42.3: Antibodies

Last updated
Save as PDF

Page ID: 175462

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

Ujuzi wa Kuendeleza

Eleza reactivity msalaba
Eleza muundo na kazi ya antibodies
Jadili uzalishaji wa antibody

Antibody, pia inajulikana kama immunoglobulin (Ig), ni protini inayozalishwa na seli za plasma baada ya kusisimua na antigen. Antibodies ni msingi wa kazi ya kinga ya humor. Antibodies hutokea katika damu, katika secretions ya tumbo na kamasi, na katika maziwa ya maziwa. Antibodies katika maji haya ya mwili yanaweza kumfunga vimelea na kuziweka alama kwa uharibifu na phagocytes kabla ya kuambukiza seli.

Antibody Muundo

molekuli antibody ni zikiwemo ya polypeptides nne: mbili kufanana minyororo nzito (kubwa peptide vitengo) kwamba ni sehemu amefungwa kwa kila mmoja katika “Y” malezi, ambayo ni flanked na mbili kufanana minyororo mwanga (ndogo vitengo peptide), kama mfano katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\). Vifungo kati ya asidi ya amino ya cysteine katika molekuli ya antibody huunganisha polypeptides kwa kila mmoja. Maeneo ambapo antigen inatambuliwa kwenye antibody ni vikoa vya kutofautiana na msingi wa antibody hujumuisha vikoa vya mara kwa mara.

Katika seli za kijidudu B, kanda ya kutofautiana ya jeni ya mnyororo wa mwanga ina variable 40 (V) na makundi matano ya kujiunga (J). Enzyme inayoitwa DNA recombinase nasibu huchochea zaidi ya makundi haya nje ya jeni, na hugawanya sehemu moja ya V hadi sehemu moja ya J. Wakati wa usindikaji wa RNA, sehemu zote za V na J zimewekwa nje. Recombination na kuchapisha inaweza kusababisha zaidi 10 ⁶ inawezekana VJ mchanganyiko. Matokeo yake, kila kiini cha B kilichotofautishwa katika mwili wa binadamu huwa na mnyororo wa kipekee wa kutofautiana. Kikoa cha mara kwa mara, ambacho hakifunga antibody, ni sawa kwa antibodies zote.

Sehemu ya A inaonyesha mpangilio wa makundi ya jeni encoding minyororo mwanga antibody katika kiini B kijidudu line. Sehemu ina mikoa arobaini mfululizo V, aitwaye V1 kupitia V 40, mikoa mitano mfululizo J aitwaye J1 kupitia J5, na kanda ya mara kwa mara. J5 na kanda ya mara kwa mara hutenganishwa na intron. DNA recombinase hugawanya sehemu ya DNA iliyo na makundi V3 kupitia J1, na kusababisha kiini tofauti cha B. Jeni ni transcribed katika kabla ya RNA. Usindikaji wa RNA hugawanya yote lakini mikoa ya V2, J2 na C. Matokeo ya tafsiri katika protini yenye kanda ya kutofautiana inayotokana na makundi ya V2 na J2, na kanda ya mara kwa mara inayotokana na mkoa wa C. Mlolongo wa mwanga hujiunga na mnyororo mzito ili kuunda antibody yenye umbo la Y. — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Kama kiini cha kijidudu B kinachokomaa, enzyme inayoitwa DNA recombinase nasibu huchochea makundi V na J kutoka kwenye jeni la mlolongo wa mwanga. Kuchapisha katika matokeo ya ngazi ya mRNA katika urekebishaji zaidi wa jeni. Matokeo yake, (b) kila antibody ina kanda ya kipekee ya kutofautiana inayoweza kumfunga antigen tofauti.

Sawa na TCRs na BCRs, utofauti wa antibody huzalishwa na mutation na recombination ya takriban 300 makundi tofauti ya jeni encoding nyanja mwanga na nzito mnyororo kutofautiana katika seli mtangulizi kwamba ni zinazopelekwa kuwa seli B. Vikoa vya kutofautiana kutoka kwenye minyororo nzito na nyepesi huingiliana ili kuunda tovuti ya kumfunga kwa njia ambayo antibody inaweza kumfunga epitope maalum kwenye antigen. Idadi ya vikoa vya mara kwa mara mara katika madarasa ya Ig ni sawa kwa antibodies zote zinazohusiana na darasa maalum. Antibodies ni kimuundo sawa na sehemu ya ziada ya seli ya BCRs, na kukomaa kwa seli B kwa seli za plasma inaweza kutazamwa kwa maneno rahisi kama seli hupata uwezo wa secrete sehemu ya ziada ya BCR yake kwa kiasi kikubwa.

Madarasa ya antibody

Antibodies inaweza kugawanywa katika madarasa tano-IgM, IgG, IgA, IgD, IgE-kulingana na tabia zao za physiochemical, miundo, na immunological. IGGs, ambayo hufanya juu ya asilimia 80 ya antibodies zote, zina minyororo nzito ambayo inajumuisha uwanja mmoja wa kutofautiana na vikoa vitatu vinavyofanana mara kwa mara. IgA na IgD pia wana vikoa vitatu vya mara kwa mara kwa mlolongo nzito, wakati IgM na IgE kila mmoja huwa na vikoa vinne vya mara kwa mara kwa mlolongo nzito Domain ya kutofautiana huamua maalum ya kumfunga na uwanja wa mara kwa mara wa mlolongo nzito huamua utaratibu wa immunological wa utekelezaji wa darasa la antibody linalofanana. Inawezekana kwa antibodies mbili kuwa na sifa sawa za kumfunga lakini kuwa katika madarasa tofauti na, kwa hiyo, kushiriki katika kazi tofauti.

Baada ya ulinzi adaptive ni zinazozalishwa dhidi ya pathogen, kawaida seli plasma kwanza secrete IgM katika damu. BCRs kwenye seli za naïve B ni za darasa la IgM na mara kwa mara darasa la IgD. Molekuli za IgM hufanya takriban asilimia kumi ya kingamwili zote. Kabla ya secretion antibody, seli plasma kukusanyika molekuli IgM katika pentamers (tano antibodies binafsi) wanaohusishwa na kujiunga (J) mlolongo, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\). Mpangilio wa pentamer ina maana kwamba macromolecules hizi zinaweza kumfunga antigens kumi zinazofanana. Hata hivyo, IgM molekuli iliyotolewa mapema katika adaptive mwitikio wa kinga wala kumfunga kwa antijeni kama stably kama IgGs, ambayo ni moja ya aina ya uwezekano wa kingamwili secreted kwa wingi juu ya re-yatokanayo na kisababishi magonjwa sawa. \(\PageIndex{2}\)Kielelezo kinafupisha mali ya immunoglobulins na inaonyesha miundo yao ya msingi.

Jedwali linaonyesha muundo na kazi ya aina tano za immunoglobulins: IgA, IgD, IgE, IgG na IgM. IgD, IgA na IgG wote wana muundo wa Y. IgD ni sehemu ya receptor ya seli B, na hufanya basophils na seli za mast. IgE inalinda dhidi ya minyoo ya vimelea, na inawajibika kwa athari za mzio. IgG imefichwa na seli za plasma katika damu, na inaweza kuvuka placenta ndani ya fetusi. IgA inajumuisha miundo miwili yenye umbo la Y iliyounganishwa kwenye shina yao. Inapatikana katika mucous, mate, machozi na maziwa ya maziwa, na hulinda dhidi ya vimelea. IgM ina miundo mitano yenye umbo la Y iliyounganishwa na pentagram, na juu ya Ys inakabiliwa nje. Inaweza kushikamana na uso wa seli B au siri katika damu, na ni wajibu wa hatua za mwanzo za kinga. — Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Immunoglobulins zina kazi tofauti, lakini zote zinajumuisha minyororo nyepesi na nzito inayounda muundo wa Y.

IGas hujaza mate, machozi, maziwa ya matiti, na secretions ya kamasi ya njia ya utumbo, kupumua, na genitourinary. Kwa pamoja, hizi maji ya mwili huvaa na kulinda mucosa ya kina (4000 mraba miguu kwa wanadamu). Idadi ya molekuli za IgA katika secretions hizi za mwili ni kubwa kuliko idadi ya molekuli za IgG katika seramu ya damu. Kiasi kidogo cha IgA pia kinafichwa ndani ya seramu katika fomu ya monomeric. Kinyume chake, baadhi ya IgM imefichwa ndani ya maji ya mwili ya mucosa. Sawa na IgM, molekuli za IgA zimefichwa kama miundo ya polymeric inayohusishwa na mnyororo wa J. Hata hivyo, Igas hufichwa hasa kama molekuli za dimeric, sio pentamers.

IgE iko katika seramu kwa kiasi kidogo na inajulikana zaidi katika jukumu lake kama mpatanishi wa mishipa. IgD pia iko kwa kiasi kidogo. Sawa na IgM, BCRs ya darasa la IgD hupatikana kwenye uso wa seli za B za naïve. Darasa hili linasaidia kutambua antigen na kukomaa kwa seli B kwa seli za plasma.

Kazi za antibody

Tofauti plasma seli ni wachezaji muhimu katika majibu ugiligili, na kingamwili wao secrete ni muhimu hasa dhidi ya vimelea extracellular na sumu. Antibodies huzunguka kwa uhuru na kutenda kwa kujitegemea seli za plasma. Antibodies inaweza kuhamishwa kutoka kwa mtu mmoja hadi mwingine ili kulinda muda dhidi ya magonjwa ya kuambukiza. Kwa mfano, mtu ambaye hivi karibuni ametengeneza majibu ya kinga ya mafanikio dhidi ya wakala fulani wa ugonjwa anaweza kuchangia damu kwa mpokeaji asiye na kinga na kutoa kinga ya muda kwa njia ya antibodies katika seramu ya damu ya wafadhili. Jambo hili linaitwa kinga isiyo na kinga; pia hutokea kwa kawaida wakati wa kunyonyesha, ambayo hufanya watoto wachanga wanaonyonyesha kuwa sugu sana kwa maambukizi wakati wa miezi michache ya kwanza ya maisha.

Antibodies kanzu vimelea extracellular na neutralize yao, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\), kwa kuzuia maeneo muhimu juu ya pathogen kwamba kuongeza infectivity yao (kama vile receptors kwamba “kizimbani” vimelea kwenye seli jeshi). Neutralization ya antibody inaweza kuzuia vimelea kuingia na kuambukiza seli za jeshi, kinyume na mbinu ya CTL-mediated ya kuua seli ambazo tayari zimeambukizwa ili kuzuia maendeleo ya maambukizi yaliyoanzishwa. Vimelea vya antibody-coated vimelea vinaweza kuchujwa na wengu na kuondokana na mkojo au nyasi.

Sehemu ya A inaonyesha neutralization ya antibody. Antibodies huvaa uso wa virusi au protini yenye sumu, kama vile sumu ya diphtheria, na kuwazuia kushikamana na lengo lao. Sehemu ya B inaonyesha opsonization, mchakato ambao pathogen iliyofunikwa na antigens hutumiwa na macrophage au neutrophil. Sehemu ya C inaonyesha inayosaidia uanzishaji. Antibodies zilizounganishwa na uso wa kiini cha pathogen huamsha mfumo wa kuunga mkono. Pores huundwa katika membrane ya seli, kuharibu kiini. — Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Antibodies inaweza kuzuia maambukizi kwa (a) kuzuia antijeni kutoka kumfunga lengo lake, (b) kuashiria pathogen kwa uharibifu na macrophages au neutrophils, au (c) kuamsha cascade inayosaidia.

Kingamwili pia huashiria vimelea vya uharibifu na seli za phagocytic, kama vile macrophages au neutrophils, kwa sababu seli za phagocytic zinavutiwa sana na macromolecules zilizo ngumu na antibodies. Kuimarisha phagocytic na antibodies inaitwa opsonization. Katika mchakato unaoitwa kuimarisha kuimarisha, IgM na IgG katika serum hufunga kwa antigens na kutoa maeneo ya docking ambayo protini inayosaidia mfululizo inaweza kumfunga. Mchanganyiko wa antibodies na inayosaidia huongeza opsonization hata zaidi na inakuza kusafisha haraka ya vimelea.

Uhusiano, uvumilivu, na Reactivity ya Msalaba

Sio antibodies zote zinazofunga kwa nguvu sawa, maalum, na utulivu. Kwa kweli, antibodies maonyesho mapungufu mbalimbali (kivutio) kulingana na mshikamano Masi kati ya molekuli antijeni na antibody, kama mfano katika Kielelezo\(\PageIndex{4}\). Antibody na mshikamano juu kwa antigen fulani bila kumfunga zaidi kwa nguvu na stably, na hivyo itakuwa inatarajiwa kuwasilisha ulinzi changamoto zaidi dhidi ya pathogen sambamba na antigen maalum.

Sehemu A inalinganisha mshikamano na uvumilivu. Uhusiano unahusu nguvu ya mwingiliano mmoja wa antibody-antigen. Kila tovuti ya kupambana na antigen ya IgG kawaida ina mshikamano mkubwa kwa lengo lake. Uvumilivu inahusu nguvu ya mwingiliano wote pamoja, IgM kawaida ina chini mshikamano antigen kisheria maeneo, lakini kuna kumi kati yao hivyo uvumilivu ni juu. Sehemu ya B inaelezea reactivity msalaba, hali ambayo antibody humenyuka na epitopes mbili tofauti. — Kielelezo\(\PageIndex{4}\): (a) Affinity inahusu nguvu ya mwingiliano moja kati ya antigen na antibody, wakati uvumilivu inahusu nguvu ya mwingiliano wote pamoja. (b) Antibody inaweza kuvuka kuguswa na epitopes tofauti.

Neno uvumilivu linaelezea kumfunga na madarasa ya antibody ambayo yamefichwa kama imeunganishwa, miundo mingi (kama vile IgM na IgA). Ingawa uvumilivu hupima nguvu za kumfunga, kama vile mshikamano unavyofanya, uvumilivu sio tu jumla ya ushirikiano wa antibodies katika muundo wa multimeric. Uvumilivu hutegemea idadi ya maeneo yanayofanana ya kumfunga kwenye antigen inayoonekana, pamoja na mambo mengine ya kimwili na kemikali. Kwa kawaida, antibodies multimeric, kama vile IgM ya pentameric, huwekwa kama kuwa na mshikamano wa chini kuliko kingamwili za monomeric, lakini uvumilivu mkubwa. Kimsingi, ukweli kwamba antibodies multimeric inaweza kumfunga antigens wengi wakati huo huo mizani yao kidogo chini kisheria nguvu kwa kila mwingiliano antibody/antigen.

Kingamwili zilizofichwa baada ya kumfunga kwa epitope moja kwenye antigen zinaweza kuonyesha reactivity msalaba kwa epitopes sawa au sawa kwenye antigens tofauti. Kwa sababu epitope inalingana na kanda ndogo kama hiyo (eneo la uso wa asidi amino nne hadi sita), inawezekana kwa macromolecules tofauti kuonyesha utambulisho sawa wa Masi na mwelekeo juu ya mikoa mifupi. Msalaba reactivity inaelezea wakati antibody hakumfunga kwa antigen ambayo ilichochea awali na secretion yake, lakini kwa antigen tofauti.

Reactivity msalaba inaweza kuwa na manufaa kama mtu anaendelea kinga dhidi ya vimelea kadhaa kuhusiana licha ya kuwa tu wazi au chanjo dhidi ya mmoja wao. Kwa mfano, antibody msalaba reactivity inaweza kutokea dhidi ya miundo sawa uso wa bakteria mbalimbali Gram-hasi. Kinyume chake, antibodies kukulia dhidi ya vipengele pathogenic Masi kwamba inafanana molekuli binafsi inaweza kimakosa alama seli jeshi kwa ajili ya uharibifu na kusababisha uharibifu aut Wagonjwa ambao huendeleza lupus erythematosus ya utaratibu (SLE) huonyesha antibodies ambazo huguswa na DNA yao wenyewe. Antibodies hizi zinaweza kuwa awali zilizotolewa dhidi ya asidi nucleic ya vijiumbe lakini baadaye kuvuka iliitikia na antijeni binafsi. Jambo hili pia linaitwa mimicry ya Masi.

Antibodies ya Mfumo wa Kinga ya Mucosal

Antibodies synthesized na mfumo wa kinga ya mucosal ni pamoja na IgA na IgM. Ulioamilishwa seli B kutofautisha katika seli mucosal plasma kwamba synthesize na secrete dimeric IgA, na kwa kiwango kidogo, pentameric IgM. IgA iliyofichwa ni mengi katika machozi, mate, maziwa ya matiti, na katika secretions ya njia ya utumbo na kupumua. Usiri wa antibody husababisha majibu ya ndani ya ugiligili kwenye nyuso za epithelial na kuzuia maambukizi ya mucosa kwa kumfunga na kuondosha vimelea.

Muhtasari

Antibodies (immunoglobulins) ni molekuli zilizofichwa kutoka seli za plasma zinazopatanisha majibu ya kinga ya ugiligili. Kuna madarasa matano ya antibody; darasa la antibody huamua utaratibu wake wa hatua na tovuti ya uzalishaji lakini haidhibiti upeo wake wa kisheria. Antibodies hufunga antigens kupitia domains variable na inaweza ama neutralize vimelea au alama yao kwa phagocytosis au kuamsha kuteleza inayosaidia.

faharasa

ushirika: kivutio cha mshikamano Masi kati ya molekuli antijeni na antibody

antibody: protini inayozalishwa na seli za plasma baada ya kusisimua na antigen; pia inajulikana kama immunoglobulin

uvumilivu: jumla ya nguvu ya kumfunga ya antibody multivalent na antigen

msalaba reactivity: kumfunga antibody kwa epitope sambamba na antigen ambayo ni tofauti na ile ambayo antibody ilifufuliwa dhidi

kinga ya kinga: uhamisho wa antibodies kutoka kwa mtu mmoja hadi mwingine kutoa ulinzi wa muda dhidi ya vimelea