co jsou protilátky a co jsou antigeny?
Protilátky jsou velké glykoproteiny také známé jako imunoglobuliny (Ig), které jsou vyráběny, buňka-povrch exprimován a vylučován buňkami imunitního systému, konkrétně B-lymfocytů. Protilátky rozpoznávají cizí napadající mikroorganismy specifickou vazbou na proteiny nebo antigeny patogenu, což usnadňuje jejich neutralizaci a destrukci. Antigeny jsou klasicky definovány jako jakákoli cizí látka, která vyvolává imunitní odpověď. Specificita protilátek pro daný antigen je podtržena jeho jedinečnou strukturou, která umožňuje vazbu antigenu s vysokou přesností. Protože protilátky jsou vysoce specifické, slouží jako velmi užitečné nástroje ve vědeckém výzkumu k objasnění umístění, hojnosti a funkce proteinů v dynamických biologických systémech.
odkud protilátky pocházejí?
hlavním úkolem imunitního systému je svěřit ochranu před zahraniční/infekční patogeny a poranění tkáně. Skládá se ze dvou hlavních větví: vrozené (nespecifické) a adaptivní (získané) imunity. Produkce a sekrece protilátek závisí na buňkách patřících do větve adaptivní imunity.
Vrozený Imunitní Systém
- Závisí na fyzické bariéry (např. vrstvu hlenu, neporušený epitel, a bití řasinek) a chemické bariéry (např. antimikrobiální peptidy, nízké pH, a hydrolytické enzymy), aby se zabránilo infekci a zranění.
- Poskytuje rychlý generic nebo nespecifické reakci na patogen nebo poškození – získané antigeny, obyčejně odkazoval se na jako patogen associated molecular patterns (PAMPs) a škody spojené molekulární vzory (TLUMÍ). Tyto odpovědi jsou zprostředkovány interakcemi s Toll-like receptory (TLR).
- Zahrnuje rozpustné (např. cytokiny/chemokines, a doplňují faktory) a mobilní (např. fagocytární, vrah a antigen prezentující buňky) odpovědi.
Adaptivní Imunitní Systém
- Poskytuje patogen-specifickou imunitní odpověď prostřednictvím aktivace lymfocytů receptory (T receptory buněk a B buněk, antigen, receptory).
- zahrnuje buněčné odpovědi zprostředkované efektorovými T lymfocyty a protilátkami produkovanými B lymfocyty.
- vede k imunitní paměti vůči specifickým antigenům, které mohou být vyvolány po opětovné expozici pro rychlejší a účinnější odpověď.
tvorba Protilátek, které Imunitní Systém
adaptivní imunitní systém se vyvinul, aby generovat doladit odpovědi na patogeny a jiné cizí látky. Hlavními efektory adaptivních buněčných a humorálních imunitních odpovědí jsou T A B lymfocyty. B lymfocyty se vyvíjejí z hematopoetických kmenových buněk v kostní dřeni, které vedou k nezralým IgM exprimujícím B buňkám. Po migraci do sleziny, nezralé B buňky se dále diferencují na zralé nebo naivní B buňky, které vyjadřují oba IgM a IgD membránově vázaných imunoglobulinů typy. Zralé B buňky cirkulují periferně lymfatickým systémem, kde interagují s cizími antigeny. Jakmile naivní B buňka narazí na antigen, jeho aktivace může vést ke vzniku plazmatické B buňky nebo paměťové B buňky. Paměťové B buňky mají povrchově vázané protilátky, zatímco plazmatické B buňky vylučují protilátky, které jsou specifické pro aktivační antigen. Paměťové B buňky se rychle aktivují po opětovné expozici stejnému antigenu a poskytují rychlejší a účinnější odpověď.
jaký je typ protilátky nebo imunoglobulinu?
Protilátky Struktura
Všechny protilátky mají stejnou základní strukturu, která se skládá ze čtyř polypeptidových řetězců, dvou lehkých řetězců (L řetězců) a dvou těžkých řetězců (H řetězce), které se konalo spolu disulfidové vazby. Tyto čtyři polypeptidové řetězce tvoří symetrické molekuly běžně líčen jako s „Y“ tvar a skládá se ze dvou identických polovin, z nichž každá nese shodný antigen vazebných míst. Na základě variability sekvence aminokyselin jsou v rámci každého polypeptidového řetězce protilátek identifikovatelné dvě hlavní oblasti (variabilní a konstantní). Tyto oblasti jsou běžně zobrazovány jako variabilní světlo (VL), konstantní světlo (CL), variabilní těžké (VH) a konstantní těžké (CH). Protilátky se nejvíce liší svou aminokyselinovou sekvencí ve svých variabilních oblastech, které podtrhují jejich antigenovou specificitu. Vazebná místa antigenu jsou tvořena z amino terminálů nebo proměnných oblastí těžkých (VH) a lehkých (VL) řetězců.
fragment antigen-binding region nebo Fab je tvořena plnou lehkého řetězce (VL a CL) a těžký řetězec je plně variabilní (VH) regionu a část jeho konstantní (CH) oblasti. Krystalizovatelná oblast fragmentu nebo Fc sestává pouze z konstantních těžkých řetězců (CH).
třída protilátek
molekuly protilátek mají jeden ze dvou typů lehkého řetězce, lambda (λ) nebo kappa (κ). Typ lehkého řetězce protilátky není spojen s rozdíly ve funkci protilátek nad rámec specificity antigenu. Naproti tomu složení těžkého řetězce protilátky určuje různé funkční vlastnosti, jako je interakce s jinými proteiny (vazba na Fc receptor), aktivace komplementu, avidita a poločas rozpadu. Hlavní třídy těžkého řetězce u savců jsou m, d, g, a A e, které určují třídy protilátek nebo izotypy IgM, IgD, IgG, IgA a IgE. IgM je hlavní protilátkový izotyp přítomný během primární imunitní odpovědi. Izotyp IgG protilátky převládá během sekundárních imunitních odpovědí a je nejčastější cirkulující protilátkou v imunitním systému. Izotypy protilátek se liší strukturou a imunologickými funkcemi.
| Protilátky Třídy | Těžký Řetězec Třídy | Molekulová Hmotnost (kDa) | % Celkem Sérových Protilátek | Funkční Vlastnosti |
|
|
μ (mu) | 900 | 6 |
|
|
|
γ (gama) | 150 | 80 |
|
|
|
α (alfa) | 385 | 13 |
|
|
|
ε (epsilon) | 200 | 0.002 |
|
|
|
δ (delta) | 180 | 1 |
|
Vazby Protilátek: Protilátka Antigen Interakce
Protilátka je mechanismus účinku
protilátka je funkce v imunitním systému je, aby specificky vázat a odstranit cizí částice. Protilátky mohou odstranit cizí antigeny několika mechanismy.
neutralizace-vazba protilátek slouží k neutralizaci cizích částic zabraňujících interakci s buňkami a následnému poškození a invazi buněk.
Opsonizace-protilátky mohou působit jako značky, které rekrutují imunitní buněčné mediátory k eliminaci cizích látek prostřednictvím fagocytózy.
Doplnění – Protilátky mohou kabát cizí částice a aktivaci systému komplementu, vedoucí k přímé lýze zahraniční látky nebo další vyvolávající jeho opsonizace.
jaký je rozdíl mezi afinitou protilátek a aviditou?
Protilátky se váží reverzibilně na unikátní regionů či epitopů v rámci specifických antigenů pomocí slabých nekovalentních interakcí, které zahrnují vodíkové, iontové, hydrofobní a Van der Waalsovy vazby. Síla nebo afinita vazby protilátek je určena čistou silou slabých interakcí mezi jediným vazebným místem protilátky a jeho epitopem.
antigeny mohou být multivalentní, což se týká přítomnosti několika identických epitopů na antigen. Multivalentní antigeny mohou interagovat s více vazebnými místy protilátek. Pro každou danou molekulu protilátky je její avidita definována čistou silou všech interakcí s antigenem. Protilátky jako IgG, IgE a IgD váží své epitopy s vyšší afinitou než IgM protilátky. Každá molekula IgM však může interagovat až s deseti epitopy na antigen, a proto má větší aviditu. Vzhledem k vysoké afinitě je izotyp IgG protilátky nejběžnějším typem protilátky používané v metodách molekulární a buněčné biologie.
jak se liší polyklonální a monoklonální protilátky?
během imunitní odpovědi na cizí látku vede aktivace B buněk k jejich expanzi a tvorbě plazmatických B buněk, které vylučují antigen specifické protilátky. Antigeny jsou však strukturálně složité a skládají se z více antigenních determinantů nebo epitopů. V jakémkoli daném antigenu rozpozná B buňka jeden z mnoha epitopů a různé klony B buněk vylučují protilátky specifické pro různé epitopy ve stejném antigenu. Protilátky vylučované B buňkami ze stejného klonu jsou monoklonální protilátky, protože se specificky váží na stejný epitop. Celková humorální odpověď však obsahuje protilátky vylučované více typy klonů B buněk a je přirozeně polyklonální. Protilátky vylučované B buňkami se nacházejí převážně v sérové frakci krve a sérum obsahující antigen-specifické protilátky se často označuje jako antisérum.
Monoklonální a polyklonální protilátky jsou výkonné nástroje, které usnadňují analýzu složitých biologických procesů. Několik výhod a nevýhod je spojeno s každým typem protilátky, pokud se používá jako nástroj molekulární biologie.
jak si vybrat mezi polyklonální vs monoklonální protilátkou
vyberte reference
Alberts B, Johnson a, Lewis J, et al. (2002). Molekulární biologie buňky. 4. vydání. Vrozená Imunita. V New York: Garland Science; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26846/
Bonilla, F. a., & Oettgen, H. C. (2010). Adaptivní imunita. Žurnál alergie a klinické imunologie. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.09.017
Chaplin, D.D. (2010). Přehled imunitní odpovědi. Žurnál alergie a klinické imunologie. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.12.980
Janewayová, C. A. J., Travers, P., & Walport, m. (2001). Generování rozmanitosti imunoglobulinů prakticky. V Imunobiologii: imunitní systém ve zdraví a nemoci. 5. vydání. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK27140/
Molnár, C., & Gairw, J. (2015). Pojmy biologie – 1. kanadské vydání. Pojmy biologie – 1. kanadské vydání.
Nelson, P. N., Reynolds, G.M., Waldron, E. E., Ward, e., Giannopoulos, k., & Murray, P. G. (2000). Demystifikované: monoklonální protilátky. Journal of Clinical Pathology-molekulární patologie. https://doi.org/10.1136/mp.53.3.111
Reverberi, R., & Reverberi, L. (2007). Faktory ovlivňující reakci antigen-protilátka. transfuze. https://doi.org/10.2450/2007.0047-07
Riera Romo, M., Pérez-Martínez, D., & Castillo Ferrer, C. (2016). Vrozená imunita u obratlovců: přehled. Imunologie. https://doi.org/10.1111/imm.12597
Shishido, S. N., Varahan, S., Yuan, K., Li X, & Fleming, S. D. (2012). Humorální vrozená imunitní odpověď a onemocnění. Klinická Imunologie. https://doi.org/10.1016/j.clim.2012.06.002
Torres, m., Fernández-Fuentes, N., Fiser, a., & Casadevall, a. (2007). Konstantní oblast těžkého řetězce imunoglobulinu ovlivňuje kinetické a termodynamické parametry interakcí variabilní oblasti protilátek s antigenem. Žurnál biologické chemie. https://doi.org/10.1074/jbc.M700661200
Tsai, D., Hung, k., Chang, C., &Lin, k. (2019). Regulační mechanismy odpovědí B buněk a důsledky onemocnění souvisejících s B buňkami. J Biomed Sci. https://doi.org/10.1186/s12929-019-0558-1