Главная


Лечение зубов

Подгруппы вариабельных областей

Основные принципы построения пептидных цепей иммуноглобулинов были выяснены впервые в нескольких лабораториях при изучении первичной структуры легких цепей. Как выше уже упоминалось, каппа- и лямбда-цепи можно разделить на аминоконцевые вариабельные области (положения 1—108) и на кар- боксиконцевую, или константную, область (положения 109—214). Первая сильно различается у разных белков, тогда как вторая почти одинакова у белков одного изотипа. Легкие цепи можно разделить на подгруппы согласно первичной структуре их вариабельных областей.

У каппа-цепей иммуноглобулинов человека различают подгруппы с разными аминокислотными последовательностями аминоконцевых 108 остатков V-области. Для иллюстрации на рисунке приведены лишь первые 25 остатков.

Последовательность 25 аминоконцевых аминокислотных остатков трех каппа- цепей человека,
принадлежащих к тремосновным Vx- подгруппам. Линия указывает на идентичность с последовательностью самой верхней цепи.

Эти последовательности были установлены в результате изучения первичной структуры более чем 100 вариабельных областей каппа-цепей человека. Следует отметить, что в некоторых положениях (2, 5, 6, 7, 8, 11, 16, 23, 24) каппа- цепи всех трех подгрупп имеют одни и те же аминокислоты. Это так называемые инвариантные остатки; в показанных последовательностях они составляют около трети всех остатков. Столь же выраженное сходство между каппа-цепями всех трех подгрупп указывает на их общее эволюционное происхождение. Заслуживает внимания еще одна структурная особенность: в нескольких положениях (1, 3, 4, 10, 12, 14, 15, 17, 18, 20, 21, 22, 25) у двух подгрупп имеется одна и та же аминокислота, тогда как в третьей подгруппе — другая. Подобная закономерность отмечается в 13 из первых 25 положений, т. е. примерно в половине этого отрезка. Кроме указанных, подобных замен больше не встречается, и никакие две из трех подгрупп больше общих аминокислотных остатков не имеют. Из сказанного следует, что три подгруппы возникли относительно рано в процессе эволюции млекопитающих. Среди аминоконцевых 25 остатков только в двух положениях (9 и 13) все три подгруппы имеют разные аминокислоты. Описанные свойства подгрупп F-областей указывают на то, что белки каждой из них кодируются по крайней мере одним гаметным F-геном, поскольку ни одна подгруппа не могла возникнуть только рекомбинацией генов, кодирующих две другие подгруппы.

Еще одна закономерность, выявляющаяся при анализе данных рисунке, это так называемые «сопряженные» замены. Она по существу лежит в основе определения термина «подгруппа». Например, большинство белков с Gin-Met в положениях 3 и 4 имеют также серин в положении 9, аланин в положении 13, валин в положении 19 и аланин в положении 25. Поэтому можно предсказать последовательность всей V-области, если известно, какие аминокислоты расположены лишь в нескольких положениях.

Аминокислотные различия между членами разных подгрупп V-областей точно установить нельзя, поскольку само определение термина «подгруппа» не является строгим. Однако в системе каппа-цепей человека, где насчитываются три или четыре V-подгруппы, белки одной подгруппы имеют 75% идентичных остатков, тогда как белки разных подгрупп идентичны лишь в 50% положений. У мышей различия между белками подгрупп (в частности, у каппа-це- пей) выражены менее четко и вариации как внутри подгрупп, так и между ними не столь определенны.

Аминокислотная последовательность 10Vх1-цепей человека.

Остатки, идентичные белку Ag, показаны прямой линией. Приведены лишь остатки, отличающиеся от последовательности белка Ag.

Чтобы показать характер вариаций между V-областями белков одной подгруппы, на рисунке приведены 25 аминокислотных остатков N-концевых отрезков десяти разных У^-белков. Как можно заметить, вариации по большей части являются случайными за некоторыми лишь исключениями, которые рассматриваются ниже. Сами замены ограничены как с точки зрения генетического кода, гидрофильности и гидрофобности аминокислот, так и размеров и объема боковых цепей аминокислот. Большинство этих ограниченных замен, видимо, относительно мало влияет на общую третичную структуру молекул антител.

Аналогичные исследования последовательности аминокислот у лямбда- цепей человека выявили наличие пяти подгрупп вариабельных областей; три или четыре подгруппы описаны также для вариабельных областей тяжелых цепей человека. Характер замен в этих случаях в принципе такой же, и здесь они обсуждаться не будут.

Различия между подгруппами носят изотипический, а не аллотипический характер, поскольку все подгруппы обнаруживаются в сыворотке каждого здорового индивидуума. Поэтому они являются аналогами классов константных областей иммуноглобулинов. Очевидно, что для каппа- и лямбда-цепей человека должно быть минимум от трех (у каппа-цепей) до пяти (у лямбда-цепей) структурных генов вариабельных областей, каждый из которых кодирует последовательность одной из основных подгрупп этих областей.

Кроме различий, характерных для трех главных подгрупп каппа-цепей человека, имеется еще много положений, в которых равновероятно встречаются два аминокислотных остатка. Например, в положении 24 подгруппы и1 примерно у половины белков имеется глутамин, а у другой половины — аргинин. Такая замена не является аллельной, так как обе аминокислоты в этом положении обнаружены у всех индивидуумов. Подобного рода данные указывают на существование вариантов внутри подгрупп.

Подгруппы вариабельных областей каппа- и лямбда-цепей отличаются друг от друга, и вариабельные подгруппы каппа-цепи не образуют полную легкую цепь с С- областью лямбда-типа, а вариабельные подгруппы ламбда-цепей не встречаются вместе с С-областью каппа-типа. Как уже указывалось выше, вариабельные области тяжелых цепей также можно разделить на подгруппы, отличающиеся от каппа- или лямбда-подгрупп. Таким образом, все семейство константных областей (каппа-, лямбда- и тяжелые цепи) способно объединяться лишь с определенным набором продуктов генов F-областей.