Αντίσωμα
Τα αντισώματα (που ονομάζονται επίσης ανοσοσφαιρίνες) είναι μεγάλες πρωτεΐνες σε σχήμα Υ που μπορούν να προσκολληθούν στην επιφάνεια βακτηρίων και ιών. Βρίσκονται στο αίμα ή σε άλλα σωματικά υγρά των σπονδυλωτών. Τα αντισώματα είναι το βασικό στοιχείο του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος.
Το αντίσωμα αναγνωρίζει ένα μοναδικό μέρος του ξένου στόχου που ονομάζεται αντιγόνο. Κάθε άκρο του "Υ" ενός αντισώματος περιέχει μια δομή (όπως μια κλειδαριά) που ταιριάζει σε μια συγκεκριμένη δομή που μοιάζει με κλειδί σε ένα αντιγόνο. Αυτό συνδέει τις δύο δομές μεταξύ τους.
Χρησιμοποιώντας αυτόν τον μηχανισμό πρόσδεσης, ένα αντίσωμα μπορεί να επισημάνει ένα μικρόβιο ή ένα μολυσμένο κύτταρο για επίθεση από άλλα μέρη του ανοσοποιητικού συστήματος ή μπορεί να εξουδετερώσει άμεσα τον στόχο του. Η παραγωγή αντισωμάτων είναι η κύρια λειτουργία της χυμικής ανοσίας.
Κάθε αντίσωμα είναι διαφορετικό. Όλα έχουν σχεδιαστεί για να επιτίθενται σε ένα μόνο είδος αντιγόνου (στην πράξη, αυτό σημαίνει ιός ή βακτήριο). Για παράδειγμα, ένα αντίσωμα που έχει σχεδιαστεί για να καταστρέφει την ευλογιά δεν είναι σε θέση να πλήξει τη βουβωνική πανώλη ή το κοινό κρυολόγημα.
Αν και η γενική δομή όλων των αντισωμάτων είναι πολύ παρόμοια, αυτή η μικρή περιοχή στο άκρο της πρωτεΐνης είναι εξαιρετικά μεταβλητή. Αυτό επιτρέπει την ύπαρξη εκατομμυρίων αντισωμάτων με διαφορετικές δομές στην άκρη της πρωτεΐνης. Κάθε μία από αυτές τις παραλλαγές μπορεί να συνδεθεί με ένα διαφορετικό αντιγόνο. Αυτή η τεράστια ποικιλία αντισωμάτων επιτρέπει στο ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίζει μια εξίσου μεγάλη ποικιλία αντιγόνων.
Κάθε αντίσωμα συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αντιγόνο- αυτό λειτουργεί σαν κλειδαριά και κλειδί.
1. Περιοχή δέσμευσης αντιγόνου θραύσματος2 . Κρυσταλλοποιήσιμη περιοχή θραύσματος3 . Βαριά αλυσίδα (μπλε) με μία μεταβλητή περιοχή (VH ) ακολουθούμενη από μία σταθερή περιοχή (CH1), μία περιοχή άρθρωσης και δύο ακόμη σταθερές περιοχές (C H2 και C H3). 4. Ελαφρά αλυσίδα (πράσινο) με μία μεταβλητή (V L) και μία σταθερή (C L) περιοχή5 . Θέση πρόσδεσης αντιγόνου (παρατόπος) 6 . Περιοχές άρθρωσης
Ποικιλία ανοσοσφαιρινών
Βασικό ζήτημα
Αν και σε ένα άτομο παράγεται μια τεράστια ποικιλία διαφορετικών αντισωμάτων, ο αριθμός των γονιδίων που είναι διαθέσιμα για την παραγωγή αυτών των πρωτεϊνών περιορίζεται από το μέγεθος του γονιδιώματος.
Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός στελεχών μικροβίων, και έτσι τα σπονδυλωτά χρειάζονται εκατομμύρια διαφορετικά αντισώματα. Στην πραγματικότητα, οι άνθρωποι παράγουν περίπου 10 δισεκατομμύρια διαφορετικά αντισώματα, καθένα από τα οποία είναι ικανό να δεσμεύσει μια διαφορετική θέση αντιγόνου. Αυτό πρέπει να γίνει με πολύ μικρότερο αριθμό γονιδίων: το συνολικό ανθρώπινο γονιδίωμα έχει μόνο περίπου 20.000 γονίδια.
Έχουν εξελιχθεί διάφοροι πολύπλοκοι γενετικοί μηχανισμοί. Αυτοί επιτρέπουν στα κύτταρα Β των σπονδυλωτών να παράγουν μια τεράστια δεξαμενή αντισωμάτων από έναν σχετικά μικρό αριθμό γονιδίων αντισωμάτων. Οι πλήρεις λεπτομέρειες δεν παρουσιάζονται εδώ, αλλά μόνο μια περίληψη.
Η ποικιλία των αντισωμάτων προκύπτει από το συνδυασμό τμημάτων από μια δεξαμενή γονιδίων με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Στη συνέχεια, εμφανίζονται υπερ-μεταλλάξεις στην περιοχή της θέσης πρόσδεσης του γονιδίου του αντισώματος. Αυτό δημιουργεί περαιτέρω ποικιλομορφία.
Βαριές αλυσίδες
Τα αντισώματα είναι γλυκοπρωτεΐνες που ανήκουν στην υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρινών- οι όροι αντίσωμα και ανοσοσφαιρίνη χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά. Τα αντισώματα αποτελούνται συνήθως από βασικές δομικές μονάδες - κάθε μία από τις οποίες αποτελείται από δύο μεγάλες βαριές αλυσίδες και δύο μικρές ελαφρές αλυσίδες. Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι βαριών αλυσίδων αντισωμάτων και αρκετά διαφορετικά είδη αντισωμάτων, τα οποία ομαδοποιούνται σε διαφορετικούς ισοτύπους με βάση το ποια βαριά αλυσίδα διαθέτουν. Στα θηλαστικά είναι γνωστοί πέντε διαφορετικοί ισοτύποι αντισωμάτων. Βοηθούν στην κατεύθυνση της κατάλληλης ανοσολογικής απάντησης για κάθε διαφορετικό τύπο ξένου αντικειμένου που συναντούν.
Μεταβλητές συμβουλές
Αν και η γενική δομή όλων των αντισωμάτων είναι πολύ παρόμοια, μια μικρή περιοχή στην άκρη της πρωτεΐνης είναι εξαιρετικά μεταβλητή, επιτρέποντας την ύπαρξη εκατομμυρίων αντισωμάτων με ελαφρώς διαφορετικές δομές στην άκρη ή θέσεις πρόσδεσης αντιγόνου. Η περιοχή αυτή είναι γνωστή ως υπερμεταβλητή περιοχή. Κάθε μία από αυτές τις παραλλαγές μπορεί να συνδεθεί με ένα διαφορετικό αντιγόνο. Αυτή η τεράστια ποικιλομορφία των αντισωμάτων επιτρέπει στο ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίζει μια εξίσου μεγάλη ποικιλία αντιγόνων. Ο μεγάλος και ποικιλόμορφος πληθυσμός αντισωμάτων δημιουργείται από τυχαίους συνδυασμούς ενός συνόλου τμημάτων γονιδίων που κωδικοποιούν διαφορετικές περιοχές πρόσδεσης αντιγόνου (ή παρατόπους), ακολουθούμενους από τυχαίες μεταλλάξεις σε αυτή την περιοχή του γονιδίου του αντισώματος, οι οποίες δημιουργούν περαιτέρω ποικιλομορφία. Τα γονίδια των αντισωμάτων αναδιοργανώνονται επίσης σε μια διαδικασία που ονομάζεται αλλαγή τάξης, η οποία επιτρέπει σε ένα μόνο αντίσωμα να χρησιμοποιείται από πολλά διαφορετικά μέρη του ανοσοποιητικού συστήματος.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι τα αντισώματα;
A: Τα αντισώματα είναι μεγάλες πρωτεΐνες σε σχήμα Υ που μπορούν να κολλήσουν στην επιφάνεια βακτηρίων και ιών. Βρίσκονται στο αίμα ή σε άλλα σωματικά υγρά των σπονδυλωτών και διαδραματίζουν βασικό ρόλο στο προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα.
Ε: Πώς λειτουργούν τα αντισώματα;
Α: Κάθε άκρο του "Υ" ενός αντισώματος περιέχει μια δομή (σαν κλειδαριά) που ταιριάζει σε μια συγκεκριμένη δομή που μοιάζει με κλειδί σε ένα αντιγόνο. Αυτό συνδέει τις δύο δομές μεταξύ τους, επιτρέποντάς τους να επισημάνουν μικρόβια ή μολυσμένα κύτταρα για επίθεση από άλλα μέρη του ανοσοποιητικού συστήματος ή να εξουδετερώσουν άμεσα τον στόχο τους.
Ε: Τι είναι η χυμική ανοσία;
Α: Η χυμική ανοσία είναι όταν τα αντισώματα παράγονται ως απάντηση στα ξένα αντιγόνα που εισέρχονται στο σώμα. Αποτελεί μέρος του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος το οποίο συμβάλλει στην προστασία από ασθένειες και λοιμώξεις.
Ερ: Είναι όλα τα αντισώματα διαφορετικά;
Α: Ναι, κάθε αντίσωμα είναι σχεδιασμένο να επιτίθεται σε ένα μόνο είδος αντιγόνου (στην πράξη, αυτό σημαίνει ιός ή βακτήριο). Για παράδειγμα, ένα αντίσωμα που έχει σχεδιαστεί για να καταστρέφει την ευλογιά δεν είναι σε θέση να πλήξει τη βουβωνική πανώλη ή το κοινό κρυολόγημα. Αν και έχουν παρόμοια γενική δομή, υπάρχει παραλλαγή στις άκρες τους, η οποία επιτρέπει την ύπαρξη εκατομμυρίων διαφορετικών παραλλαγών με διαφορετικές δομές άκρων, ώστε να μπορούν να συνδεθούν με διαφορετικά αντιγόνα.
Ερ: Πώς βοηθάει αυτή η ποικιλομορφία τον οργανισμό μας;
Α: Αυτή η τεράστια ποικιλία αντισωμάτων επιτρέπει στο ανοσοποιητικό μας σύστημα να αναγνωρίζει μια εξίσου μεγάλη ποικιλία αντιγόνων, ώστε να μπορεί να μας προστατεύει καλύτερα από ασθένειες και λοιμώξεις.
Ερ: Πού βρίσκουμε αντισώματα;
Α: Τα αντισώματα βρίσκονται στο αίμα ή σε άλλα σωματικά υγρά των σπονδυλωτών, όπως οι άνθρωποι και τα ζώα.
