Skip to main content
Global

42.12: נוגדנים - מבנה נוגדנים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    210507

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה
    • להבדיל בין סוגי הנוגדנים

    נוגדן הוא מולקולה המזהה אנטיגן ספציפי; הכרה זו היא מרכיב חיוני בתגובה החיסונית ההסתגלותית. נוגדנים מורכבים מארבעה פוליפפטידים: שתי שרשראות כבדות זהות (יחידות פפטיד גדולות) הקשורות זו לזו חלקית במבנה "Y", שלצדן שתי שרשראות קלות זהות (יחידות פפטיד קטנות). האזור שבו האנטיגן מזוהה על הנוגדן ידוע כתחום המשתנה או האזור המשתנה. זו הסיבה שישנם נוגדנים רבים שיכולים לזהות כל אחד אנטיגן אחר. בסיס הנוגדנים ידוע כתחום קבוע או אזור קבוע. החלק של אנטיגן המוכר על ידי הנוגדן ידוע בשם אפיטופ.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): נוגדנים: (א) כאשר תא B של קו נבט מתבגר, אנזים הנקרא DNA רקומבינאז מוציא באופן אקראי מקטעי V ו-J מהגן של השרשרת הקלה. שחבור ברמת ה-mRNA מביא לסידור מחדש של גנים נוספים. כתוצאה מכך, (ב) לכל נוגדן יש אזור משתנה ייחודי המסוגל לקשור אנטיגן אחר.

    וריאציה של נוגדנים

    בתאי B, לאזור המשתנה של גן השרשרת הקלה יש 40 קטעים משתנים (V) וחמישה מקטעים מצטרפים (J). אנזים הנקרא DNA רקומבינאז מוציא באופן אקראי את רוב המקטעים הללו מהגן, ומחבר קטע V אחד למקטע J אחד. במהלך עיבוד RNA, כל מקטע V ו- J מלבד אחד מחוברים החוצה. רקומבינציה ושחבור עלולים לגרום ליותר מ-10 6 שילובי VJ אפשריים. כתוצאה מכך, לכל תא B מובחן בגוף האדם יש בדרך כלל שרשרת משתנה ייחודית. התחום הקבוע, שאינו נקשר לנוגדן, זהה לכל הנוגדנים. המגוון הגדול של מבנה הנוגדנים מתורגם למגוון הגדול של אנטיגנים שנוגדנים יכולים לקשור ולזהות.

    בדומה ל-TCRs (קולטני תאי T) ו-BCRs (קולטני תאי B), גיוון הנוגדנים מיוצר על ידי מוטציה ושילוב מחדש של כ-300 מקטעי גנים שונים המקודדים לתחומים המשתנים של השרשרת הקלה והכבדה בתאי מבשר שנועדו להפוך לתאי B. התחומים המשתנים מהשרשראות הכבדות והקלות מקיימים אינטראקציה ויוצרים את אתר הקישור שדרכו נוגדן יכול לקשור אפיטופ ספציפי על אנטיגן. מספר התחומים הקבועים החוזרים ונשנים בשיעורי Ig (נדון להלן) זהים עבור כל הנוגדנים המתאימים למחלקה ספציפית. נוגדנים דומים מבחינה מבנית למרכיב החוץ תאי של ה- BCR. ההתבגרות של תאי B לתאי פלזמה מתרחשת כאשר התאים מקבלים את היכולת להפריש את חלק הנוגדנים של ה- BCR שלו בכמויות גדולות.

    שיעורי נוגדנים

    ניתן לחלק נוגדנים לחמש מחלקות (IgM, IgG, IgA, IgD ו- IgE) בהתבסס על תכונותיהם הפיזיוכימיות, המבניות והאימונולוגיות. Ig מייצג אימונוגלובולין, מונח נוסף לנוגדן. ל-IgGs, המהווים כ-80 אחוז מכלל הנוגדנים במחזור, יש שרשראות כבדות המורכבות מתחום משתנה אחד ושלושה תחומים קבועים זהים. ל- IgA ו- IgD יש גם שלושה תחומים קבועים לכל שרשרת כבדה, ואילו ל- IgM ו- IgE יש ארבעה תחומים קבועים לכל שרשרת כבדה. התחום המשתנה קובע את סגוליות הקישור, בעוד שהתחום הקבוע של השרשרת הכבדה קובע את מנגנון הפעולה האימונולוגי של מחלקת הנוגדנים המתאימה. יתכן שלשני נוגדנים יש את אותן סגוליות מחייבות, אך הם יהיו בכיתות שונות, ולכן הם מעורבים בתפקודים שונים.

    לאחר יצירת הגנה אדפטיבית כנגד פתוגן, בדרך כלל תאי פלזמה מפרישים תחילה IgM לדם. BCRs על תאי B נאיביים הם ממעמד IgM ולעתים גם מחלקת IgD. מולקולות IgM מהוות כעשרה אחוזים מכלל הנוגדנים. לפני הפרשת נוגדנים, תאי פלזמה מרכיבים מולקולות IgM לפנטמרים (חמישה נוגדנים בודדים) המקושרים על ידי שרשרת מצטרפת (J). סידור הפנטאמר אומר שמקרומולקולות אלו יכולות לקשור עשרה אנטיגנים זהים. עם זאת, מולקולות IgM המשתחררות בשלב מוקדם של התגובה החיסונית ההסתגלותית אינן נקשרות לאנטיגנים ביציבות כמו IgGs, שהם אחד מסוגי הנוגדנים האפשריים המופרשים בכמויות גדולות עם חשיפה חוזרת לאותו פתוגן. המאפיינים של אימונוגלובולינים והמבנים הבסיסיים שלהם מוצגים בטבלה.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): מחלקות נוגדנים: לאימונוגלובולינים (מחלקות נוגדנים) יש פונקציות שונות, אך כולם מורכבים משרשראות קלות וכבדות היוצרות מבנה בצורת Y.

    IGAs מאכלסים את הרוק, הדמעות, חלב אם והפרשות הריר של מערכת העיכול, הנשימה ואיברי המין. באופן קולקטיבי, נוזלי הגוף הללו מצפים ומגנים על הרירית הנרחבת (4000 רגל מרובע בבני אדם). המספר הכולל של מולקולות IgA בהפרשות גופניות אלה גדול ממספר מולקולות ה- IgG בסרום הדם. כמות קטנה של IgA מופרשת גם לסרום בצורה מונומרית. לעומת זאת, חלק מה- IgM מופרש לנוזלי הגוף של הרירית. בדומה ל- IgM, מולקולות IgA מופרשות כמבנים פולימריים המקושרים לשרשרת J. עם זאת, IgAs מופרשים בעיקר כמולקולות דימריות, לא פנטמרים.

    IgE קיים בסרום בכמויות קטנות ומאופיין בצורה הטובה ביותר בתפקידו כמתווך אלרגיה. IgD קיים גם בכמויות קטנות. בדומה ל- IgM, BCR המכילים את סוג הנוגדנים IgD נמצאים על פני השטח של תאי B נאיביים. מחלקה זו תומכת בזיהוי אנטיגן ובהבשלה שלאחר מכן של תאי B לתאי פלזמה.

    נקודות מפתח

    • נוגדנים מכילים ארבעה פוליפפטידים: שתי שרשראות כבדות זהות (זו לזו) במבנה "Y" ושתי שרשראות קלות זהות (זו לזו) בחלק החיצוני של החלק "Y".
    • לכל נוגדן יש אזור משתנה ייחודי, האחראי על זיהוי אנטיגן וספציפיות.
    • ישנם חמישה סוגים של נוגדנים, שכל אחד מהם מנוצל על ידי הגוף בתנאים שונים, כולל IgM, IgG, IgA, IgD ו- IgE; Ig מייצג אימונוגלובולין.
    • IgAs, המופרשים בחלב, דמעות וריריות, הם הנוגדנים הרבים ביותר המיוצרים; בתוך הגוף, IGGs במחזור הם הנפוצים ביותר.

    מונחי מפתח

    • אימונוגלובולין: כל אחד מהגליקופרוטאינים בסרום הדם המגיבים לפלישה על ידי אנטיגנים זרים ומגנים על המארח על ידי הסרת פתוגנים; ידוע גם כנוגדן
    • אנטיגן: חומר הנקשר לנוגדן ספציפי; עלול לגרום לתגובה חיסונית
    • תא B: לימפוציט, שפותח בבורסה של ציפורים ובמח העצם של בעלי חיים אחרים, המייצר נוגדנים ואחראי על מערכת החיסון
    • אפיטופ: אותו חלק של ביומולקולה (כגון חלבון) המהווה יעד לתגובה חיסונית; החלק של האנטיגן המוכר על ידי מערכת החיסון