участок узнаёт по меньшей мере один идиотоп собственной иммунной системы организма. Таким образом, антиген-связывающие участки иммунной системы потенциально объединены в сложную сеть взаимодействий антиидиотопов (рис. 18-39). Подобно нейронам в нервной системе, многие лимфоциты, возможно, в Рис. 18-38. Идиотоп представляет собой антигенную детерминанту молекулы антитела, находящуюся в антиген-связывающем участке или около него. Он может быть образован областью VH, областью VL или обеими областями. Каждый из различных антиген-связывающих участков имеет свой собственный уникальный набор идиотопов, который составляет его идиотип. Идиотопы ассоциированы также и с антиген-связывающими участками Т-клеточных рецепторов.

большей степени взаимодействуют друг с другом, чем с окружающим миром, и тогда иммунный ответ можно было бы рассматривать не как ответ независимых реагирующих с антигеном лимфоцитов, а как реверберирующее возмущение иммунологической сети.

Заключение Антитела синтезируются при участии трех пулов генных сегментов, кодирующих соответственно ***-, - и Н-цепи. В каждом пуле отдельные генные сегменты, кодирующие разные части вариабельных областей L и и Н-цепей, соединяются путем сайт-специфической рекомбинации в процессе дифференцировки В-клеток. Пулы для L-цепей содержат один или несколько константных (С) генных сегментов и наборы вариабельных (V ) и соединительных (J) генных сегментов. Пул для Н-цепей содержит набор С-сегментов и наборы V-, D- и J-сегментов. Для того чтобы синтезировалась молекула антитела, нужно, чтобы VL-сегмент присоединился к JL-сегменту с образованием последовательности ДНК, кодирующей V-область легкой цепи, а Vн-сегмент соединился с D- и Jн-сегментами с образованием отрезка ДНК, кодирующего V областъ тяжелой цепи. Каждый из собранных генных сегментов котранскрибируется затем вместе с соответствующей последовательностью С области, что дает молекулу мРНК, кодирующую всю полипептидную цепь.

Комбинируя различным образом унаследованные генные сегменты, кодирующие VL и Vн-области, позвоночные могут вырабатывать тысячи различных L-цепей и тысячи различных Н-цепей, которые могут объединяться с образованием миллионов разных антиген-связывающих участков. Это число еще больше увеличивается в результате выпадения и вставки нуклеотидов в процессе соединения генных сегментов и в результат соматических мутаций, происходящих в этих сегментах с очень высокой частотой вслед за антигенной стимуляцией.

Все В-клетки вначале вырабатывают антитела IgM. Некоторые затем образуют антитела других классов, имеющие, однако, тот же антиген связывающий участок, что и исходные антитела IgM. Такое переключение класса позволяет одним и тем же антиген-связывающш участкам распределяться между антителами с различными биологическими свойствами.

18.5. Система комплемента Комплемент, получивший свое название благодаря тому, что он комплементирует (дополняет) и усиливает действие антител, представляет собой главное орудие, с помощью которого антитела защищают организм позвоночного от большинства бактериальных инфекций. Он представляет собой систему сывороточных белков, которые могут активироваться комплексами антиген антитело или микроорганизмами и претерпевать каскад протеолитических реакций, конечный результат которого - сборка комплексов, атакующих мембраны. Такие комплексы проделывают в мембране микроорганизма отверстия, тем самым убивая его. В то же время протеолитические фрагменты, освобождаемые в процессе Рис. 18-39. Отдельный лимфоцит может быть функционально связан с другими лимфоцитами через взаимодействия идиотоп - антиидиотоп. Размеры такой идиотопической сети в принципе могут быть огромными, так как каждый лимфоцит, взаимодействующий, как показано на рисунке, с анти-А-лимфоцитом, может сходным образом реагировать и с другими лимфоцитами.

Пока не ясно, насколько взаимодействия антиидиотопического типа важны для регуляции иммунных ответов.

активации, усиливают защитную реакцию путем расширения кровеносных сосудов и привлечения фагоцитирующих клеток к местам инфекции.

Кроме того, комплемент повышает способность фагоцитирующих клеток связывать, поглощать и разрушать атакуемые ими микроорганизмы.

Лица с недостаточностью одного из главных компонентов комплемента (СЗ) подвержены частым бактериальным инфекциям, точно так же как и лица с недостаточностью самих антител. У комплемент-дефицитных индивидуумов возможны также болезни, связанные с осаждением иммунных комплексов (комплексов антиген-антитело) в небольших кровеносных сосудах кожи, суставов, почек и мозга, где эти комплексы вызывают воспаление и разрушение ткани. Поэтому можно думать, что комплемент в норме способствует растворению таких комплексов, когда они образуются в процессе иммунного ответа.

18.5.1. Активация комплемента представляет собой усилительный механизм в форме каскада протеолитических реакций;

центральную роль играет расщепление белка СЗ [27] Комплемент состоит примерно из 20 взаимодействующих белков;

часть из них - реагирующие компоненты (С1-С9, фактор В и фактор D), а остальные - регуляторные. Все это растворимые белки. Они образуются главным образом в печени и циркулируют в крови и тканевой жидкости.

Большинство из них неактивно до тех пор, пока не будет приведено в действие либо непосредственно внедрившимся микроорганизмом, либо через посредство иммунного ответа. Окончательный результат активации комплемента - объединение поздних компонентов комплемента (С5, С6, С7, С8 и С9) в большой комплекс, атакующий мембраны, который вызывает лизис микробной клетки.

Поскольку главная функция комплемента - атака на мембраны микробных клеток, его активация в основном происходит на клеточной мембране микроорганизма, где она запускается либо антителом, связавшимся с микробной клеткой, либо полисахаридами ее оболочки. В обоих случаях активируются ранние компоненты комплемента. Существуют два набора ранних компонентов, принадлежащие двум разным путям активации комплемента: С1, С2 и С4 относятся к классическому пути, который приводится в действие связыванием антитела;

фактор В и фактор D относятся к альтернативному пути, который запускается микробными полисахаридами. Ранние компоненты обоих путей действуют в конце концов на СЗ - наиболее важный компонент комплемента (рис. 18-40). Ранние компоненты и СЗ - проферменты, последовательно активируемые путем ограниченного протеолиза. Когда какой-либо из них специфическим образом расщепляется, он становится активной сериновой протеазой, способной расщеплять следующий профермент, и т. д. Многие из этих актов протеолиза приводят к отделению малого пептидного фрагмента и обнажению участка связывания с мембраной на большом фрагменте. Большой фрагмент прочно присоединяется к мембране клетки-мишени с помощью этого участка и способствует протеканию следующего этапа в цепи реакций. Таким образом, процесс активации комплемента ограничен главным образом той клеточной поверхностью, где он начался. Малый фрагмент нередко действует независимо - как способная к диффузии сигнальная молекула, стимулирующая воспалительную реакцию (разд. 18.5.4).

Активация СЗ путем его расщепления - главная реакция цепи активации комплемента;

именно здесь сходятся классический и альтернативный пути (см. рис. 18-40). В обоих случаях СЗ расщепляется ферментным комплексом, называемым СЗ-конвертазой. Два разных пути приводят Рис. 18-40. Основные этапы активации комплемента по классическому и альтернативному пути. Реакции активации комплемента в обоих случаях обычно происходят на поверхности внедрившегося микроорганизма, например бактерии.

к образованию разных СЗ-конвертаз, которые получаются в результате спонтанного объединения двух компонентов комплемента, активированных на более раннем этапе. Обе конвертазы расщепляют СЗ на два фрагмента. Больший из них (С3b) ковалентно связывается с мембраной клетки мишени и присоединяет С5. Будучи связанным, белок С5 расщепляется СЗ-конвертазой (которая теперь действует как С5-конвертаза) и в результате инициирует спонтанную сборку комплекса, атакующего мембраны, из поздних компонентов - от С5 до С9.

Поскольку каждый активированный фермент расщепляет много молекул следующего профермента, протеолитический каскад активации ранних компонентов действует как усилитель: каждая молекула, активированная в начале всей цепи, вызывает образование множества комплексов, атакующих мембраны.

18.5.2. Классический путь активируется комплексами антиген-антитело [27, 28] Классический путь обычно активируется, когда антитела IgG или IgM связываются с антигенами на поверхности микроорганизма.

Связывание антигена с антителами в свою очередь приводит к тому, что константные области антител связывают первый компонент классического пути, С1, который представляет собой большой комплекс, состоящий из трех субкомпонентов - Clq, Clr и Cls (рис. 18-41). Связывание глобулярной «головки» Clq с антителом IgM или IgM, присоединенным к антигену, активирует Clq, и в результате запускается ранний протеолитический каскад классического пути. Однако прежде чем произойдет активация, таким способом должна быть связана более чем одна «головка»;

поэтому для включения классического пути нужна целая группа чужеродных антигенных детерминант (рис. 18-41, Б). Это тоже служит для концентрирования процессов активации комплемента на поверхности микроорганизмов, где антигенные детерминанты обычно расположены тесными группами.

Активация субкомпонента Clq комплекса С1 активирует Clr, который приобретает протеолитическую активность и в свою очередь расщепляет и активирует Cls. Активированный Cls затем расщепляет С4 на два фрагмента, С4а и С4b (образующийся в результате такого рода протеолиза больший фрагмент принято обозначать b, а меньший фрагмент -а);

С4b сразу же ковалентно пришивается к мембране и затем связывает С2. Будучи связанным, С2 также расщепляется активирован- Рис. 18-41. А. Необычная структура Clq. Это большой белок (мол. масса около 450000). состоящий из шести идентичных субъединиц, каждая из которых в свою очередь построена из трех разных полипептидных цепей. С-концевые половины всех трех цепей каждой субъединицы образуют глобулярную структуру;

N-концевые половины имеют аминокислотную последовательность, типичную для коллагена, и скручены в тройную спираль коллагенового типа (см. разд. 14.2.6). Все шесть субъединиц сшиты друг с другом дисульфидными связями между трехспиральными «хвостами» и образуют структуру, напоминающую пучок тюльпанов. К глобулярным «головкам» этой структуры могут присоединяться антитела IgG или IgM. Таким образом, каждая молекула Clq имеет шесть участков связывания антител. Б. Связывание С1 с двумя молекулами IgG, присоединенными к группе антигенных детерминант на поверхности клетки-мишени. Каждый комплекс С1 состоит из одной молекулы Clq, непрочно связанной с тетрамером, который составлен из двух молекул Clr и двух молекул Cls (тетрамер показан схематично).

Рис. 18-42. Образование СЗ-конвертазы при классическом и при альтернативном пути. В обоих случаях СЗ-конвертаза образуется в результате соединения двух компонентов комплемента, активированных ранее в цепи протеолитического каскада. Белки СЗ и С5 гомологичны. Связав СЗb, С становится похожим на СЗ и расщепляется СЗ-конвертазой (работающей как С5-конвертаза) с образованием С5b, который инициирует сборку комплекса, атакующего мембраны. Активированные компоненты комплемента часто обозначают с помощью верхней черты (например, активированный С1 - как С1);

чтобы упростить текст, мы не пользовались этим обозначением.

ным С1s;

больший фрагмент, С2b, остается связанным с С4b, образуя комплекс C4b,2b, который представляет собой СЗ-конвертазу классического пути. Как показано на рис. 18-42, C4b,2b расщепляет СЗ на два фрагмента - СЗа и СЗb. Фрагмент СЗb быстро связывается с мембраной-мишенью и присоединяет к себе С5. Связанный С5 расщепляется комплексом C4b,2b на С5а и С5b (вспомним, что СЗ-конвертаза - это также и С5-конвертаза).

Фрагмент С5b соединяется с С6, в результате чего инициируется сборка поздних компонентов с образованием комплекса, атакующего мембраны.

18.5.3. Альтернативный путь может прямо активироваться микроорганизмами [27, 29] Полисахариды клеточных стенок микроорганизмов даже в отсутствие антител могут прямо активировать альтернативный путь.

Активация классического пути тоже активирует альтернативный путь с помощью положительной обратной связи. Таким образом, альтернативный путь обеспечивает первую линию обороны от инфекции, пока не сформировался иммунный ответ, и усиливает действие классического пути после начала иммунного ответа.

Хотя мы говорим, что полисахариды микробов прямо активируют альтернативный путь, однако это лишь упрощенная схема. На самом деле этот путь активируется фрагментом СЗb, а роль полисахаридов состоит в том, чтобы предохранить СЗb от быстрой инактивации под действием механизма, который защищает окружающие нормальные клетки от атаки активированного комплемента (см. ниже). СЗb, приводящий в действие альтернативный путь, образуется либо классическим путем (отсюда петля положительной обратной связи), либо путем спонтанного протеолиза СЗ, который происходит с малой скоростью даже тогда, когда каскад комплемента не запущен.

Следующий этап активации альтернативного пути - присоединение фактора В к мембраносвязанному СЗb. Затем циркулирующий в крови в активной форме фактор D расщепляет связанный фактор В с образованием активного фрагмента Вb, и в результате получается СЗb, Вb - СЗ-конвертаза альтернативного пути, под действием которой образуются дополнительные молекулы СЗb;

некоторые из них связывают С5. Как и в классическом пути, СЗ-конвертаза может служить и СЗ-конвертазой. СЗ-конвертаза расщепляет мембраносвязанные молекулы СЗ и таким образом инициирует сборку комплекса, атакующего мембраны (см. ниже, рис. 18-43).

Повреждение мембран нормальных клеток собственного организма комплементом, активированным по классическому пути, предотвращается тем, что для активации С1 нужны связанные антитела. Альтернативный путь, однако, активируется фрагментом СЗb, который может связаться с любой мембраной и, как уже говорилось, с небольшой скоростью образуется спонтанно. Поэтому необходимы специальные механизмы защиты собственных нормальных клеток от такого рода атаки. В отличие от больших скоплений СЗb, формирующихся по классическому пути, большая часть спонтанно образующегося СЗb связывается с мембранами в виде одиночных молекул. Здесь они быстро инактивируются специфическим белком-ингибитором - фактором Н, который конкурирует с фактором В за связывающий участок на СЗb;

СЗb, связанный с микробными мембранами, защищен от этого ингибиторного белка (механизм защиты неизвестен) полисахаридами клеточной стенки микробов. Поэтому такие молекулы СЗb могут связывать фактор В и таким образом активировать альтернативный путь.

18.5.4. Активация комплемента способствует фагоцитозу и воспалению [27] Фрагмент СЗb, образующийся как при классическом, так и при альтернативном пути, обладает рядом важных свойств. Как мы уже видели, он активирует альтернативный путь с образованием добавочных количеств СЗb и связывает С5, обеспечивая расщепление его СЗ конвертазой. Однако комплемент работает не только на образование комплексов, атакующих мембраны;

СЗb играет еще и третью важную роль: он присоединяется к специфическим рецепторным белкам на макрофагах и нейтрофилах и повышает способность этих клеток фагоцитировать ту микробную клетку, к которой уже присоединился СЗb. Таким образом, СЗb вносит решающий вклад в защиту от бактерий, независимую от лизиса клеток под действием комплемента.

В ходе каскадной протеолитической активации комплемента образуется несколько небольших биологически активных белковых фрагментов. Из них наиболее важны СЗа и С5а. Оба этих фрагмента представляют собой пептиды с сильными основными свойствами, отщепляемые от N-концов исходных белков;

оба вызывают сокращение гладкой мускулатуры и стимулируют секрецию гистамина тучными клетками и базофилами. Гистамин местно увеличивает проницаемость кровеносных сосудов, что позволяет лейкоцитам и дополнительным количествам антител и комплемента проникать в места инфекции. С5 служит также мощным хемоаттрактантом для нейтрофилов и усиливает механизмы, с помощью которых эти клетки уничтожают поглощенные бактерии. Именно эти два пептида в основном ответственны за местную воспалительную реакцию, которой обычно сопровождается активация комплемента.

18.5.5. В результате сборки поздних компонентов комплемента образуется гигантский комплекс, атакующий мембраны [27, 30] Сборка поздних компонентов начинается с того, что С5 (уже слабо связанный с СЗb на мембране клетки-мишени) расщепляется СЗ конвертазой классического или альтернативного пути с образованием C5a и С5b. Как мы только что видели, С5а освобождается и способствует воспалительной реакции. С5b остается связанным с СЗb и временно имеет способность присоединять С6 с образованием С56, а потом С Pиc. 18-43. Сборка поздних компонентов комплемента с образованием комплекса, атакующего мембраны. Связывание молекулы С9 с С индуцирует в С9 конформационное изменение, которое приводит к обнажению гидрофобной области и встраиванию С9 в липидный бислой клетки мишени рядом с С8. Это инициирует цепную реакцию: измененный С9 связывает вторую молекулу С9, которая претерпевает конформационное изменение и встраивается в бислой, где может связать следующую молекулу С9, и так далее. Таким образом цепь молекул С9 формирует широкий трансмембранный канал. Конечный комплекс С5678(9) может содержать до 18 молекул С9 и иметь мол. массу около 2 млн. (каждая молекула С содержит 537 аминокислотных остатков). Комплексы С5678 сами по себе образуют небольшие трансмембранные поры.

с образованием С567. Затем комплекс С567 через С7 прочно связывается с мембраной. К этому комплексу добавляется одна молекула С8, и образующийся С5678 связывает от 8 до 18 молекул С9, которые частично разворачиваются и полимеризуются, формируя трансмембранный канал (рис. 18-43). Изученные последовательности ДНК позволяют предполагать, что белки С6, С7, С8 и С9 эволюционно родственны между собой.

Комплексы, атакующие мембраны, после негативного контрастирования имеют на электронных микрофотографиях характерный вид:

они образуют водные поры, пронизывающие мембрану (рис. 18-44). По этой причине, а также благодаря нарушению структуры близлежащего липидного бислоя мембрана становится легко проницаемой. Поскольку малые молекулы могут проходить сквозь мембрану около комплексов и через них, а макромолекулы остаются в клетке, нарушается нормальный клеточный механизм контроля водного баланса (см. схему 6-1, т. 1).

Поэтому клетка путем осмоса поглощает воду и в результате набухает и лопается. Этот процесс настолько эффективен, что очень небольшое число комплексов, атакующих мембраны (возможно, даже один), может убить эритроцит. Комплексы могут разрушать даже вирус, имеющий оболочку, для которого не характерна большая разность осмотического давления по обе стороны мембраны и который поэтому не подвержен осмотическому лизису;

вероятно, это происходит из-за дезорганизации мембраны вируса.

18.5.6. Каскад комплемента точно регулируется [27, 31] Поскольку каскад комплемента действует как усилитель и может приводить к разрушению клеток, необходимо, чтобы ключевые активные компоненты инактивировались вскоре после их появления и атака не распространялась на близлежащие клетки собственного организма.

Это достигается по меньшей мере двумя способами. Прежде всего, специфические белки-ингибиторы, содержащиеся в крови, останавливают каскад путем связывания или расщепления определенных компонентов, стоит им только активироваться в результате протеолиза. Например, некоторые белки-ингибиторы присоединяются к активированным компонентам комплекса С1 и прекращают их действие, в то время как другие расщепляют и тем самым инактивируют СЗb. Без этих ингибиторов весь сывороточный СЗ мог бы быть израсходован из-за положительной обратной связи в цепи реакций альтернативного пути.

Второй важный механизм регуляции основан на нестабильности многих активированных компонентов каскада: если они не связываются тотчас же с определенным другим компонентом или с близлежащей мембраной, они быстро инактивируются. Особенно ярким примером Рис. 18-44. Отверстия в плазматической мембране эритроцита - результат воздействия комплемента. Электронные микрофотографии (негативный контраст). На фото А отверстие видно сверху, на фото Б-сбоку. Контрастирующее вещество заполняет отдельные каналы, и поэтому они выглядят темными. (R. Dourmashkin, Immunology, 35, 205-212, 1978.) Рис. 18-45. Протеолитическая активация СЗ или С4 ведет к изменению конформации белка. При этом разрывается показанная на рисунке необычная внутримолекулярная ковалентная связь. В результате разрыва этой тиоэфирной связи между боковыми цепями белка образуется весьма реакционноспособная карбонильная группа, которая ковалентно присоединяется к другой макромолекуле, образуя с ней эфирную или амидную связь. Однако способность белка реагировать таким образом падает со временем полужизни около 60 мкс;

поэтому он связывается только с мембранами, расположенными очень близко к тому месту, где началась активация комплемента. Как СЗ, так и С4 состоят более чем из одной полипептидной цепи;

показанные на рисунке реакции претерпевает в каждом из белков цепь наибольшего размера.

служат активированные С4b и СЗb. Когда любой из них образуется путем расщепления предшественника, он претерпевает ряд быстрых конформационных изменений, приводящих к короткоживущей активной форме. Такая активная форма имеет гидрофобный участок, а также боковую цепь глутамина с высокой реакционной способностью, образующуюся при механическом разрыве необычной тиоэфирной связи в белке (рис. 18-45). В результате глутамин образует ковалентную связь с белком или полисахаридом на близлежащей мембране. Поскольку время полужизни активных форм С4b и СЗb очень мало (менее 0,1 мс), они обычно успевают связаться только с тем участком мембраны, который находится совсем близко к месту активации компонентов комплемента. Поэтому атака комплемента ограничивается лишь поверхностной мембраной микроба и не распространяется на окружающие нормальные клетки собственного организма.

Как в процессе эволюции могла выработаться столь сложная система? Можно предполагать, что это происходило путем последовательных шагов. При этом, видимо, многие из самых сложных компонентов, таких как комплекс, атакующий мембраны, появились сравнительно поздно. Кажется вероятным, что система первоначально формировалась вокруг компонента СЗ и обеспечивала образование ковалентного комплекса между СЗb и мембранами чужеродных клеток. Этот комплекс сам по себе значительно усиливает способность макрофагов и нейтрофилов поглощать и разрушать микроорганизмы. Однако люди, у которых отсутствует один из поздних компонентов и поэтому не может быть собран атакующий комплекс, защищены тем не менее от большинства бактериальных инфекций. Исключение составляют лишь немногие бактерии, способные выживать внутри фагоцитирующей клетки;

поэтому для защиты от них особенно важен лизис, осуществляемый комплементом. Полагают, что и альтернативный, и классический пуп ведут свою эволюцию от такой примитивной системы комплемента.

Вероятно, вначале возник альтернативный путь как механизм врожденной неспецифической защиты от инфекции, и лишь значительно позже выработался классический путь, в котором активация СЗ сопряжена со связыванием антител и тем самым - со специфическими приспособительными иммунными реакциями. Представление об эволюционном родстве двух путей согласуется с тем, что многие из их компонентов гомологичны, включая сериновые протеиназы С1r, С1s, С2, фактор В и фактор D.

Заключение Система комплемента действует сама по себе и совместно с антителами, защищая организм позвоночного от инфекции. Ранние компоненты комплемента представляют собой проферменты крови, которые последовательно активируются в усилительном каскаде реакций ограниченного протеолиза. Этот процесс может протекать либо по классическому пути, который запускается связыванием антител IgG или IgM с антигеном, либо по альтернативному пути, который может запускаться непосредственно клеточными стенками внедрившихся микроорганизмов. Наиболее важный компонент комплемента - белок ИСЗ, активируемый в результате протеолитического расщепления и затем ковалентно связывающийся с близлежащими мембранами. Микроорганизмы, несущие на своей поверхности активированный СЗ (СЗb), легко поглощаются и уничтожаются фагоцитирующими клетками. Кроме того, СЗb помогает инициировать сборку поздних компонентов, которые образуют большой комплекс мембранной атаки, вызывающий лизис внедряющихся микроорганизмов. При активации комплемента освобождается также ряд небольших растворимых пептидных фрагментов, привлекающих и активирующих нейтрофилы и стимулирующих секрецию гистамина тучными клетками;

это приводит к воспалительной реакции в местах активации комплемента. Протеолитический каскад комплемента остается «привязанным» к мембранам внедрившихся микроорганизмов, активировавших этот каскад, главным образом благодаря тому, что некоторые из компонентов, включая СЗb, остаются активными менее 0,1 миллисекунды и поэтому не могут распространить атаку на близлежащие собственные клетки организма.

18.6. Т-лимфоциты и клеточный иммунитет Разнообразные реакции Т-клеток в совокупности называют иммунным ответом клеточного типа. Как и образование антител, эти реакции играют у позвоночных важную роль в защите от инфекции, особенно от некоторых вирусов и грибов. Так же как и ответы, связанные с выработкой антител, они высокоспецифичны в отношении антигена.

Существует, однако, несколько важных особенностей, отличающих Т-клетки от В-клеток.

1) Некоторые Т-клетки прямо сражаются с инфекцией путем уничтожения клеток, инфицированных вирусом, но большинство Т-клеток регулирует активность других эффекторных клеток, таких как В-клетки и макрофаги.

2) Как эффекторные, так и регуляторные Т-клетки действуют в основном на коротких расстояниях, прямо взаимодействуя с клетками, которые они убивают или активность которых регулируют. В-клетки, напротив, выделяют антитела, распространяющиеся очень далеко от места их образования.

3) Вероятно, по этой причине Т-клетки связывают чужеродный антиген только тогда, когда он находится на поверхности другой клетки собственного организма;

антиген узнается в ассоциации с особым классом гликопротеинов клеточной поверхности, называемых МНС;

эти Рис. 18-46. Т-клеточный рецептор -гетеродимер, состоящий из полипептидных цепей и обе цепи гликозилированы (не показано). Каждая из цепей имеет длину в 280 аминокислот;

большая внеклеточная часть каждой цепи свернута в два Ig-подобных домена - один вариабельный (V) и один константный (С). Исходя из анализа аминокислотных последовательностей (выведенных из последовательностей клонированных кДНК), полагают, что антиген-связывающий участок, образуемый доменами V и V, по общим размерам и геометрии сходен с антиген-связывающим участком молекулы антитела. Однако в отличие от антител, имеющих два участка для связывания антигена, Т-клеточные рецепторы имеют лишь один такой участок (вероятно, потому, что они всегда связаны с плазматической мембраной, где могут действовать кооперативно). Показанный здесь /-гетеродимер нековалентно ассоциирован с инвариантным набором мембранных белков - так называемым комплексом CD3 (не показан).

Типичная Т-клетка имеет на своей поверхности от 20000 до 40000 /-белков.

молекулы названы так потому, что они кодируются комплексом генов, получивших название главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC) (см. разд. 18.6.5). В результате активация Т-клеток происходит только при их контакте с другой собственной клеткой;

это наиболее важное различие между процессами узнавания антигена Т- и В-клетками.

18.6.1. Т-клеточные рецепторы представляют собой антителоподобные гетеродимеры [32] Поскольку Т-клетки активируются только в результате тесного контакта с другими клетками, их рецепторы для антигенов существуют только в мембраносвязанной форме. Поэтому такие рецепторы было трудно выделить - в отличие от антител, которые секретируются (но могут быть и мембраносвязанными), и значительно больше времени потребовалось на то, чтобы идентифицировать эти молекулы и кодирующие их гены, Первые рецепторные белки были выделены в 1983 г., после того как стало возможным выращивать в культуре чистые клоны антиген специфических Т-клеток (разд. 18.6.11), что позволило иметь большие количества Т-клеток с идентичными рецепторами. Затем могли быть получены моноклональные антитела против клонированных клеток, и те из них, которые узнают Т-клеточный рецептор, были идентифицированы по их способности блокировать вызванные антигеном ответы исходных клеток, но не ответы других Т-клеточных клонов. Эти антитела были затем использованы для очистки молекул рецепторов;

оказалось, что рецептор состоит из двух полипептидных цепей и, соединенных дисульфидными связями. Каждая из этих цепей имеет отличительную особенность, общую у них с антителами, - наличие вариабельной N-концевой и константной С-концевой областей (рис. 18-46).

Примерно год спустя эти черты сходства с антителами стали важным элементом остроумного способа выделения генов, кодирующих Т клеточные рецепторы. Т- и В-лимфоциты близко родственны, поэтому большинство генов транскрибируется у них одновременно, и, значит, они содержат в основном одни и те же мРНК;

однако мРНК для Т-клеточного рецептора содержат только Т-клетки. Исследователи взяли суммарную мРНК Т-клеточных клонов, гибридизацией на истощение удалили мРНК, содержащуюся также и в В-клетках (разд. 5.6.4), и получили небольшую популяцию мРНК, свойственную только Т-клеткам, Затем из этой мРНК приготовили библиотеку кДНК (разд. 5.6.3) и использовали индивидуальные клоны кДНК из этой библиотеки дм получения радиоактивных ДНК-зондов. Предполагая, что вариабельность N-концов Т клеточных рецепторных белков (как и V-областей антител) создается путем перестроек ДНК, каждый из ДНК-зондов использовали затем для анализа соответствующих геномных ДНК в попытке выявить перестройки в процессе развития Т-клеток. Таким путем в конце концов были локализованы (на разных хромосомах) генные пулы, кодирующие - и -цепи. Было показано, что эти пулы, та же как и генные пулы для антител, содержат отдельные V-, D-, J- и С-сегменты, которые объединяются путем сайт-специфической рекомбинации в процессе развития Т-клеток в тимусе.

За одним исключением, все механизмы, используемые В-клетками для создания разнообразия антител, используются также и Т-клетками для создания разнообразия Т-клеточных рецепторов. Полагают, однако, что у Т-клеток особенно важную роль играют механизмы, связанные с выпадением и вставкой нуклеотидов при соединении генных сегментов, Но зато здесь, по-видимому, не используется механизм соматического гипермутирования, приводимый в действие антигеном (разд. 18.4,4).

Причина этого, возможно, состоит в том, что при гипермутировании могли бы возникать Т-клетки, реагирующие со «своими» молекулами. Такого рода проблема гораздо менее существенна для В-клеток, так как большая часть В-клеток, реагирующих на «свое», не могла бы активироваться без помощи реагирующих на «свое» Т-клеток-хелперов (разд. 18.6.12).

Недавно были обнаружены Т-клеточные рецепторы второго типа-гетеродимеры, состоящие из - и -цепей. Эти рецепторы экспрессируются на субпопуляциях клеток с неизвестными функциями в тимусе, эпидермисе и кишечном эпителии.

Как /-, так и /-Т-клеточные рецепторы физически ассоциированы на поверхности клетки с одним и тем же набором полипептидных цепей - так называемым комплексом ТЗ (или CD3). Этот комплекс имеется на поверхности всех зрелых Т-клеток. Полагают, что он участвует в передаче сигнала от активированного антигеном Т-клеточного рецептора внутрь клетки.

18.6.2. Различные ответы Т-лимфоцитов опосредуются разными классами этих клеток [33] Т-лимфоциты убивают клетки, инфицированные вирусами, а также способствуют или противодействуют ответам других лейкоцитов. Эти три функции осуществляются разными классами Т-лимфоцитов - цитотоксическими Т-клетками, Т-клетками-хелперами (или индукторами) и Т клетками-супрессорами соответственно. Цитотоксические Т-клетки вместе с В-клетками - это главные эффекторные клетки иммунной системы;

Т хелперы и Т-супрессоры вместе называют Т-клетками-регуляторами.

Из трех основных классов Т-клеток мы меньше всего знаем о Т-супрессорах. Известно, например, что Т-хелперы и цитотоксические Т клетки используют для узнавания антигена одни и те же рецепторы (/-гетеродимеры), тогда как природа рецепторов, используемых Т супрессорами, пока неясна (хотя по крайней мере некоторые из них, видимо, тоже используют /-гетеродимеры). Одна из причин ограниченности наших знаний о Т-супрессорах состоит в том, что было чрезвычайно трудно получить в культуре клоны этих клеток, в то время как получать антиген-специфичные клоны цитотоксических Т-клеток и Т-хелперов сравнительно легко (разд. 18.6.11).

Хотя цитотоксические Т-клетки и Т-хелперы используют антигенные рецепторы, кодируемые одними и теми же пулами генных сегментов, они не могут узнавать одни и те же молекулы МНС на поверхности клеток. Такое различие отражает разные функции клеток этих двух типов.

18.6.3. Цитотоксические Т-лимфоциты убивают клетки, инфицированные вирусами [34] Вирусы воспроизводятся внутри клеток, где они укрыты от воздействия антител;

поэтому наиболее эффективный способ предотвратить их распространение на другие клетки состоит в том, чтобы убить инфицированную клетку еще до начала сборки вируса. Это и есть основная функция цитотоксических Т-клеток. Ввиду высокого разрушительного потенциала этих лимфоцитов чрезвычайно важно, чтобы их атака была ограничена только инфицированными клетками. Как показала микрокиносъемка, цитотоксическая Т-клетка в каждый данный момент может сосредоточить свою атаку лишь на одной клетке-мишени, даже если Рис. 18-47. Цитотоксическая Т-клетка (меньшая из двух) и убиваемая ею в культуре клетка-мишень. А и Б электронные микрофотографии;

В картина иммунофлуоресценции после окрашивания антителами к тубулину. Цитотоксические Т-клетки были взяты у мышей, иммунизированных клетками-мишенями -чужеродными опухолевыми клетками. Показано, как Т-клетка и клетка-мишень связываются друг с другом (А, В);

на фото Б- Т-клетка после того, как она убила клетку-мишень. Обратите внимание, что у Т-клетки, но не у клетки-мишени центросома и расходящиеся от нее микротрубочки ориентированы в точку межклеточного контакта (А и Б из D. Zagury et al., Eur. J. Immunol., 5, 818-822, 1975;

В из В. Geiger et al., J.

Cell Biol., 95, 137-143, 1982. Copyright permission of the Rockefeller Univ. Press.) с нею связалось несколько клеток-мишеней. Каким же образом цитотоксическая клетка так точно направляет свою атаку?

По-видимому, направляющий механизм зависит от перестройки цитоскелета цитотоксической клетки в результате специфического контакта с поверхностью клетки-мишени. Если цитотоксическую Т-клетку во время ее взаимодействия с атакуемой мишенью пометить антителами к тубулину, то можно увидеть, что ее центросома ориентирована в точку контакта с клеткой-мишенью (рис. 18-47). Кроме того, если клетку пометить антителами к талину - белку, участвующему, видимо, в соединении рецепторов клеточной поверхности с кортикальными актиновыми филаментами (разд. 11.2.8), то окажется, что талин сконцентрирован в кортексе цитотоксической клетки в месте контакта. Имеются данные в пользу того, что агрегация Т-клеточных рецепторов в участке контакта приводит к локальному талин-зависимому скоплению актиновых филаментов;

затем механизм, зависимый от микротрубочек, ориентирует центросому и связанный с нею аппарат Гольджи к участку контакта, направляя воздействие убивающего аппарата на клетку-мишень. Аналогичную поляризацию цитоскелета можно наблюдать и при функциональном взаимодействии Т-хелпера с клеткой, которой он «помогает».

18.6.4. Как цитотоксические Т-клетки убивают свои мишени? [35] Цитотоксические клетки защищают нас не только от обычных вирусных инфекций, но и от опухолей вирусного происхождения. Однако такие опухоли составляют, вероятно, менее 20% всех злокачественных опухолей человека. Кроме того, имеющиеся данные никак не свидетельствуют в пользу того, что иммунные ответы защищают нас и от большинства других видов рака: в условиях иммуносупрессии люди и экспериментальные животные более подвержены вирусным опухолям (а также опухолям предполагаемой вирусной природы), но этого нельзя сказать о спонтанных и химически индуцированных опухолях. Большой интерес вызывает, однако, возможная роль неиммунологических механизмов в защите от рака. Опухолевые клетки могли бы уничтожаться макрофагами или естественными клетками-киллерами (NK, natural killer cells). NK-клетки представляют собой лимфоцитоподобные клетки, вероятно, такого же рода, что и К-клетки, которые убивают эукариотические клетки, покрытые антителами (разд. 18.2.5). Но в отличие от К-клеток NK-клетки могут также спонтанно и относительно неспецифически убивать многие опухолевые и инфицированные вирусами клетки в культуре в отсутствие антител. Как они в этих случаях отличают аномальные клетки от нормальных, не известно.

Мы не знаем, каким образом цитотоксические Т-клетки и NK-клетки убивают свои мишени. Некоторые линии NK-клеток и цитотоксических Т-клеток, которые можно неопределенно долго поддерживать в культуре, используют для этого механизм, вероятно, сходный с действием системы комплемента. Связывание с мишенями ведет к высвобождению этими клетками порообразующих белков, называемых перфоринами, которые полимеризуются в плазматической мембране клетки-мишени, превращаясь в трансмембранные каналы. Как полагают, эти каналы делают мембрану проницаемой, что способствует гибели клетки. Перфорины, которые гомологичны компоненту комплемента С9, хранятся в секреторных пузырьках и освобождаются путем локального экзоцитоза в месте контакта с клеткой-мишенью. В секреторных пузырьках содержатся также сериновые эстеразы, однако играют ли они какую-либо роль в гибели клетки-мишени, неизвестно. На электронных микрофотографиях перфориновые каналы в мембране клеток-мишеней выглядят очень сходно с каналами, образуемыми компонентом С9, и это подкрепляет мысль о сходстве механизмов действия цитотоксических клеток и комплемента. Однако обычные цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клетки могут убивать клетки-мишени и без участия перфоринов, с помощью какого-то механизма, молекулярная основа которого не известна.

Одна из возможностей состоит в том, что эти клетки активируют в клетке-мишени некий внутренний механизм саморазрушения, который приводит ее к «самоубийству».

Какие молекулы узнают NK-клетки на убиваемых ими мишенях, неизвестно. Между тем выяснено, что цитотоксические Т-клетки узнают вирусные молекулы, связанные с гликопротеинами МНС на поверхности клеток, инфицированных вирусами. Однако лишь недавно установлена решающая роль молекул МНС в «представлении» антигена Т-клеткам.

18.6.5. Молекулы МНС определяют отторжение трансплантата [36] О молекулах МНС было известно задолго до того, как стала понятна их нормальная функция. Они были первоначально определены как главные антигены-мишени в реакциях на трансплантат. Пересадка ткани взрослого донора особи того же вида (аллотрансплантация) или иного вида (ксенотрансплантация) приводит обычно к ее отторжению. Эксперименты по пересадке кожи между разными линиями мышей, проведенные в 50-х годах, показали, что отторжение трансплантата обусловлено иммунной реакцией на чужеродные антигены, находящиеся на поверхности его клеток. Позднее было показано, что в этих реакциях участвуют главным образом Т-клетки и что они направлены против генетически «чужеродных» вариантов гликопротеинов клеточной поверхности, получивших название молекул гистосовместимости (т.е. совместимости тканей). Из них особенно большое значение имеют главные молекулы гистосовместимости - семейство гликопротеинов, кодируемое генами, составляющими главный комплекс гистосовместимости (МНС). Молекулы МНС имеются на поверхности клеток всех высших позвоночных.

Впервые они были найдены у мышей и названы антигенами Н-2 (histocompatibility-2). У человека они носят название HLA (human-leucocyte-associated), так как были первоначально обнаружены на лейкоцитах.

Три удивительных свойства молекул МНС в течение многих лет ставили иммунологов в тупик. Во-первых, эти молекулы занимают совершенно особое место среди антигенов-мишеней по своему значению при Т-клеточных трансплантационных реакциях. Во-вторых, узнавать чужеродные молекулы МНС может необычно большая доля Т-лимфоцитов: если на типичный вирусный антиген отвечает менее 0,001% Т-клеток организма, то на одиночный чужеродный МНС-антиген реагирует уже более 0,1% Т-клеток. В-третьих, многие из локусов, кодирующих молекулы МНС, более полиморфны, чем какие-либо другие у высших позвоночных. Это означает, что в пределах данного вида каждый локус представлен необычно большим числом аллелей (альтернативных форм одного и того же гена)-их может быть более 100, и каждый аллель встречается в популяции с относительно высокой частотой. По этой причине, а также потому, что каждый индивидуум имеет семь или больше локусов, кодирующих молекулы МНС (см. ниже), очень редко можно встретить два организма, имеющих идентичный набор гликопротеинов МНС. Это делает весьма трудным подбор доноров и реципиентов при трансплантации органов людям (за исключением генетически идентичных близнецов).

Однако позвоночным не нужна защита от вторжения чужеродных клеток других позвоночных. Поэтому наблюдаемая «одержимость» Т клеток чужеродными молекулами МНС и исключительный полиморфизм этих молекул были не только препятствием для пересадки органов, но и загадкой для иммунологов. Загадка была решена только после того, как выяснилось, что молекулы МНС направляют Т-лимфоциты на те клетки собственного организма, на поверхности которых имеются чужеродные антигены, например на клетки, инфицированные вирусом, Позже мы увидим, как это открытие помогло в значительной степени разрешить загадку МНС (разд. 18.6.8).

18.6.6. Существуют два основных класса молекул МНС [37] Существуют два основных класса молекул МНС-класс I и класс 11, каждый из которых представляет собой набор гликопротеинов клеточной поверхности, кодируемых двумя сцепленными группами генов, вместе составляющих главный комплекс гистосовместимости (рис. 18 48). Гликопротеины обоих классов - гетеродимеры с гомологичной общей структурой. Их N-концевые домены предназначены, по-видимому, для связывания антигена и его представления Т-клеткам.

Рис. 18-48. Схема генных комплексов Н-2 и HLA;

показано расположение локусов, кодирующих гликопротеины МНС класса I (красные участки) и класса II (черные участки). Существуют три типа гликопротеинов класса I (Н-2К, H-2D и H-2L у мыши;

HLA-A, HLA-B и HLA-C у человека);

каждый гликопротеин состоит из -цепи, кодируемой одним из показанных здесь локусов, и цепи 2-микроглобулина, кодируемой геном в другой хромосоме. У мыши имеются два типа гликопротеинов МНС класса II-H-2A и Н-2Е;

каждый из них состоит из -цепи и -цепи. Показаны только три типа молекул класса II человека -HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR (каждая состоит из - и -цепи), хотя имеются еще по меньшей мере один или два других типа. Молекулы DP и DR человека гомологичны Н-2Е мыши, a DQ человека Н-2А мыши. Все эти локусы сильно полиморфны, за, исключением H-2F и его гомологов DP и DR у человека, полиморфизм которых значительно меньше. В генном комплексе есть и много других локусов, продукты которых сходны с молекулами МНС класса I, однако их функции не известны.

Рис. 18-49. Молекулы гликопротеинов МНС класса I (А ) и класса II (Б). -цепь молекулы класса I длиной около 345 аминокислотных остатков имеет три внеклеточных домена,, и, кодируемых отдельными экзонами.

Молекула нековалентно связана с полипептидной цепью меньших размеров - 2 микроглобулином (96 аминокислот), который не кодируется в МНС. Домен и 2-микроглобулин гомологичны доменам иммуноглобулинов. 2 Микроглобулин инвариантен, однако -цепь чрезвычайно полиморфна - главным образом это относится к доменам 1 и. Путем создания (методами генетической инженерии) гибридных генов, содержащих в одном локусе смесь экзонов 1 2, и из разных аллелей, и последующей трансфекции этими генами культивируемых фибробластов было показано, что антигенные детерминанты, узнаваемые Т-клетками, формируются путем взаимодействия доменов и В составе молекул МНС класса II полиморфны обе цепи (3 в большей степени, чем а), главным образом за счет доменов и 1. Домены и 2 гомологичны доменам иммуноглобулинов. Эксперименты с трансфекцией, аналогичные описанным выше для молекул МНС пасса I, показывают, что антигенные детерминанты молекул класса II, узнаваемые Т-клетками, формируются совместно доменами и 1.

Таким образом, гликопротеины МНС классов I и II во многом поразительно сходны. У тех и других имеются четыре внеклеточных домена, из которых три содержат внутрицепочечные дисульфидные связи. Два ближайших к мембране домена подобны иммуноглобулиновым. Другие два домена взаимодействуют, образуя сложную трехмерную поверхность;

в дальнейшем мы увидим, что эта поверхность, по-видимому, связывает чужеродный антиген и представляет его Т-клеткам. Все цепи, за исключением 2-микроглобулина, гликозилированы (на схеме не показано).

Каждый ген молекулы МНС класса I кодирует одну трансмембранную полипептидную цепь (обозначаемую ), большая часть которой свернута в три внеклеточных глобулярных домена (1, 2, ). Каждая -цепь нековалентно ассоциирована с небольшим внеклеточным негликолизированным белком - 2-микроглобулином, который не связан непосредственно с мембраной и кодируется отдельным геном, находящимся в другой хромосоме (рис. 18-49, А). Как 2-микроглобулин, так и домен, расположенные ближе к мембране, гомологичны отдельному домену иммуноглобулинов. Два N-концевых домена -цепи, наиболее удаленные от мембраны, содержат полиморфные (вариабельные) остатки, которые узнаются Т-клетками при трансплантационных реакциях.

Молекулы МНС класса II тоже представляют собой гетеродимеры с двумя консервативными иммуноглобулиноподобными доменами вблизи мембраны и двумя полиморфными (вариабельными) N-концевыми доменами, расположенными дальше от мембраны. Однако в этих молекулах обе цепи кодируются в пределах МНС и обе проходят насквозь через мембрану (рис. 18-49, Б). Наличие Ig-подобных доменов в гликопротеинах классов I и II позволяет предположить, что молекулы МНС и антитела имеют общую эволюционную историю (разд. 18.6.20).

Есть веские данные в пользу того, что полиморфные области молекул МНС обоих классов взаимодействуют с чужеродным антигеном и что именно комплекс молекул МНС с чужеродным антигеном узнается Т-клеточным рецептором. Однако прежде чем обсуждать эти данные, мы рассмотрим ту различную роль, которую играют молекулы класса I и класса II, направляя цитотоксические Т-лимфоциты и Т-хелперы к соответствующим клеткам-мишеням.

Главное функциональное различие между молекулами МНС класса I и класса II находит отражение в их распределении по тканям.

Молекулы МНС класса I экспрессируются практически на всех клетках, содержащих ядро, тогда как распространение молекул класса II ограничено в основном клетками, участвующими в иммунных ответах.

Причиной такого распределения может быть то, что молекулы класса I узнаются цитотоксическими Т-клетками, которые должны иметь возможность взаимодействовать с любой клеткой организма, оказавшейся зараженной вирусом, тогда как молекулы класса II узнаются Т-хелперами, которые взаимодействуют в основном с другими клетками, участвующими в иммунных ответах, такими как В-клетки и антиген-представляющие клетки (рис. 18-50, см. также разд. 18.6.10). Важнейшие свойства гликопротеинов МНС двух классов суммированы в табл. 18-2.

18.6.7. Цитотоксические Т-клетки узнают чужеродные антигены, ассоциированные с молекулами МНС класса 1 [38] То, что молекулы МНС представляют чужеродные антигены Т-клеткам, было впервые четко показано в 1974 г. в эксперименте с цитотоксическими Т-клетками. Мышей линии X заражали вирусом А. Через семь дней в селезенке у этих мышей были активные цитотоксические Т-клетки, которые в клеточной культуре могли за несколько часов убить зараженные вирусом фибробласты линии X. Как и следовало ожидать, они убивали фибробласты, инфицированные только вирусом А, но не вирусом В;

следовательно, цитотоксические Т-клетки были вирус-специфичны. Однако неожиданно оказалось, что те же самые Т-клетки не убивают фибробластов, инфицированных тем же вирусом А, если эти фибробласты взяты от мышей линии Y (рис. 18-51). Значит, цитотоксические Т-лимфоциты узнавали не один только вирус, но и какое-то различие между двумя типами фибробластов.

Используя специальные линии мышей (так называемые конгенные линии), которые были либо генетически идентичны, за исключением локусов МНС класса I, либо генетически различны, за исключением тех же локусов, удалось показать, что инфицированные клетки мишени могли быть убиты только в том случае, если они экспрессировали хотя бы одну такую же молекулу МНС класса I, что и первоначально инфицированная мышь. Это показывало, что гликопротеины МНС класса I необходимы для представления вирусных антигенов, связанных с клеточной поверхностью, цитотоксическим Т-клеткам. Поскольку Т клетки данной особи узнают антиген лишь тогда, когда он ассоциирован с собственными молекулами МНС этой особи, такое совместное узнавание часто называют рестрикцией МНС. Только спустя 10 лет в серии экспериментов с цитотоксическими Т-клетками, реагирующими на вирус гриппа, удалось выяснить химическую природу вирусных антигенов, узнаваемых этими клетками.

18.6.8. Цитотоксические Т-клетки узнают фрагменты вирусных белков на поверхности клеток, инфицированных вирусами [39] С 60-х годов известно, что Т-клетки, в отличие от В-клеток (и антител). обычно не узнают антигенные детерминанты в белке, образующем третичную структуру (см. рис. 18-23, А), но узнают детерминанты развернутой полипептидной цепи. Причины этого стали понятны, когда накопились данные о том, что антигены, различаемые Т-клетками, обычно расщепляются внутри клетки-хозяина, прежде чем их фрагменты будут представлены на ее поверхности (вначале это были данные о том, как Т-хелперы узнают антиген - см. ниже, разд.

Рис. 18-50. Цитотоксические Т-клетки узнают 18.6.10). Первыми прямыми данными о таком механизме представления антигена чужеродные вирусные антигены в ассоциации с цитотоксическим Т-клеткам было сообщение о том, что некоторые цитотоксические Т гликопротеинами МНС класса I на поверхности клетки, активированные вирусом гриппа, специфически узнают внутренние белки вируса, любой клетки-хозяина, тогда как Т-хелперы которые не могли быть доступны в интактной вирусной частице. Затем были получены узнают чужеродные антигены в ассоциации с данные в пользу того, что гликопротеинами МНС класса II на поверхности антиген-представляющей клетки.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.