Przeciwciało

Autor: Leandro Alegsa Data utworzenia: 17 grudnia 2020

Przeciwciała (zwane również immunoglobulinami) to duże białka w kształcie litery Y, które mogą przylegać do powierzchni bakterii i wirusów. Znajdują się one we krwi lub innych płynach ustrojowych kręgowców. Przeciwciała są kluczowym elementem adaptacyjnego układu odpornościowego.

Przeciwciało rozpoznaje unikalną część obcego celu zwaną antygenem. Każda końcówka "Y" przeciwciała zawiera strukturę (jak zamek), która pasuje do jednej konkretnej kluczowej struktury na antygenie. To łączy te dwie struktury razem.

Za pomocą tego mechanizmu wiązania, przeciwciało może oznaczyć mikroorganizm lub zainfekowaną komórkę do ataku przez inne części układu odpornościowego, lub może bezpośrednio zneutralizować cel. Produkcja przeciwciał jest główną funkcją odporności humoralnej.

Każde przeciwciało jest inne. Wszystkie są przeznaczone do atakowania tylko jednego rodzaju antygenu (w praktyce oznacza to wirus lub bakterię). Na przykład, przeciwciało przeznaczone do niszczenia ospy nie jest w stanie uderzyć w dżumę bąbelkową lub przeziębienie.

Chociaż ogólna struktura wszystkich przeciwciał jest bardzo podobna, ten mały obszar na końcu białka jest bardzo zmienny. Pozwala to na istnienie milionów przeciwciał o różnej strukturze końcówki. Każdy z tych wariantów może wiązać się z innym antygenem. Ta ogromna różnorodność przeciwciał pozwala systemowi odpornościowemu na rozpoznanie równie szerokiej gamy antygenów.

Każde przeciwciało wiąże się z określonym antygenem; to działa jak zamek i klucz.

1. Region wiązania antygenów fragmentarycznych2 . Region krystalizacji fragmentów3 . Łańcuch ciężki (niebieski) z jedną zmienną (VH) domeną, po której następuje domena stała (CH1), region zawiasów i dwie dalsze domeny stałe (CH2 i CH3). 4. Łańcuch lekki (zielony) z jedną zmienną (VL) i jedną domeną stałą (CL)5 . Miejsce wiązania antygenu (paratope) 6. Regiony zawiasowe

Różnorodność Immunoglobulin

Kwestia podstawowa

Chociaż u jednego osobnika powstaje ogromna różnorodność różnych przeciwciał, liczba genów dostępnych do produkcji tych białek jest ograniczona wielkością genomu.

Istnieje ogromna liczba szczepów mikroorganizmów, a więc kręgowce potrzebują milionów różnych przeciwciał. W rzeczywistości ludzie generują około 10 miliardów różnych przeciwciał, z których każde może wiązać różne miejsca antygenowe. Musi to być zrobione z dużo mniejszą liczbą genów: całkowity ludzki genom ma tylko około 20.000 genów.

Ewoluowało kilka złożonych mechanizmów genetycznych. Pozwalają one komórkom kręgowców B na generowanie ogromnej puli przeciwciał z relatywnie małej liczby genów przeciwciał. Pełnych szczegółów nie przedstawiono tutaj, a jedynie podsumowanie.

Różnorodność przeciwciał uzyskiwana jest poprzez łączenie segmentów z puli genów na wiele różnych sposobów. Następnie dochodzi do hiper-mutacji w obszarze miejsca związania genu przeciwciała. Tworzy to dalsze zróżnicowanie.

Ciężkie łańcuchy

Przeciwciała to glikoproteiny należące do nadrodziny immunoglobulin; pojęcia przeciwciało i immunoglobulina są często stosowane zamiennie. Przeciwciała składają się zazwyczaj z podstawowych jednostek strukturalnych - każdego z dwoma dużymi łańcuchami ciężkimi i dwoma małymi łańcuchami lekkimi. Istnieje kilka różnych rodzajów przeciwciał ciężkich łańcuchów oraz kilka różnych rodzajów przeciwciał, które są pogrupowane w różne izotypy, na podstawie których posiadają ciężkie łańcuchy. U ssaków znanych jest pięć różnych izotypów przeciwciał. Pomagają one ukierunkować odpowiednią odpowiedź immunologiczną dla każdego rodzaju napotkanego obcego przedmiotu.

Zmienne wskazówki

Chociaż ogólna struktura wszystkich przeciwciał jest bardzo podobna, niewielki obszar na czubku białka jest bardzo zmienny, co pozwala na istnienie milionów przeciwciał o nieco innej strukturze czubka, lub miejsc wiązania antygenów. Region ten jest znany jako region hiperwarialny. Każdy z tych wariantów może wiązać się z innym antygenem. Ta ogromna różnorodność przeciwciał pozwala systemowi odpornościowemu na rozpoznanie równie szerokiej gamy antygenów. Duża i zróżnicowana populacja przeciwciał jest generowana przez losowe kombinacje zbioru segmentów genów, które kodują różne miejsca wiązania antygenów (lub paratopy), a następnie losowe mutacje w tym obszarze genu przeciwciała, które tworzą dalsze zróżnicowanie. Geny przeciwciał reorganizują się również w procesie zwanym przełączaniem klas, który pozwala na wykorzystanie jednego przeciwciała przez kilka różnych części układu odpornościowego.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to są przeciwciała?

O: Przeciwciała to duże białka w kształcie litery Y, które mogą przylegać do powierzchni bakterii i wirusów. Znajdują się we krwi lub innych płynach ustrojowych kręgowców i odgrywają kluczową rolę w adaptacyjnym układzie odpornościowym.

P: Jak działają przeciwciała?

O: Każda końcówka "Y" przeciwciała zawiera strukturę (jak zamek), która pasuje do określonej struktury podobnej do klucza na antygenie. W ten sposób obie struktury łączą się ze sobą, co pozwala im na oznaczanie mikrobów lub zainfekowanych komórek w celu zaatakowania przez inne części układu odpornościowego lub na bezpośrednią neutralizację celu.

P: Co to jest odporność humoralna?

O: Odporność humoralna polega na wytwarzaniu przeciwciał w odpowiedzi na wniknięcie do organizmu obcych antygenów. Jest ona częścią adaptacyjnego układu odpornościowego, który pomaga chronić przed chorobami i infekcjami.

P: Czy wszystkie przeciwciała są różne?

O: Tak, każde przeciwciało jest zaprojektowane do atakowania tylko jednego rodzaju antygenu (w praktyce oznacza to wirusa lub bakterię). Na przykład, przeciwciało zaprojektowane do niszczenia ospy wietrznej nie jest w stanie zaatakować dżumy lub zwykłego przeziębienia. Chociaż mają podobną strukturę ogólną, na ich końcach występuje zmienność, która umożliwia istnienie milionów różnych wariantów o różnych strukturach końcówek, dzięki czemu mogą one wiązać się z różnymi antygenami.

P: Jak ta różnorodność pomaga naszemu organizmowi?

O: Ta ogromna różnorodność przeciwciał pozwala naszemu układowi odpornościowemu rozpoznawać równie szeroką gamę antygenów, dzięki czemu może on lepiej chronić nas przed chorobami i infekcjami.

P: Gdzie znajdują się przeciwciała?

O: Przeciwciała znajdują się we krwi lub innych płynach ustrojowych kręgowców, takich jak ludzie i zwierzęta.