Przeciwciała, zwane również immunoglobulinami, są białkami zdolnymi do wiązania z dużą swoistością i powinowactwem antygenów – substancji (białek, cukrów, lipidów lub kwasów nukleinowych) wywołujących odpowiedź immunologiczną organizmu. W wyniku tej reakcji powstaje kompleks antygen-przeciwciało. Jeśli w roztworze znajdzie się odpowiednia ilość zarówno rozpuszczalnego antygenu jak i skierowanych przeciwko niemu przeciwciał, to powstałe kompleksy mogą przybrać formę dużych agregatów, które są nierozpuszczalne w wodzie i precypitują (wytrącają się z roztworu). Reakcja przeciwciała z antygenem znajdującym się na powierzchni nierozpuszczalnej cząstki (np. komórki) może prowadzić do aglutynacji (zlepiania się ze sobą) tych cząstek (komórek). Z pięciu klas przeciwciał, najbardziej obfitymi w surowicy krwi (krew po usunięciu skrzepu) ssaków są immunoglobuliny klasy G (IgG). IgG zapewniają odporność organizmu na czynniki infekcyjne dostające się przez krew. Są też jedynymi przeciwciałami przechodzącymi przez łożysko w celu zapewnienia odporności płodowi oraz niemowlęciu po urodzeniu
Rys. 1. Schemat budowy przeciwciała.
Pojedyncze przeciwciało IgG ma masę cząsteczkową ok. 150 000 Da i składa się z czterech podjednostek (dwa ciężkie i dwa lekkie łańcuchy polipeptydowe). Schematycznie budowa IgG przedstawiana jest jako duża litera Y (rys. 1), której każde z jej dwóch górnych "ramion" zawiera po jednym miejscu wiążącym antygen (fragment Fab), zaś dolna "nóżka" stanowi fragment Fc, odpowiedzialny za oddziaływanie z innymi elementami układu odpornościowego. Jednym z tych elementów jest dopełniacz – układ licznych, zależnych od siebie białek surowicy, którego aktywacja prowadzi do zniszczenia (lizy) obcych komórek w krwi, np. komórek bakteryjnych przy infekcji lub erytrocytów po przetoczeniu biorcy krwi dawcy z niewłaściwą grupą (rys. 2).
Rys. 2. Udział dopełniacza w reakcji odpornościowej organizmu
Różnorodność przeciwciał wytwarzanych przez dany organizm jest ogromna (u człowieka szacuje się ją na ponad 108!), ponieważ mają one rozpoznawać/wiązać teoretycznie wszystkie antygeny, z którymi może się on zetknąć w swoim otoczeniu (odkrycie jak taka wielka różnorodność przeciwciał zakodowana jest w materiale genetycznym komórki ssaczej zostało wyróżnione Nagrodą Nobla). Co więcej, organizm naturalnie wytwarza wiele różniących się między sobą przeciwciał skierowanych przeciwko temu samemu antygenowi. Dlatego surowice/przeciwciała przeciwko antygenowi otrzymane z krwi jakiegoś organizmu, np. królika, nazywane są poliklonalnymi. Przy użyciu specjalnej techniki (wyróżnionej również Nagrodą Nobla) możliwa jest także produkcja, np. w hodowli komórek mysich, preparatów identycznych (monoklonalnych) przeciwciał przeciwko danemu antygenowi. Ze względu na wybiórcze działanie (rozpoznawanie w zasadzie tylko "swojego" antygenu) przeciwciała są niezastąpionym narzędziem mającym zastosowanie w medycynie – przy leczeniu, diagnostyce i profilaktyce oraz w badaniach naukowych. Typowe przykłady zastosowania przeciwciał w leczeniu to podanie surowicy z wysokim mianem odpowiednich przeciwciał, otrzymanej z innego organizmu, przy infekcji tężcem, błonicą, wścieklizną, zapaleniu wątroby typu B czy po ukąszeniu przez żmiję lub podanie stosownych przeciwciał w przypadku ciąży z konfliktem serologicznym (niezgodnością w zakresie czynnika Rh). W diagnostyce obecność stosownych przeciwciał we krwi jest wykorzystywana do oznaczania grup krwi oraz kontaktu osoby z niektórymi czynnikami infekcyjnymi, np. wirusem HIV czy prątkami gruźlicy. Przeciwciałami stwierdza się także obecność pewnych substancji w próbkach, np. hormonów przy testach ciążowych. W profilaktyce, na drodze szczepień ochronnych (np. przeciwko odrze, zapaleniu wątroby typu B czy cholerze) organizm nabywa zdolności wytwarzania odpowiedniej ilości przeciwciał we krwi, których celem w przyszłości będzie zapobieganie tym infekcjom. W badaniach naukowych przeciwciała wykorzystuje się w szeregu technik używanych przy izolacji i charakterystyce białek. Opis czterech z takich technik podany jest poniżej. Immunobloting (rys. 3) polega na rozdzieleniu mieszaniny białek za pomocą elektroforezy w żelu poliakryloamidowym w obecności SDS, przeniesieniu ich na błonę (tzw. elektrotransfer) i identyfikacji wśród związanych z błoną białek, badanego białka za pomocą specyficznych dla niego przeciwciał.
Rys. 3. Identyfikacja białek metodą immunoblotingu.
Powstałe kompleksy antygen-przeciwciało wykrywane są przy użyciu kolejnych przeciwciał (rozpoznających fragment Fc specyficznych przeciwciał), sprzężonych z enzymem katalizującym reakcję z barwnym, nierozpuszczalnym produktem. W efekcie na błonie, w miejscu gdzie znajduje się badane białko, pojawia się barwny prążek. Termin immubloting stosowany jest także w węższym zakresie – obejmującym tylko detekcję białka na błonie za pomocą przeciwciał wraz z barwną reakcją enzymatyczną. Wynika to z faktu, że elektroforeza a następnie elektrotransfer białek nie są jedynym sposobem przygotowania błony z związanym badanym białkiem. Przy niektórych badaniach wystarczy po prostu nanieść kilka kropel roztworu próbki, zawierającej badane białko, bezpośrednio na błonę.
Immunofluorescencja polega na ustaleniu lokalizacji badanego białka w preparacie tkanki lub komórki za pomocą specyficznych przeciwciał. Powstałe kompleksy antygen-przeciwciało wykrywane są przy użyciu kolejnych przeciwciał (rozpoznających fragment Fc specyficznych przeciwciał), sprzężonych z fluoryzującym barwnikiem, widocznym w mikroskopie fluoroscencyjnym.
Immunoprecypitacja jest metodą stosowaną do izolacji, z mieszaniny białek w roztworze (np. lizacie komórkowym), niewielkich ilości badanego białka za pomocą specyficznych dla niego przeciwciał. Powstałe kompleksy antygen-przeciwciało odzyskiwane są z roztworu, przy użyciu białka A (wiążącego fragment Fc specyficznych przeciwciał), sprzężonego z nierozpuszczalnym nośnikiem (np. agarozą), w postaci osadu po zwirowaniu.
Chromatografia powinowactwa jest techniką stosowaną do oczyszczania białek, umożliwiającą otrzymanie w pojedynczym etapie dużych ilości czystego badanego białka, w oparciu o jego swoiste oddziaływanie ze stosownym złożem. Takim złożem może być agaroza, trwale połączona ze specyficznym przeciwciałem w kolumnie chromatograficznej. Po związaniu do takiego złoża badanego białka (jako jedynego z całej mieszaniny białek), jest ono od niego odpłukiwane odpowiednim buforem.
Immunofluorescencja polega na ustaleniu lokalizacji badanego białka w preparacie tkanki lub komórki za pomocą specyficznych przeciwciał. Powstałe kompleksy antygen-przeciwciało wykrywane są przy użyciu kolejnych przeciwciał (rozpoznających fragment Fc specyficznych przeciwciał), sprzężonych z fluoryzującym barwnikiem, widocznym w mikroskopie fluoroscencyjnym.
Immunoprecypitacja jest metodą stosowaną do izolacji, z mieszaniny białek w roztworze (np. lizacie komórkowym), niewielkich ilości badanego białka za pomocą specyficznych dla niego przeciwciał. Powstałe kompleksy antygen-przeciwciało odzyskiwane są z roztworu, przy użyciu białka A (wiążącego fragment Fc specyficznych przeciwciał), sprzężonego z nierozpuszczalnym nośnikiem (np. agarozą), w postaci osadu po zwirowaniu.
Chromatografia powinowactwa jest techniką stosowaną do oczyszczania białek, umożliwiającą otrzymanie w pojedynczym etapie dużych ilości czystego badanego białka, w oparciu o jego swoiste oddziaływanie ze stosownym złożem. Takim złożem może być agaroza, trwale połączona ze specyficznym przeciwciałem w kolumnie chromatograficznej. Po związaniu do takiego złoża badanego białka (jako jedynego z całej mieszaniny białek), jest ono od niego odpłukiwane odpowiednim buforem.
Jeśli ten artykuł Cię zainteresował lub w jakikolwiek sposób pomógł w zrozumieniu biochemii spróbuj teraz pomóc mi. Kliknij w jakąkolwiek reklamę na moim blogu. Dziękuję bardzo!!
Pozdrawiam,
SzPak.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz