Vad är antikroppar och vad är antigener?
antikroppar är stora glykoproteiner även kända som immunoglobuliner (ig) som produceras, cellytan uttrycks och utsöndras av immunceller, specifikt B-lymfocyter. Antikroppar känner igen främmande invaderande mikroorganismer genom att specifikt binda till en patogens proteiner eller antigener, vilket underlättar deras neutralisering och förstörelse. Antigener definieras klassiskt som något främmande ämne som framkallar ett immunsvar. Antikroppsspecificiteten för ett givet antigen understryks av dess unika struktur, vilket möjliggör antigenbindning med hög precision. Eftersom antikroppar är mycket specifika, fungerar de som mycket användbara verktyg i vetenskaplig forskning för att belysa platsen, överflöd och funktion av proteiner i dynamiska biologiska system.
var kommer antikroppar från?
immunsystemets huvudsakliga roll är att ge skydd mot främmande / infektiösa patogener och vävnadsskada. Den består av två huvudgrenar: medfödd (ospecifik) och adaptiv (förvärvad) immunitet. Antikroppsproduktion och utsöndring beror på celler som tillhör den adaptiva immunitetsgrenen.
medfödd immunsystem
- förlitar sig på fysiska barriärer (t.ex. slemskikt, intakt epitel och slående cilia) och kemiska barriärer (t. ex. antimikrobiella peptider, lågt pH och hydrolytiska enzymer) för att förhindra infektion och skada.
- ger ett snabbt generiskt eller ospecifikt svar på patogen – eller skadaderiverade antigener, vanligtvis kallade patogenassocierade molekylära mönster (PAMPs) och skadeassocierade molekylära mönster (DAMPS). Dessa svar förmedlas av interaktioner med Toll-liknande receptorer (TLR).
- involverar lösliga (t.ex. cytokiner/kemokiner och komplementfaktorer) och cellulära (t. ex. fagocytiska, mördare och antigenpresenterande celler) svar.
adaptivt immunsystem
- ger patogenspecifikt immunsvar genom aktivering av lymfocytreceptorer (T-cellreceptorer och B-cellantigenreceptorer).
- involverar cellulära svar medierade av effektor T-lymfocyter och antikroppar producerade av B-lymfocyter.
- resulterar i immunminne mot specifika antigener som kan återkallas vid återexponering för ett snabbare och effektivare svar.
antikroppsproduktion av det adaptiva immunsystemet
det adaptiva immunsystemet har utvecklats för att generera finjusterade svar på patogener och andra främmande ämnen. De viktigaste effektorerna för adaptiva cellulära och humorala immunsvar är T-respektive B-lymfocyterna. B-lymfocyter utvecklas från hematopoetiska stamceller i benmärgen som ger upphov till omogna IgM-Uttryckande B-celler. Efter migrering till mjälten differentierar omogna B-celler ytterligare till mogna eller na-B-celler som uttrycker både IgM-och IgD-membranbundna immunoglobulintyper. Mogna B-celler cirkulerar perifert genom lymfsystemet där de interagerar med främmande antigener. När en na-B-cell möter ett antigen kan dess aktivering ge upphov till en plasma-B-cell eller en minne-B-cell. Minne B-celler har ytbundna antikroppar, medan plasma B-celler utsöndrar antikroppar som är specifika för det aktiverande antigenet. Minne B-celler aktiveras snabbt vid återexponering för samma antigen som ger ett snabbare och effektivare svar.
Vad är antikroppen eller Immunoglobulintypen?
Antikroppsstruktur
alla antikroppar delar samma grundstruktur som består av fyra polypeptidkedjor, två lätta kedjor (L-kedjor) och två tunga kedjor (H-kedjor), som hålls samman av disulfidbindningar. Dessa fyra polypeptidkedjor bildar en symmetrisk molekyl som vanligtvis avbildas som en” Y ” – form och består av två identiska halvor, var och en med identiska antigenbindningsställen. Baserat på aminosyrasekvensvariabilitet är två huvudregioner (variabel och konstant) identifierbara inom varje antikroppspolypeptidkedja. Dessa regioner avbildas vanligtvis som variabelt ljus (VL), konstant ljus (CL), variabel tung (VH) och konstant tung (CH). Antikroppar skiljer sig mest i sin aminosyrasekvens i sina variabla regioner som understryker deras antigenspecificitet. Antigenbindningsställen bildas från aminoterminalerna eller variabla regioner i de tunga (VH) och lätta (VL) kedjorna.
fragmentet antigenbindande region eller Fab bildas av hela ljuskedjan (VL och CL) och av den tunga kedjans fulla variabla (VH) region och en del av dess konstanta (CH) region. Fragmentet kristalliserbart område eller Fc består endast av konstanta tunga kedjor (CH).
Antikroppsklass
Antikroppsmolekyler har en av två lätta kedjetyper, lambda (kub) eller kappa (kub). Antikroppens lätta kedjetyp är inte associerad med skillnader i antikroppsfunktion utöver att ge antigenspecificitet. Däremot bestämmer en antikropps tunga kedjekomposition olika funktionella egenskaper såsom dess interaktion med andra proteiner (Fc-receptorbindning), komplementaktivering, aviditet och halveringstid. De viktigaste tunga kedjeklasserna i däggdjur är m, d, g, A och e, som bestämmer antikroppsklasserna eller isotyperna IgM, IgD, IgG, IgA respektive IgE. IgM är den huvudsakliga antikroppsisotypen som finns under ett primärt immunsvar. IGG-antikroppsisotypen dominerar under sekundära immunsvar och är den vanligaste cirkulerande antikroppen i immunsystemet. Antikroppsisotyper skiljer sig åt i struktur och immunologiska funktioner.
| Antikroppsklass | tung Kedjeklass | Molekylvikt (kDa) | % Total Serumantikropp | funktionella egenskaper | |
|
|
900 | 6 |
|
||
|
|
150 | 80 |
|
||
|
|
385 | 13 |
|
||
|
|
0.002 |
|
|||
|
|
180 | 1 |
|
antikroppsbindning: Antikroppsantigeninteraktioner
antikroppens verkningsmekanismer
en antikropps funktion i immunsystemet är att specifikt binda och eliminera främmande partiklar. Antikroppar kan avlägsna främmande antigener genom flera mekanismer.
neutralisering – Antikroppsbindning tjänar till att neutralisera främmande partiklar som förhindrar interaktion med celler och därmed cellulär skada och invasion.
Opsonisering – antikroppar kan fungera som taggar som rekryterar immuncellulära mediatorer för att eliminera främmande ämnen genom fagocytos.
Komplementantikroppar kan belägga främmande partiklar och aktivera komplementsystemet som leder till direkt lys av det främmande ämnet eller ytterligare inducerar dess opsonisering.
Vad är skillnaden mellan Antikroppsaffinitet och aviditet?
antikroppar binder reversibelt till unika regioner eller epitoper inom specifika antigener genom svaga icke-kovalenta interaktioner som inkluderar väte -, Joniska, hydrofoba och Van der Waals-bindningar. Styrkan eller affiniteten hos antikroppsbindning bestäms av nettokraften för svaga interaktioner mellan ett enda antikroppsbindningsställe och dess epitop.
antigener kan vara multivalenta, vilket hänvisar till närvaron av flera identiska epitoper per antigen. Multivalenta antigener kan interagera med flera antikroppsbindningsställen. För en given antikroppsmolekyl definieras dess aviditet av nettostyrkan för alla interaktioner med ett antigen. Antikroppar som IGG, IgE och IgD binder deras epitoper med högre affinitet än IgM-antikroppar. Varje IgM-molekyl kan emellertid interagera med upp till tio epitoper per antigen och har därför större aviditet. På grund av hög affinitet är IgG-antikroppsisotypen den vanligaste typen av antikropp som används i molekylära och cellbiologiska metoder.
hur är polyklonala och monoklonala antikroppar olika?
Under ett immunsvar mot ett främmande ämne leder aktivering av B-celler till deras expansion och bildning av plasma B-celler som utsöndrar antigenspecifika antikroppar. Antigener är emellertid strukturellt komplexa och består av flera antigena determinanter eller epitoper. I ett givet antigen kommer en B-cell att känna igen en av en mängd epitoper, och olika B-cellkloner kommer att utsöndra antikroppar specifika för olika epitoper inom samma antigen. Antikroppar som utsöndras av B-celler från samma klon är monoklonala antikroppar eftersom de binder specifikt till samma epitop. Det totala humorala svaret innehåller emellertid antikroppar som utsöndras av flera B-cellklontyper och är naturligt polyklonala. B-cell utsöndrade antikroppar finns övervägande i serumfraktionen av blodet, och seruminnehållande antigenspecifika antikroppar kallas ofta antiserum.
monoklonala och polyklonala antikroppar är kraftfulla verktyg som underlättar analysen av komplexa biologiska processer. Flera fördelar och nackdelar är förknippade med varje typ av antikropp när den används som ett molekylärbiologiskt verktyg.
hur man väljer mellan polyklonal vs monoklonal antikropp
Välj referenser
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molekylärbiologi av cellen. 4: e upplagan. Medfödd Immunitet. I New York: Garland Science; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26846/
Bonilla, fa, & Oettgen, HC (2010). Adaptiv immunitet. Journal of Allergy och klinisk immunologi. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.09.017
Chaplin, D. D. (2010). Översikt över immunsvaret. Journal of Allergy och klinisk immunologi. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.12.980
Janeway, C. A. J., Travers, P., & Walport, M. (2001). Genereringen av mångfald i immunoglobuliner praktiskt taget. I Immunobiologi: immunsystemet i hälsa och sjukdom. 5: e upplagan. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK27140/
Molnar, C., & Gair, J. (2015). Begrepp biologi – 1: A kanadensiska upplagan. Begrepp biologi – 1: A kanadensiska upplagan.
Nelson, PN, Reynolds, GM, Waldron, ee, Ward, E., Giannopoulos, K., & Murray, PG (2000). Demystifierad: monoklonala antikroppar. Journal of Clinical Pathology-Molekylär patologi. https://doi.org/10.1136/mp.53.3.111
Reverberi, R., & Reverberi, L. (2007). Faktorer som påverkar antigen-antikroppsreaktionen. blodtransfusion. https://doi.org/10.2450/2007.0047-07
Riera Romo, M., P Cyrrez-Martcyrnez, D., & Castillo Ferrer, C. (2016). Medfödd immunitet hos ryggradsdjur: en översikt. Immunologi. https://doi.org/10.1111/imm.12597
Shishido, sn, Varahan, S., Yuan, K., Li, X., & Fleming, SD (2012). Humoralt medfödd immunsvar och sjukdom. Klinisk Immunologi. https://doi.org/10.1016/j.clim.2012.06.002
Torres, M., Ormbunke siragndez-Fuentes, N., Fiser, A., & Casadevall, A. (2007). Immunoglobulin tung kedja konstant region påverkar kinetiska och termodynamiska parametrar för antikropp variabel Region interaktioner med antigen. Journal of Biological Chemistry. https://doi.org/10.1074/jbc.M700661200
Tsai, D., Hung, K., Chang, C., &Lin, K. (2019). Regulatoriska mekanismer för B-cellsvar och implikationen i b-cellrelaterade sjukdomar. J Biomed Sci. https://doi.org/10.1186/s12929-019-0558-1