معلومة

11.7 أ: بروتينات الجسم المضاد وربط المستضد - علم الأحياء

11.7 أ: بروتينات الجسم المضاد وربط المستضد - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المنطقة الموجودة على طرف بروتين الجسم المضاد متغيرة للغاية ، مما يسمح لملايين الأجسام المضادة ذات مواقع ربط مولد الضد المختلفة بالتواجد.

أهداف التعلم

  • وصف الوظيفة العامة وهيكل الجسم المضاد

النقاط الرئيسية

  • الجسم المضاد (Ab) ، المعروف أيضًا باسم الغلوبولين المناعي (Ig) ، هو بروتين كبير تنتجه الخلايا البائية ويستخدمه الجهاز المناعي لتحديد الأجسام الغريبة مثل البكتيريا والفيروسات وتحييدها. يتعرف الجسم المضاد على جزء فريد من الهدف الأجنبي ، يسمى مستضد.
  • يحتوي كل طرف من "Y" للجسم المضاد على نظارة خاصة بحلقة واحدة معينة (مماثلة للقفل والمفتاح) على مستضد ، مما يسمح لهذين البناءين بالارتباط معًا بدقة. باستخدام آلية الربط هذه ، يمكن للجسم المضاد تمييز ميكروب أو خلية مصابة.
  • التركيب العام لجميع الأجسام المضادة متشابه للغاية: مونومر Ig هو جزيء على شكل Y يتكون من أربع سلاسل متعددة الببتيد: سلسلتان ثقيلتان متطابقتان وسلاسل خفيفة متطابقة متصلة بواسطة روابط ثاني كبريتيد.
  • يمكن أن تحدث الأجسام المضادة في شكلين فيزيائيين ، شكل قابل للذوبان يتم إفرازه من الخلية ، وشكل مرتبط بالغشاء متصل بسطح الخلية B ويشار إليه باسم مستقبل الخلية B (BCR).

الشروط الاساسية

  • منطقة متغيرة للغاية: في الأجسام المضادة ، تشكل المناطق شديدة التغير موقع ارتباط مولد الضد وتوجد في كل من السلاسل الخفيفة والثقيلة. كما أنها تساهم في خصوصية كل جسم مضاد. في منطقة متغيرة ، يتم طي 3 مقاطع HV لكل سلسلة ثقيلة أو خفيفة معًا عند الطرف N لتشكيل جيب ربط مولد الضد.

الجسم المضاد (Ab) ، المعروف أيضًا باسم الغلوبولين المناعي (Ig) ، هو بروتين كبير على شكل Y تنتجه الخلايا البائية ويستخدمه الجهاز المناعي للتعرف على الأجسام الغريبة ، مثل البكتيريا والفيروسات وتحييدها. يتعرف الجسم المضاد على جزء فريد من الهدف الأجنبي ، يسمى مستضد. يحتوي كل طرف من "Y" للجسم المضاد على نظير (هيكل مشابه لقفل) خاص بحلقة واحدة معينة (مماثلة للمفتاح) على مستضد ، مما يسمح لهذين الهيكلين بالارتباط معًا بدقة. باستخدام آلية الارتباط هذه ، يمكن للجسم المضاد تمييز ميكروب ، أو خلية مصابة ، للهجوم من قبل أجزاء أخرى من جهاز المناعة ، أو يمكنه تحييد هدفه مباشرة ؛ على سبيل المثال ، عن طريق منع جزء من الميكروب ضروري لغزوها وبقائها. إن إنتاج الأجسام المضادة هو الوظيفة الرئيسية لجهاز المناعة الخلطي.

وظائف الجسم المضاد

تشمل وظائف الجسم المضاد ما يلي:

  • تتحد مع الفيروسات / السموم لمنعها من غزو الخلايا
  • تعلق على سوط البكتيريا ، مما يحد من حركتها
  • متعدد الروابط للعديد من البكتيريا في وقت واحد ، مما يؤدي إلى تراكمها ومنع الحركة في جميع أنحاء الجسم
  • انفجار جدران الخلايا البكتيرية
  • تلتصق بالبكتيريا ، مما يسهل على الخلايا البلعمية ابتلاعها

هيكل الجسم المضاد

الأجسام المضادة هي بروتينات بلازما كروية ثقيلة (150 كيلو دالتون). لديهم سلاسل سكر مضافة إلى بعض بقايا الأحماض الأمينية الخاصة بهم ؛ وبعبارة أخرى ، فهي بروتينات سكرية. تصنع الأجسام المضادة عادة من نفس الوحدات الهيكلية الأساسية ، ولكل منها سلسلتان ثقيلتان كبيرتان وسلسلتان صغيرتان خفيفتان.

سلاسل ثقيلة وخفيفة ، مناطق متغيرة وثابتة من الجسم المضاد

هناك عدة أنواع مختلفة من السلاسل الثقيلة للأجسام المضادة ، وعدة أنواع مختلفة من الأجسام المضادة ، والتي يتم تجميعها في أنماط متشابهة مختلفة بناءً على السلسلة الثقيلة التي تمتلكها. تُعرف خمسة أنواع مختلفة من الأجسام المضادة في الثدييات ، والتي تؤدي أدوارًا مختلفة ، وتساعد في توجيه الاستجابة المناعية المناسبة لكل نوع مختلف من الأجسام الغريبة التي تواجهها.

الهيكل العام لجميع الأجسام المضادة متشابه للغاية. مونومر Ig هو جزيء على شكل Y يتكون من أربع سلاسل متعددة الببتيد: سلسلتان ثقيلتان متطابقتان ، وسلاسل خفيفة متطابقة متصلة بواسطة روابط ثاني كبريتيد. تتكون كل سلسلة من مجالات هيكلية تسمى مجالات الغلوبولين المناعي. تحتوي هذه المجالات على حوالي 70-110 من الأحماض الأمينية ويتم تصنيفها إلى فئات مختلفة وفقًا لحجمها ووظيفتها ؛ على سبيل المثال ، متغير أو IgV ، وثابت أو IgC. تحدد المنطقة الثابتة فئة الغلوبولين المناعي. تحتوي جميع السلاسل على طية غلوبولين مناعية مميزة ، حيث تخلق صفحتان بيتا شكل "شطيرة" ، متماسكين معًا من خلال التفاعلات بين السيستين المحفوظة والأحماض الأمينية المشحونة الأخرى.

ومع ذلك ، فإن المنطقة الصغيرة عند طرف البروتين متغيرة للغاية ، مما يسمح لملايين الأجسام المضادة ذات الهياكل الطرفية المختلفة قليلاً ، أو مواقع الارتباط بالمستضد ، بالتواجد. تُعرف هذه المنطقة باسم المنطقة شديدة التغير. يمكن أن يرتبط كل من هذه المتغيرات بمستضد مختلف. يسمح هذا التنوع الهائل للأجسام المضادة للجهاز المناعي بالتعرف على مجموعة متنوعة متساوية من المستضدات. يتم إنشاء المجموعة الكبيرة والمتنوعة من الأجسام المضادة عن طريق مجموعات عشوائية من مجموعة من المقاطع الجينية التي تشفر مختلفًا أو نظيرًا ، متبوعة بطفرات عشوائية في هذه المنطقة من جين الجسم المضاد ، والتي تخلق مزيدًا من التنوع. يتشكل المظلة عند الطرف الأميني لمونومر الجسم المضاد بواسطة المجالات المتغيرة من السلاسل الثقيلة والخفيفة. يُشار أيضًا إلى المجال المتغير باسم منطقة FV ، وهي المنطقة الأكثر أهمية للارتباط بالمستضدات. وبشكل أكثر تحديدًا ، تكون الحلقات المتغيرة من خيوط ، ثلاثة في كل منها على سلاسل الضوء (VL) وثقيلة (VH) مسؤولة عن الارتباط بمولد الضد.

يمكن أن تحدث الأجسام المضادة في شكلين فيزيائيين ، شكل قابل للذوبان يفرز من الخلية ، وشكل مرتبط بالغشاء متصل بسطح الخلية B ويشار إليه باسم مستقبل الخلية B (BCR). يوجد BCR فقط على سطح الخلايا البائية ويسهل تنشيط هذه الخلايا وتمايزها اللاحق إما في مصانع الأجسام المضادة تسمى خلايا البلازما ، أو خلايا الذاكرة ب التي ستبقى على قيد الحياة في الجسم وتتذكر نفس المستضد حتى تتمكن الخلايا البائية من البقاء على قيد الحياة. تستجيب بشكل أسرع عند التعرض المستقبلي. في معظم الحالات ، يكون تفاعل الخلية B مع الخلية التائية المساعدة ضروريًا لإنتاج التنشيط الكامل للخلية البائية ، وبالتالي ، تكوين الجسم المضاد بعد ارتباط مولد الضد.


تشريح تفاعلات الارتباط في المركب بين الجسم المضاد لليزوزيم HyHEL-63 ومستضده

تم استخدام طفرات مسح الألانين ، وعلم البلورات بالأشعة السينية ، ودورات الطفرات المزدوجة لتوصيف الواجهة بين الجسم المضاد لبياض البيض الليزوزيم (HEL) HyHEL-63 و HEL. تم اقتطاع أحد عشر من وحدات البقايا HEL الملامسة لـ HyHEL-63 في التركيب البلوري لمركب الجسم المضاد للمستضد ، و 10 من بقايا HyHEL-63 الملامسة لـ HEL ، بشكل فردي إلى ألانين من أجل تحديد مساهماتها النسبية في الاستقرار المعقد. تشكل بقايا HEL (Tyr20 و Lys96 و Lys97) الأكثر أهمية لربط HyHEL-63 (Delta G (mutant) - Delta G (النوع البري) و gt 3.0 kcal / mol) رقعة متجاورة في مركز السطح المتصل به الجسم المضاد. يتم تنظيم بقايا البقع الساخنة من الجسم المضاد (Delta Delta G & gt 2.0 kcal / mol) في مجموعتين تقرن بقايا النقاط الساخنة من HEL ، مما ينتج عنه تكامل نشط عبر الواجهة. تقع جميع المخلفات الحرجة في موقع مركزي ، محمية من المذيبات بواسطة البقايا الطرفية التي تساهم بشكل أقل في الطاقة الحرة الملزمة. على الرغم من أن بقايا البقعة الساخنة HEL Lys96 و Lys97 تقومان بتفاعلات مماثلة مع الجسم المضاد في مركب HyHEL-63 / HEL ، فإن استبدال الألانين لـ Lys96 ينتج عنه انخفاض أكبر بما يقرب من 100 ضعف في التقارب من الطفرة المقابلة في Lys97. لفهم أساس هذا الاختلاف الملحوظ ، حددنا الهياكل البلورية لمجمعي HyHEL-63 / HEL Lys96Ala و HyHEL-63 / HEL Lys97Ala إلى 1.80 و 1.85 A ، على التوالي. في حين أن التغييرات التوافقية في البروتينات والاختلافات في شبكات المذيبات في مواقع الطفرات تبدو أصغر من أن تفسر اختلاف التقارب الملحوظ ، يكشف تراكب HEL الحر في أشكال بلورية مختلفة على HEL المرتبط في النوع البري ومجمعات HyHEL-63 / HEL الطافرة أن تشابه السلسلة الجانبية لـ Lys96 متشابه جدًا في الهياكل المختلفة ، لكن السلسلة الجانبية Lys97 تُظهر مرونة كبيرة. وفقًا لذلك ، قد ترتبط عقوبة الانتروبيا الأكبر بإخماد حركة Lys97 مقارنة بالسلسلة الجانبية Lys96 عند تكوين معقد ، مما يقلل الارتباط. لمزيد من تشريح الطاقة للتفاعلات المحددة في واجهة HyHEL-63 / HEL ، تم إنشاء دورات متحولة مزدوجة لقياس اقتران 13 زوجًا من الأحماض الأمينية ، 11 منها على اتصال مباشر في التركيب البلوري. تم العثور على طاقة اقتران كبيرة ، 3.0 كيلو كالوري / مول ، بين بقايا HEL Lys97 وبقايا HyHEL-63 V (H) Asp32 ، والتي تشكل جسر ملح مدفون محاطًا ببقايا قطبية من مولد الضد. وهكذا ، على النقيض من طي البروتين حيث تكون جسور الملح المدفونة مزعزعة للاستقرار بشكل عام ، فإن جسور الملح في واجهات البروتين البروتين ، والتي يكون تركيبها المتبقي أكثر مقاومة للماء من تلك الموجودة في الأجزاء الداخلية للبروتين ، قد تساهم بشكل كبير في الاستقرار المعقد.


Chemokines ومستقبلات Chemokine

ملاريا

المتصورة النشيطة يستخدم أيضًا مستقبلات كيموكين لدخول الخلية المستهدفة. 31 الطفيلي يجند ، المسمى المتصورة النشيطة يتم التعبير عن Duffy Binding Protein (PvDBP) في ميكرونيم من Merozoites ويرتبط بـ ن- المجال النهائي لـ ACKR1 (المعروف أصلاً باسم Duffy ولاحقًا باسم DARC [Duffy Antigen Receptor for Chemokines]) على كريات الدم الحمراء عبر مجال غني بالسيستين. هذا التفاعل مطلوب لتشكيل الوصلة أثناء الغزو ، ولكن ليس للربط الأولي أو التوجه الطفيلي. P. النشيطة- الملاريا نادرة في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى بسبب نقص وراثي في ​​ACKR1 / Duffy الناجم عن استبدال نوكليوتيد واحد في محفز الجينات (-46 C) الذي يؤثر على موقع GATA-1 خاص بالكريات الحمر. من المفترض أن تثبيت الطفرة في إفريقيا حدث بسبب الضغط الانتقائي الإيجابي من الملاريا. نقص ACKR1 / Duffy في البشر وفي أكر 1 لا ترتبط الفئران بالضربة القاضية بأي مشاكل صحية معروفة. يعد ACKR1 / Duffy هدفًا واضحًا للمخدرات ، ولكن حتى الآن ، لم يتم الإبلاغ عن أي مرشح.


قد تؤدي عدوى SARS-CoV-2 إلى استجابات الأجسام المضادة ضد بروتينات فيروسية متعددة

الائتمان: Pixabay / CC0 Public Domain

تنتج جميع فيروسات كورونا أربعة بروتينات هيكلية أساسية والعديد من البروتينات غير البنيوية. ومع ذلك ، فإن غالبية أبحاث SARS-CoV-2 القائمة على الأجسام المضادة قد ركزت على البروتينات السنبلة والنيوكليوكابسيد. نشرت دراسة في علم الأحياء بلوس بقلم آنا هيفرون وإيرين أونج وزملاؤها في جامعة ويسكونسن ماديسون بالولايات المتحدة ، يقترحون أن الاستجابات المناعية قد تتطور ضد البروتينات الأخرى التي ينتجها فيروس SARS-CoV-2.

إن فعالية اللقاحات المرتكزة على البروتين متغيرة ولا ينتج كل شخص مصاب بفيروس SARS-CoV-2 أجسامًا مضادة يمكن اكتشافها ضد البروتينات السنبلة أو البروتينات النووية. لذلك ، فإن الخيارات الموسعة القائمة على الأجسام المضادة لديها القدرة على لعب دور مهم في تحسين اللقاحات والتشخيصات والعلاجات ، لا سيما بالنظر إلى ظهور متغيرات جديدة. للتحقق مما إذا كانت عدوى SARS-CoV-2 تحفز استجابات قوية للأجسام المضادة ضد جميع بروتينات SARS-CoV-2 ، حدد الباحثون 79 "حاتمة" - مناطق معينة من البروتين الفيروسي تتعرف عليها الأجسام المضادة وترتبط بها. قاموا أيضًا باختبار ما إذا كانت الأجسام المضادة التي تتطور استجابةً لـ SARS-CoV-2 أو الأجسام المضادة الموجودة من التعرض السابق لفيروسات كورونا قد ترتبط بأي من البروتينات في الفيروسات التاجية البشرية الستة الأخرى المعروفة لتحديد حواتم تفاعلية محتملة.

بالإضافة إلى البروتينات الشوكية والنيوكليوكابسيد ، حدد المؤلفون حواتم خلايا B غير معروفة سابقًا وذات تفاعل عالي في جميع أنحاء مجموعة كاملة من البروتينات في SARS-CoV-2 وفيروسات كورونا الأخرى ، مما يوسع من إمكانات اللقاح والتطور العلاجي في المستقبل. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى إجراء أبحاث مستقبلية لتحديد المدة التي تبقى فيها هذه الأجسام المضادة وما إذا كانت استجابات الأفراد الذين تم تطعيمهم تختلف عن أولئك الذين أصيبوا بـ COVID-19 قبل التطعيم. سيواصل الدكتور أونج وزملاؤه التحقيق في هذه الجوانب لدى البالغين والأطفال.

على الرغم من أن المؤلفين لم يحددوا بشكل مباشر المتغيرات المثيرة للقلق التي ظهرت منذ بداية وباء COVID-19 ، إلا أن مقارنة جينوم SARS-CoV-2 الأصلي مع عدد قليل من المتغيرات المثيرة للقلق حددت اختلافات عديدة في المناطق الموجودة في أو في غضون 3 أحماض أمينية من حواتم مرتبطة بالأجسام المضادة المحددة.

وفقًا للمؤلفين ، "إن تحديدنا الشامل لتفاعل الجسم المضاد بدقة على مستوى الحاتمة في موضوعات نقاهة COVID-19 ، والتي أكدتها فحوصات مستقلة ، يوفر حواتم جديدة يمكن أن تكون بمثابة أهداف مهمة في تطوير التشخيصات واللقاحات والعلاجات المحسنة ضد السارس -CoV-2 ، المتغيرات المثيرة للقلق ، وفيروسات كورونا البشرية الخطيرة التي قد تظهر في المستقبل ".


يحتوي الجسم المضاد النموذجي على موقعين متطابقين لربط المستضد

أبسط الأجسام المضادة هي جزيئات على شكل Y مع موقعين متطابقين لربط المستضد ، أحدهما عند طرف كل ذراع من Y (الشكل 24-18). بسبب موقعي ربط مولد الضد الخاصين بهم ، يتم وصفهم على أنهم ثنائي التكافؤ. طالما أن المستضد يحتوي على ثلاثة أو أكثر من محددات المستضد ، يمكن لجزيئات الجسم المضاد ثنائية التكافؤ ربطه في شبكة كبيرة (الشكل 24-19). يمكن أن تتبلعم هذه الشبكة بشكل سريع وتتحلل بفعل الضامة. يتم زيادة كفاءة ربط مولد الضد والربط المتبادل بشكل كبير عن طريق المرونة منطقة المفصلة في معظم الأجسام المضادة ، مما يسمح بتغيير المسافة بين موقعي ارتباط مولد الضد (الشكل 24-20).

الشكل 24-18

تمثيل بسيط لجزيء الجسم المضاد. لاحظ أن موقعي ربط مولد الضد متطابقين.

الشكل 24-19

تفاعلات الجسم المضاد والمستضد. نظرًا لأن الأجسام المضادة لها موقعان متطابقان لربط المستضد ، فيمكنهما ربط المستضدات المتقاطعة. تعتمد أنواع معقدات الجسم المضاد-المستضد التي تتشكل على عدد محددات المستضد في المستضد. هنا نوع واحد (أكثر.)

الشكل 24-20

المنطقة المفصلية لجزيء الجسم المضاد. نظرًا لمرونتها ، تعمل منطقة المفصلة على تحسين كفاءة ربط مولد الضد والربط المتبادل.

التأثير الوقائي للأجسام المضادة لا يرجع ببساطة إلى قدرتها على ربط المستضد. ينخرطون في مجموعة متنوعة من الأنشطة التي يتوسط فيها ذيل الجزيء على شكل Y. كما نناقش لاحقًا ، يمكن أن تحتوي الأجسام المضادة التي لها نفس مواقع ارتباط المستضد على أي منطقة من عدة مناطق ذيل مختلفة. يعطي كل نوع من منطقة الذيل للجسم المضاد خصائص وظيفية مختلفة ، مثل القدرة على تنشيط النظام التكميلي ، أو الارتباط بالخلايا البلعمية ، أو عبور المشيمة من الأم إلى الجنين.


تنقية الجسم المضاد للتجزئة الفيزيائية والكيميائية

تشترك الفئات الرئيسية من الغلوبولين المناعي في الدم (على سبيل المثال ، IgG ، IgM) في نفس الهيكل العام ، بما في ذلك تكوين الأحماض الأمينية الشاملة وخصائص الذوبان. تختلف هذه الخصائص العامة بشكل كافٍ عن معظم البروتينات الوفيرة الأخرى في مصل الدم ، مثل الألبومين والترانسفيرين ، بحيث يمكن اختيار الغلوبولين المناعي وإثرائه على أساس هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية المتمايزة.

يتعلم أكثر

استبعاد حجم اللوني

يمكن استخدام غسيل الكلى وتحلية المياه والترشيح لتبادل الأجسام المضادة في محاليل معينة وإزالة المكونات غير المرغوب فيها منخفضة الوزن الجزيئي (MW). يمكن استخدام أغشية غسيل الكلى وراتنجات استبعاد الحجم وأجهزة الترشيح التي تتميز بوزن جزيئي عالٍ (MWCO) لفصل الغلوبولين المناعي (& gt140kDa) عن البروتينات الصغيرة والببتيدات. ومع ذلك ، باستثناء الأعمدة والمعدات المتخصصة ، لا تستطيع هذه التقنيات وحدها تنقية الأجسام المضادة من البروتينات الأخرى والجزيئات الكبيرة الموجودة في عينات الأجسام المضادة النموذجية. بشكل أكثر شيوعًا ، يتم استخدام الترشيح الهلامي وغسيل الكلى باتباع خطوات التنقية الأخرى ، مثل ترسيب كبريتات الأمونيوم (1).

حدد المنتجات

كبريتات الأمونيوم ترسيب

كثيرا ما يستخدم ترسيب كبريتات الأمونيوم لإثراء وتركيز الأجسام المضادة من مصل الدم أو سائل الاستسقاء أو طاف ثقافة الخلية. مع زيادة تركيز هذا الملح المتوتر في عينة ، تصبح البروتينات والجزيئات الكبيرة الأخرى أقل قابلية للذوبان بشكل تدريجي حتى تترسب من تأثير ليوتروبي يسمى "التمليح". تترسب الأجسام المضادة بتركيزات منخفضة من كبريتات الأمونيوم مقارنة بمعظم البروتينات ومكونات المصل الأخرى.

عند 40 إلى 50٪ من تشبع كبريتات الأمونيوم (100٪ إشباع يساوي 4.32M) ، تترسب الغلوبولين المناعي بينما تبقى البروتينات الأخرى في المحلول (2). تتضمن الطريقة المعتادة إضافة حجم متساوٍ من محلول كبريتات الأمونيوم المشبع إلى عينة الجسم المضاد المتعادلة ببطء شديد. ، تليها الحضانة لعدة ساعات في درجة حرارة الغرفة أو 4 درجات مئوية. بعد الطرد المركزي وإزالة المادة الطافية ، يتم إذابة حبيبات الجسم المضاد في المخزن المؤقت ، مثل المحلول الملحي المخزن بالفوسفات (PBS).

تعتمد الانتقائية والمحصول والنقاء والتكاثر للهطول على عدة عوامل ، بما في ذلك الوقت ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة ومعدل إضافة الملح (3). يوفر ترسيب كبريتات الأمونيوم تنقية كافية لبعض تطبيقات الأجسام المضادة ، ولكن في أغلب الأحيان يتم إجراؤه كخطوة أولية قبل كروماتوجرافيا العمود أو أي طريقة تنقية أخرى (على سبيل المثال ، مجموعة تنقية IgG جل البطيخ أحادية النسيلة). يمكن أن يؤدي استخدام عينات الأجسام المضادة المنقاة جزئيًا إلى تحسين الأداء وإطالة عمر أعمدة التقارب.

تشتمل كواشف ترسيب الأجسام المضادة الأخرى التي تم استخدامها في حالات تنقية الجسم المضاد الخاصة على استخدام حمض octonoic و polyethylene glycol و ethacridine (3).

حدد المنتجات

كروماتوغرافيا التبادل الأيوني

تم تكييف العديد من طرق كروماتوغرافيا الطور الصلب القائمة على المواد الكيميائية وتحسينها لتحقيق تنقية الجسم المضاد في مواقف معينة.

يستخدم كروماتوغرافيا التبادل الأيوني (IEC) راتنجات موجبة أو سالبة الشحنة لربط البروتينات بناءً على شحناتها الصافية في نظام عازلة معين (pH). خاصة في العمليات التجارية التي تنطوي على إنتاج الأجسام المضادة وحيدة النسيلة ، يمكن تحديد شروط IEC التي تربط وتحرر الجسم المضاد المستهدف بدرجة عالية من الخصوصية. على العكس من ذلك ، يمكن العثور على ظروف تربط تقريبًا جميع مكونات العينة الأخرى باستثناء الأجسام المضادة. بمجرد تحسينها ، تصبح IEC طريقة فعالة من حيث التكلفة ولطيفة وموثوقة لتنقية الجسم المضاد.

حدد المنتجات

كروماتوغرافيا كلاب معدني غير متحرك

يستخدم كروماتوغرافيا كلاب المعدن الثابت (IMAC) أيونات معدنية ثنائية التكافؤ مثبتة بالكلاب (عادةً النيكل ، Ni2 +) لربط البروتينات أو الببتيدات التي تحتوي على مجموعات من ثلاثة أو أكثر من بقايا الهيستيدين المتتالية. غالبًا ما تُستخدم هذه الإستراتيجية لتنقية البروتينات المؤتلفة التي تم تصميمها لتحتوي على علامة اندماج 6xHis. ومن المثير للاهتمام ، أن IgGs للثدييات هي واحدة من عدد قليل من البروتينات الوفيرة في مصل الدم (أو طاف خلية الورم الهجين أحادي النسيلة) التي تمتلك مجموعات الهيستيدين القادرة على الارتباط بالنيكل الثابت. كما هو الحال مع IEC ، يمكن تحسين شروط IMAC للربط والشطف لعينات معينة لتوفير تنقية لطيفة وموثوقة للأجسام المضادة (3). على سبيل المثال ، تستخدم مجموعة تنقية Pierce Conjugate هذه التقنية لفصل الجسم المضاد المسمى AP أو HRP (الإنزيم المترافق) من الإنزيم الزائد غير المترافق باتباع إجراء وضع العلامات.

يتعلم أكثر

حدد المنتجات

الامتزاز الثيوفيليك

يعد الامتزاز الثيوفيلي نوعًا انتقائيًا للغاية من تفاعل البروتين - الترابط الذي يجمع بين خصائص تفاعل كروماتوغرافيا التفاعل الكارهة للماء (HIC) وترسيب كبريتات الأمونيوم (التأثير الليوتروبي). يُطلق على التفاعل اسم thiophilic لأنه يتضمن ارتباط البروتينات بمجموعة السلفون على مقربة شديدة من ثيوثير. على النقيض من HIC الصارم ، يعتمد الامتزاز الثيوفيلي على تركيز عالٍ من ملح الليوتروبي (على سبيل المثال ، كبريتات البوتاسيوم مقابل كلوريد الصوديوم). مع عينات الأجسام المضادة النموذجية التي تمت معايرتها بكبريتات البوتاسيوم ، يكون الارتباط محددًا تمامًا للأجسام المضادة. بعد غسل المكونات غير المقيدة ، يمكن استعادة الأجسام المضادة بسهولة مع ظروف شطف لطيفة (على سبيل المثال ، محلول فوسفات الصوديوم 50 ملي مولار ، درجة الحموضة 7 إلى 8). مادة الامتصاص Thiophilic (وتسمى أيضًا T-Gel) عبارة عن 6 ٪ agarose مطرز معدل لاحتواء مركب sulfone-thioether ligand. تتميز المادة الماصة بقدرة ارتباط عالية وخصوصية واسعة تجاه الغلوبولين المناعي من أنواع مختلفة من الحيوانات. والجدير بالذكر أنها إحدى طرق التقارب القليلة الفعالة في تنقية الدجاج IgY.

حدد المنتجات

كروماتوغرافيا جل البطيخ

Melon Gel عبارة عن كيمياء راتنجية مملوكة (ونظام عازل محسّن) لتنقية الأجسام المضادة عن طريق التجزئة الكيميائية. في حالة العازلة المعتدلة المحددة ، يربط راتنجات Melon Gel معظم البروتينات غير IgG الموجودة في المصل ، وسوائل الاستسقاء والطاف المستنبت ، مع السماح بجمع IgG المنقى في جزء التدفق.

تم تحسين مجموعات Melon Gel المختلفة من أجل تنقية سريعة ومريحة ولطيفة لـ IgG. توضح مجموعة Melon Gel لتنقية الأجسام المضادة وحيدة النسيلة فوائد الجمع بين طريقتين للتنقية. يوصى بترسيب كبريتات الأمونيوم لعينات طافية من ثقافة الخلايا قبل إجراء تنقية هلام البطيخ النهائي. يوصى بمعالجة عينات سائل الاستسقاء باستخدام كاشف تكييف قبل تنقية هلام البطيخ لتقليل التنقية المشتركة للترانسفيرين مع الجسم المضاد.

نظرًا لأن نظام Melon Gel يستخدم اختيارًا سلبيًا ولا يتطلب خطوات شطف ، فإنه يوفر أيضًا طريقة ملائمة وفعالة لإزالة ألبومين المصل البقري (BSA) أو الجيلاتين من محاليل مخزون الأجسام المضادة بحيث لا تتداخل بروتينات التثبيت هذه مع إجراءات وضع العلامات على الأجسام المضادة. هذا هو أساس مجموعة تنظيف الجسم المضاد الخاصة بنا.

إذا كان من الممكن اعتبار الإزالة المحددة لمكون مصل معين غير مرغوب فيه شكلاً من أشكال تنقية الجسم المضاد ، فمن المناسب هنا ذكر إزالة الألبومين. حسابات الألبومين لحوالي. 60٪ بروتين مصل الإنسان. يرتبط Cibacron * Blue Dye بشكل انتقائي بألبومين المصل البشري ويمكن استخدامه كرابط تقارب لإعداد عينات مصل خالية من الألبومين للتحليل الكهربي ثنائي الأبعاد.

حدد المنتجات


3-9. تتضمن تفاعلات المستضد والأجسام المضادة مجموعة متنوعة من القوى

يمكن أن يتم تعطيل التفاعل بين الجسم المضاد ومستضده بسبب تركيزات الملح العالية ، ودرجات الحموضة القصوى ، والمنظفات ، وأحيانًا عن طريق التنافس مع التركيزات العالية من الحاتمة النقية نفسها. لذلك فإن الارتباط هو تفاعل غير تساهمي قابل للعكس. تم توضيح القوى ، أو الروابط ، المشاركة في هذه التفاعلات غير التساهمية في الشكل 3.9.

الشكل 3.9

القوى غير التساهمية التي تربط المستضد معًا: معقد الجسم المضاد. تظهر الشحنات الجزئية الموجودة في ثنائيات الأقطاب الكهربائية بالشكل & # x003b4 + أو & # x003b4 -. تتضاءل القوى الكهروستاتيكية مع تضاؤل ​​المربع العكسي للمسافة التي تفصل الشحنات ، بينما (المزيد)

تحدث التفاعلات الكهروستاتيكية بين السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية المشحونة ، كما هو الحال في جسور الملح. تحدث التفاعلات أيضًا بين ثنائيات الأقطاب الكهربائية ، كما هو الحال في الروابط الهيدروجينية ، أو يمكن أن تتضمن قوى فان دير فالس قصيرة المدى. التركيزات العالية من الملح ودرجات الحموضة المتطرفة تعطل ارتباط المستضد بالأجسام المضادة عن طريق إضعاف التفاعلات الكهروستاتيكية و / أو الروابط الهيدروجينية. يتم استخدام هذا المبدأ في تنقية المستضدات باستخدام أعمدة التقارب للأجسام المضادة المعطلة ، والعكس بالعكس لتنقية الجسم المضاد (انظر الملحق الأول ، القسم أ -5). تحدث التفاعلات الكارهة للماء عندما يجتمع سطحان مسعوران لاستبعاد الماء. تتناسب قوة التفاعل الكارثي للماء مع مساحة السطح المخفية عن الماء. بالنسبة لبعض المستضدات ، من المحتمل أن تكون التفاعلات الكارهة للماء مسؤولة عن معظم طاقة الارتباط. في بعض الحالات ، يتم احتجاز جزيئات الماء في جيوب في الواجهة بين المستضد والجسم المضاد. قد تساهم جزيئات الماء المحاصرة أيضًا في الارتباط ، خاصة بين بقايا الأحماض الأمينية القطبية.

تعتمد مساهمة كل من هذه القوى في التفاعل الكلي على الجسم المضاد المحدد والمستضد المعني. يتمثل الاختلاف اللافت للنظر بين تفاعلات الجسم المضاد مع مستضدات البروتين ومعظم تفاعلات البروتين الطبيعي الأخرى في أن الأجسام المضادة تمتلك العديد من الأحماض الأمينية العطرية في مواقع ارتباطها بالمستضد. تشارك هذه الأحماض الأمينية بشكل أساسي في تفاعلات van der Waals والتفاعلات الكارهة للماء ، وأحيانًا في الروابط الهيدروجينية. بشكل عام ، تعمل القوى الكارهة للماء وقوى فان دير فال على نطاقات قصيرة جدًا وتعمل على تجميع سطحين متكاملين في الشكل: يجب أن تتناسب التلال الموجودة على أحد الأسطح مع الوديان على الجانب الآخر من أجل حدوث ارتباط جيد. في المقابل ، التفاعلات الكهروستاتيكية بين السلاسل الجانبية المشحونة ، والروابط الهيدروجينية التي تربط ذرات الأكسجين و / أو النيتروجين ، تستوعب ميزات محددة أو مجموعات تفاعلية مع تقوية التفاعل بشكل عام.

على سبيل المثال ، في مركب الليزوزيم بياض الدجاجة مع الجسم المضاد D1.3 (الشكل 3.10) ، تتشكل روابط هيدروجينية قوية بين الجسم المضاد وجلوتامين معين في جزيء الليزوزيم الذي يبرز بين Vح و V.إل المجالات. تحتوي الليزوزيمات الموجودة في الحجل والديك الرومي على حمض أميني آخر بدلاً من الجلوتامين ولا ترتبط بالجسم المضاد. في المركب عالي التقارب من الليزوزيم بياض الدجاج مع جسم مضاد آخر ، HyHel5 (انظر الشكل 3.8 ج) ، يتفاعل جسرا ملح بين اثنين من الأرجينين الأساسيين على سطح الليزوزيم مع اثنين من أحماض الجلوتاميك ، أحدهما من Vح حلقات CDR1 و CDR2. مرة أخرى ، تُظهر الليزوزيمات التي تفتقر إلى إحدى بقايا الأرجينين انخفاضًا بمقدار 1000 ضعف في التقارب. على الرغم من أن التكامل السطحي الكلي يجب أن يلعب دورًا مهمًا في التفاعلات البينية بين الجسم المضاد ، إلا أن تفاعلات محددة للكهرباء الساكنة والترابط الهيدروجين يبدو أنها تحدد ألفة الجسم المضاد. في معظم الأجسام المضادة التي تمت دراستها على هذا المستوى من التفاصيل ، فقط عدد قليل من البقايا تساهم بشكل كبير في طاقة الربط. يمكن للهندسة الوراثية عن طريق الطفرات الموجهة للموقع أن تزيد من تكييف ارتباط الجسم المضاد بحلقة تكميلية.

الشكل 3.10

مجمع الليزوزيم مع الجسم المضاد D1.3. يظهر تفاعل جزء Fab من D1.3 مع ليزوزيم بياض بيض الدجاج ، مع الليزوزيم باللون الأزرق ، والسلسلة الثقيلة باللون الأرجواني والسلسلة الخفيفة باللون الأصفر. بقايا الجلوتامين من الليزوزيم ، كما هو موضح (المزيد).


التحليل المناعي الكيميائي المقارن للتركيبات المستضدية لبروتين HU المشابه للهيستون المرتبط بالحمض النووي من الإشريكية القولونية والهيستونات حقيقية النواة

تمت مقارنة التركيبات المستضدية العامة لبروتين HU المرتبط بالحمض النووي من E. coli ، و Histones H1 ، و H2A ، و H2B ، و H3 ، و H4 من الغدة الصعترية ، والهيستون H5 من كريات الدم الحمراء في الصيصان في المقايسات المناعية بمساعدة الأجسام المضادة متعددة النسيلة أحادية النوعية إلى بروتين HU والهيستونات الفردية. تم توضيح تفاعل متصالب جزئي بين بروتين HU والأجسام المضادة لهستونات H1 و H5. أشارت عيارات التفاعل التي تم الحصول عليها في المقايسة المناعية لإنزيم المرحلة الصلبة إلى أن التفاعلات المتصالبة كانت تعادل 30٪ من التفاعل مع مستضد متماثل للأجسام المضادة لـ H1 ، و 20٪ و 12٪ (عند تخفيف بروتين HU في محاليل منخفضة. وقوة أيونية عالية ، على التوالي) للتفاعل مع مستضد متماثل للأجسام المضادة لـ H5. لم يتم الكشف عن التفاعلات المتصالبة بين الأجسام المضادة لبروتين HU والهيستونات H1 و H5 و H2A و H2B و H3 و H4. نقترح أن التشابه بين الهياكل المستضدية العامة لبروتين HU المرتبط بالحمض النووي من الإشريكية القولونية والهيستونات الوصلة الغنية بالليسين H1 و H5 تعكس بنية مواقع الارتباط بين هذه البروتينات والحمض النووي ، والتي من المفترض أن تحتوي على حمض نووي مشابه - نمط ملزم ودور وظيفي مماثل.


حركية تفاعل الجسم المضاد والمستضد

يعتمد الارتباط المحدد بين المستضدات والأجسام المضادة على الروابط الهيدروجينية ، والتفاعلات الكارهة للماء ، والقوى الكهروستاتيكية ، وقوى فان دير فال. هذه ذات طبيعة ضعيفة وغير تساهمية ، ومع ذلك فإن بعض الارتباطات بين المستضد والجسم المضاد يمكن أن تكون قوية جدًا. مثل الأجسام المضادة ، يمكن أن تكون المستضدات متعددة التكافؤ ، إما من خلال نسخ متعددة من نفس الحاتمة ، أو من خلال وجود حواتم متعددة تتعرف عليها أجسام مضادة متعددة. يمكن أن تنتج التفاعلات التي تنطوي على تعدد التكافؤ معقدات أكثر استقرارًا ، ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي تعدد التكافؤ أيضًا إلى صعوبات فاصلة ، مما يقلل من إمكانية الارتباط. كل ارتباط بالأجسام المضادة يكون قابلاً للعكس ويتبع المبادئ الديناميكية الحرارية الأساسية لأي تفاعل ثنائي الجزيء قابل للعكس: حيث KA هو ثابت التقارب ، [Ab-Ag] هو التركيز المولي لمركب الجسم المضاد-المستضد ، و [Ab] و [Ag] التركيزات المولية لمواقع الارتباط غير المشغولة على الجسم المضاد (Ab) أو المستضد (Ag) ، على التوالي.

الوقت المستغرق للوصول إلى التوازن يعتمد على معدل الانتشار وألفة الجسم المضاد لمولد الضد ويمكن أن يختلف بشكل كبير. يمكن أن يمتد ثابت التقارب لربط الجسم المضاد بمولد الضد على مدى واسع ، يمتد من أقل من 105 / مول إلى أعلى من 1012 / مول. يمكن أن تتأثر ثوابت التقارب بدرجة الحرارة ودرجة الحموضة والمذيب. يمكن تحديد ثوابت التقارب للأجسام المضادة وحيدة النسيلة ، ولكن ليس للأجسام المضادة متعددة النسيلة ، حيث تحدث تكوينات روابط متعددة بين الأجسام المضادة متعددة النسيلة ومستضداتها. يمكن إجراء القياسات الكمية لتقارب الجسم المضاد للمستضد عن طريق غسيل الكلى المتوازن. ديالي التوازن المتكرر مع تركيز ثابت للأجسام المضادة ، ولكن يتم استخدام تركيز يجند متفاوت لإنشاء مخططات Scatchard ، والتي تعطي معلومات حول تكافؤ التقارب والتفاعل التبادلي المحتمل.

عند تصميم الإجراءات التجريبية ، من المهم التفريق بين الأجسام المضادة أحادية النسيلة ومتعددة النكلاء ، حيث إن هذه الاختلافات هي أساس كل من مزايا وقيود استخدامها.


تبديل فئة Isotype

تبديل فئة النمط المتماثل هو آلية بيولوجية تغير إنتاج الخلية B & # 8217s من الجسم المضاد من فئة إلى أخرى.

أهداف التعلم

وصف عملية إعادة تركيب مفتاح الفصل الذي ينتج عنه تغييرات في السلسلة الثقيلة للجسم المضاد

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • يتغير النمط المتماثل للجسم المضاد للخلية البائية أثناء تطور الخلية وتنشيطها. لم تتعرض الخلايا البائية غير الناضجة أبدًا لمستضد وتُعرف باسم الخلايا البائية الساذجة. تبدأ الخلايا البائية في التعبير عن كل من IgM و IgD عندما تصل إلى مرحلة النضج وتجعل الخلية B & # 8216 ناضجة & # 8217 وجاهزة للاستجابة للمستضد.
  • إذا واجهت الخلايا البائية المنشطة جزيئات إشارات محددة عبر CD40 ومستقبلات السيتوكين (كلاهما مُعدَّلة بواسطة الخلايا التائية المساعدة) ، فإنها تخضع لتبديل فئة الجسم المضاد لإنتاج الأجسام المضادة IgG أو IgA أو IgE التي لها أدوار محددة في الجهاز المناعي.
  • أثناء إعادة تركيب مفتاح الفئة ، يتم تغيير جزء المنطقة الثابتة من السلسلة الثقيلة للجسم المضاد ، لكن المنطقة المتغيرة للسلسلة الثقيلة تظل كما هي ، وبالتالي ، لا يؤثر تبديل الفئة على خصوصية مولد الضد.
  • يحتفظ الجسم المضاد بالألفة لنفس المستضدات ، ولكن يمكن أن يتفاعل مع جزيئات المستجيب المختلفة. يسمح هذا للخلايا الوليدة المختلفة من نفس الخلية B المنشط بإنتاج أجسام مضادة من أنماط أو أنواع فرعية مختلفة (مثل IgG1 و IgG2 وما إلى ذلك).

الشروط الاساسية

  • isotype: يمكن أن تأتي الأجسام المضادة في أنواع مختلفة تعرف باسم الأنماط المتساوية ، والتي تشير إلى الاختلافات الجينية أو الاختلافات في المناطق الثابتة للسلاسل الثقيلة والخفيفة للجسم المضاد.
  • إعادة تركيب مفتاح الفصل: A biological mechanism that changes a B cell’s production of antibody from one class to another for example, from an isotype called IgM to an isotype called IgG.

Isotype Class Switching

Antibodies can come in different varieties, known as isotypes or classes. In placental mammals there are five antibody isotypes: IgA, IgD, IgE, IgG and IgM. They are each named with an “Ig” prefix that stands for immunoglobulin (another name for antibody) and differ in their biological properties, functional locations, and ability to deal with different antigens.

The antibody isotype of a B cell changes during cell development and activation. Immature B cells, which have never been exposed to an antigen, are known as naïve B cells and express only the IgM isotype in a cell surface bound form. B cells begin to express both IgM and IgD when they reach maturity the co-expression of both of these immunoglobulin isotypes renders the B cell ‘mature’ and ready to respond to an antigen. B cell activation follows engagement of the cell-bound antibody molecule with an antigen, causing the cell to divide and differentiate into an antibody-producing cell, called a plasma cell. In this activated form, the B cell starts to produce antibody in a secreted form rather than a membrane-bound form. If these activated B cells encounter specific signaling molecules via their CD40 and cytokine receptors (both modulated by T helper cells), they undergo antibody class switching to produce IgG, IgA or IgE antibodies (from IgM or IgD) that have defined roles in the immune system.

Immunoglobulin class switching (or isotype switching, or isotypic commutation, or class switch recombination (CSR)) is a biological mechanism that changes a B cell’s production of antibody from one class to another for example, from an isotype called IgM to an isotype called IgG. During this process, the constant region portion of the antibody-heavy chain is changed, but the variable region of the heavy chain stays the same (the terms “constant” and “variable” refer to changes or lack thereof between antibodies that target different epitopes). Since the variable region does not change, class switching does not affect antigen specificity. Instead, the antibody retains affinity for the same antigens, but can interact with different effector molecules. This allows different daughter cells from the same activated B cell to produce antibodies of different isotypes or subtypes (e.g. IgG1, IgG2 etc.).

Class switching occurs by a mechanism called class switch recombination (CSR) binding. Class switch recombination is a biological mechanism that allows the class of antibody produced by an activated B cell to change during a process known as isotype or class switching. During CSR, portions of the antibody-heavy chain locus are removed from the chromosome, and the gene segments surrounding the deleted portion are rejoined to retain a functional antibody gene that produces antibody of a different isotype. Double-stranded breaks are generated in DNA at conserved nucleotide motifs, called switch (S) regions, which are upstream from gene segments that encode the constant regions of antibody-heavy chains these occur adjacent to all heavy chain constant region genes with the exception of the δ-chain. DNA is nicked and broken at two selected S-regions by the activity of a series of enzymes, including Activation-Induced (Cytidine) Deaminase (AID), uracil DNA glycosylase and apyrimidic/apurinic (AP)-endonucleases. The intervening DNA between the S-regions is subsequently deleted from the chromosome, removing unwanted μ or δ heavy chain constant region exons and allowing substitution of a γ, α or ε constant region gene segment. The free ends of the DNA are rejoined by a process called non-homologous end joining (NHEJ) to link the variable domain exon to the desired downstream constant domain exon of the antibody-heavy chain. In the absence of non-homologous end joining, free ends of DNA may be rejoined by an alternative pathway biased toward microhomology joins. With the exception of the μ and δ genes, only one antibody class is expressed by a B cell at any point in time.

Class Switch Recombination: Mechanism of class switch recombination that allows isotype switching in activated B cells.


شاهد الفيديو: معالجة المستضد علم المناعة (قد 2022).


تعليقات:

  1. Murtagh

    الخطأ يمكن هنا؟

  2. Zackary

    الجملة الخاصة بك ببساطة ممتازة

  3. Winter

    هذا الموضوع هو ببساطة لا مثيل له :) ، إنه ممتع بالنسبة لي)))

  4. Oceanus

    أشاركها تمامًا وجهة نظرها. في هذا لا شيء هناك وأعتقد أن هذه فكرة جيدة للغاية. أنا أتفق معك.



اكتب رسالة