Антитела: строение и функции¶

Антитела (иммуноглобулины, Ig) — это гликопротеины плазмы крови и других биологических жидкостей, синтезируемые B-лимфоцитами и их производными (плазматическими клетками) в ответ на попадание в организм антигенов. Антитела относятся к белкам класса гамма-глобулинов и составляют основу гуморального иммунитета: их главная функция — специфическое связывание чужеродных молекул и нейтрализация или удаление их из организма. Молекула антитела имеет Y-образную форму и обладает уникальным свойством — комплементарностью к конкретному антигену, что обеспечивает высокую избирательность иммунного ответа.

¶Строение молекулы

Основу антитела составляет мономер, состоящий из четырёх полипептидных цепей: двух одинаковых тяжёлых (H-цепей, от англ. heavy) и двух одинаковых лёгких (L-цепей, от англ. light). Цепи соединены между собой дисульфидными мостиками и образуют характерную Y-образную структуру.

Каждая цепь включает два участка:

• Вариабельный домен (V) — расположен на концах «ветвей» Y. Именно он формирует активный центр (паратоп), комплементарный антигену. Вариабельность последовательности аминокислот в этом участке обеспечивает разнообразие антител — способность распознавать миллионы разных антигенов.
• Константный домен (C) — составляет остальную часть молекулы, относительно постоянен у разных антител одного класса и отвечает за взаимодействие с клетками иммунной системы и белками комплемента.

В молекуле выделяют два Fab-фрагмента (antigen-binding fragment) — «плечи», несущие антигенсвязывающие центры, и один Fc-фрагмент (crystallizable fragment) — «ножку», которая определяет класс иммуноглобулина и его эффекторные свойства. Участок между Fab и Fc называют шарнирной областью; она придаёт молекуле гибкость, позволяя двум активным центрам одновременно связывать антигены.

¶Классы иммуноглобулинов

У человека выделяют пять основных классов антител, различающихся строением тяжёлых цепей и свойствами:

¶Функции антител

Действие антител реализуется несколькими механизмами:

• Нейтрализация — связывание активных центров токсинов, вирусов или бактерий, блокирующее их вредное действие.
• Активация комплемента — Fc-фрагмент запускает каскад белков системы комплемента, разрушающих чужеродные клетки.
• Опсонизация — покрытие антигена антителами облегчает его поглощение фагоцитами.
• Агглютинация и преципитация — склеивание и осаждение частиц и растворённых антигенов.
• Антителозависимая цитотоксичность — привлечение клеток-киллеров к помеченным мишеням.

Способность антител связываться с антигеном лежит в основе серологических реакций и широко используется в диагностике (иммуноферментный анализ, реакция агглютинации). Антитела применяются в терапии — например, моноклональные антитела используются для лечения аутоиммунных и онкологических заболеваний.

¶Разнообразие и происхождение

Способность организма вырабатывать антитела к практически любому антигену объясняется механизмами генетической рекомбинации и соматической гипермутации генов иммуноглобулинов. В ходе иммунного ответа происходит клональная селекция B-лимфоцитов: выживают и размножаются те клетки, чьи рецепторы наиболее точно связывают антиген. При повторном контакте с тем же антигеном формируется более быстрый и сильный вторичный ответ, что лежит в основе вакцинации и иммунологической памяти.