Було зроблено висновків, що антигенні детермінанти знаходять ся на поверхні молекули, мають певну конформацію і несуть аміно кислотні залишки, здатні утворювати нековалентні зв'язки із антитілом.

Головні роботи по антигенній структурі глобулярних білків було проведено в 70-80-ті роки XX сторіччя. В результаті їх було з'ясовано що антигенна детермінанта чи епітоп - це відокремлена область на поверхні білкової молекули. У склад її входять 6-7 амінокислотних залишків. Не було знайдено зв'язків із якимось певними амінокислот ними залишками: у склад антигенних детермінант входили ті амінокислоти, що звичайно розташовані на поверхні білка. Виявилося, ще кожна антигенна детермінанта описує на поверхні білка лінію завдовжки 23-25 А і має детерміновані N і С кінці.

4. Послідовні та переривчасті антигенні детермінанти, їх властивості

Розрізняють послідовні (лінійні) та переривчасті (конформаційні) антигенні детермінанти.

Послідовні - визначаються порядком амінокислот. Антитіла де таких епітопів легко взаємодіють із лінійним пептидом такої їх послідовності. У чистому вигляді зустрічаються у фібрилярних білків та пептидів. У глобулярних білків поверхневі послідовні ділянки мають певну конформацію. Антитіла, отримані до пептидів, часте впізнають нативні білки, тобто можуть певним чином пристосовуватися до конформації поверхневих фрагментів.

Переривчасті антигенні детермінанти складаються із амінокислотних залишків, розташованих далеко один від одного у поліпептидному ланцюгу, але зближених за рахунок третинної структури білка перш за все дисульфідних зв'язків. Такі антигенні детермінанти не можна змоделювати лінійним пептидом.

Не всі амінокислоти, що входять до складу епітопу, мають однакове значення для розпізнання: як правило, специфічність визначається 1-2 залишками (імунодамінантними), а інші відіграють роль упідтримці належної конформації епітопу.

Як приклади, розглянемо антигенну структура міоглобіну кашалота та лізоциму курячого яйця - перших детально вивчених білкових антигенів.

Міоглобін - гемовмісний білок м'язів з молекулярною масою 18 КДа, складається із 153 амінокислотних залишків, не містить дисульфідних зв'язків. В молекулі міоглобіну було визначено п'ять лінійних епітопів: фрагменти 16-21, 56-62, 94-99, 113-119 і 146-151. У їх склад входили гідрофільні полярні амінокислоти.: Lys, Arg, Glu, His.

Лізоцим - фермент, що міститься у секреторних рідинах організму ссавців і у білку пташиних яєць, з молекулярною масою 14 КДа, має чотири дисульфідні зв'язки. У складі лізоциму було визначено три переривчасті антигенні детермінанти, що відповідали фрагментам:

22-34 і 113-116, зближених дисульфідним зв'язком 30-115;

62-68 і 74-96, зближених зв'язками 76-94 і 64-80;

6-13 і 126-129, зближених зв'язком 6-127.

Для вивчення цих антигенних детермінант було запропоновано спеціальний експериментальний підхід - синтез, що імітує поверхню. Так, для імітації переривчастого епітопу залишки, що було ідентифіковано як імунодомінантні, зшивали в єдиний пептид, поєднуючи окремі фрагменти за допомогою гліцинового спейсора:

116 113 114 34 33

Lys Asn Arg Phe Lys

Lys-Asn-Arg-Gly-Phe-Lys

Такий пептид ефективно блокував зв'язування специфічних антитіл із білком, тобто був схожий на природний переривчастий епітоп.

У 80-ті роки стало ясно, що вся поверхня білка може бути антигенною, тобто якщо для імунізації використовувати синтетичні пептиди, то можна отримати антитіла до будь-якої поверхневої ділянки. Однак при імунізації цілим білком антитіла утворювалися тільки до певних ділянок. Використання моноклональних антитіл чітко визначеної специфічності показало, що кожна антигенна детермінанта фактично складається із декількох потенційно антигенних ділянок, що перекриваються. Тепер такі епітопи стали називати більш вдалим терміном імунодомінантні області.

Природно, постало питання, які фактори визначають імунодомінантність.

Виходячи із визнаної функції імунної системи відрізняти "своє" від "чужого", першим принципом, покладеним в основу імунодомінантності, був принцип чужорідності антигену по відношенню до білків реципієнта. Щоб з'ясувати справедливість цього принципу вивчали серії гомологічних білків, тобто білків, що зустрічаються у багатьох організмів і відрізняються окремими амінокислотними замінами. Ідеальними для таких експериментів виявилися цитохроми с.

Цитохроми с - це гемовмісні білки дихального ланцюга мітохондрій з молекулярною масою 13 КДа, складаються із близько 100 амінокислотних залишків. Вони з'явились дуже рано в еволюції живого світу, перші цитохроми с зустрічаються у бактерій. Структура білка виявилася настільки вдалою, що збереглася у принципі до вищих тварин. Цитохроми ссавців відрізняються між собою окремими амінокислотними залишками, тобто можуть бути розглянуті як точкові мутанти. Було знайдено прямий зв'язок між імуногенністю цитохрому с та кількістю залишків, що відрізняли антиген від гомологічного цитохрому с реципієнта. Але стосовно специфічності антитіл, що вироблялися, цей зв'язок не виявився абсолютним. Так, кролі, імунізовані власним цитохромом, модифікованим глутаровим альдегідом, виробляли антитіла проти епітопів власного цитохрому. Коли тварин різних видів імунізували одним типом цитохрому, то антитіла вироблялися проти одних і тих самих ділянок. Тоді стали розглядати інший принцип імунодомінантності - зв'язок із структурними особливостями антигену, доступністю, зарядом, специфічним розташуванням на згині подіпептидного ланцюга. Було запропоновано алгоритми пошуку імунодомінантних ділянок за принципами гідрофільності та атомної рухливості. Подальші експерименти виявили зв'язок гідрофільності і рухомості із еволюційною варіабільністю: амінокислотні заміни, що закріпилися в еволюції, не повинні порушувати біологічні функції цитохрому с і тому локалізувалися саме у поверхневих, найбільш гнучких ділянках, де поява іншої амінокислоти найбільш безпечна і може бути компенсована за рахунок гнучкості молекули.

В результаті цих досліджень було дійшли висновку, що хоча вся поверхня білка в принципі може бути антигенною, за природної імунізації нативним білком антитіла утворюються тільки до певних епітопів, імунодомінантність яких визначається їх структурними особливостями, перш за все, гідрофільністю і атомною рухомістю (гнучкостю).

Антитіла (і В лімфоцити) зв'язують нативний антиген і впізнають на його поверхні так звані В-епітопи. Але ж у процесі імунної відповіді антиген впізнається і Т лімфоцитами. Більше того, саме специфічність Т лімфоцитів визначає ті імунодомінантні ділянки, що буде впізнано як В-епітопи. Ділянки антигену, що розпізнаються Т лімфоцитами, називаються Т-епітопами. їх положення і структура визначаються не так легко, як для В епітопів, тому що Т клітини впізнають антигени зовсім по-іншому.

1. Для розпізнання Т лімфоцитами антиген має бути процесованим (розщепленим). Процесинг відбувається всередині спеціалізованих клітин під дією протеолітичних ферментів. Спектр пептидів, що утворюються, залежить від типу протеаз, які відрізняються у різних типів клітин.

2. Процесований пептид має бути представленим у комплексі із білками головного комплексу гістосумісності: відбір антигенного пептиду залежить від структури цих білків, які є високо поліморфними і відрізняються навіть у різних особистостей одного виду.

3. Розпізнання представленого пептиду залежить від репертуару Т-клітинних рецепторів, який є результатом позитивного та негативного відбору у певного індивіда.

В результаті, Т-епітоп - це не обов'язково поверхнева структура; не конформаційно-залежний, а лінійний пептид. Його положення не пов'язане із гідрофільністю чи рухомістю поліпептидного ланцюга. Воно залежить як від структури нативного білка (потенційні сайти протеолізу, пептидні мотиви, що відповідають сайтам зв'язування білків гістосумісності), так і від стану імунної системи індивідуального реципієнта (репертуар білків гістосумісності і Т-клітинних рецепторів). Т-епітопи більше пов'язані із сайтами чужорідності антигену по відношенню до білків реципієнта, ніж В-епітопи, оскільки репертуар Т-рецепторів проходить більш суворий негативний відбір.

Визначення будови і локалізації В і Т епітопів представляє не тільки фундаментальний інтерес. Воно необхідне для створення ефективних вакцин і імунодіагностикумів.

Висновок

Імунна система здатна впізнати майже будь-яку речовину із середовища, що оточує макроорганізм. Для цього антиген має бути належним чином представлений імунним клітинам. В лімфоцити і антитіла впізнають конформаційно-залежні поверхневі епітопи, розташовані у місцях найбільшої гідрофільності та гнучкості поліпептидно-го ланцюга. Т лімфоцити впізнають внутрішні лінійні пептидні фрагменти, які утворюються в результаті протеолізу (процесингу) нативного антигену.