Ассоциация иммунных комплексов. Механизмы диссоциации комплекса антитело-антиген

Недавно был предложен общий механизм ассоциации и диссоциации комплексов типа антитело—антиген или фермент — ингибитор, учитывающий динамические свойства белка и его взаимодействие с водой. В случае иммуноглобулинов считается, что активный центр и другие неполярные полости IgG между вариабельными и константными доменами Fab-фрагментов, между субъединицами IgG и между доменами Fc-фрагментов могут скачкообразно переходить из «открытого» состояния в «закрытое» и, наоборот, с вытеснением или сорбцией определенного количества воды.

Соответствующие изменения свойств воды рассматриваются как переход, близкий к фазовому первого рода (т. е. без изменения свободной энергии, но со скачкообразным изменением энтальпии, энтропии и теплоемкости). Тем самым предполагаются высокая степень упорядоченности молекул воды в открытых белковых полостях и строгие требования к геометрии и свойствам полостей в таком состоянии.
Разница в свободных энергиях воды, находящейся в открытой полости в неупорядоченном и квазикристаллическом состоянии, названа кластерфильным взаимодействием.

Ассоциация антигенной детерминанты с активным центром сопровождается разрушением упорядоченной структуры воды и ее вытеснением во внешнюю среду. Открытое состояние при этом дестабилизируется, а закрытое — стабилизируется нековалентными связями активного центра с детерминантой. Диссоциация представляет собой обратный процесс.

Таким образом, максимальная константа скорости ассоциации k+l определяется частотой переходов активного центра из открытого состояния в закрытое. Если принять К+1~108 М-1сек-1, то это означает, что в соответствии с уравнением Эйринга свободная энергия активации такого перехода активного центра около 6,5 ккал/моль.

Считается, что между состоянием белковых полостей существует взаимодействие. Поэтому быстрое изменение динамики поведения активного центра под действием антигена индуцирует релаксационный процесс, приводящий к аналогичным изменениям в характере флуктуации остальных полостей IgG. Этот процесс сопровождается увеличением константы связывания лиганда, стабильности и компактности белка.

Получены выражения, связывающие скорости ассоциации, диссоциации и константу связывания с константами скоростей переходов активного центра и других полостей антитела из закрытого состояния в открытое, и наоборот. Следствия, вытекающие из них, находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными.

Иммуноглобулины к настоящему времени становятся одним из наиболее детально изученных белков и поэтому представляют собой весьма удобный объект для дальнейших исследований их свойств и функций, способствующих углублению знания физики белка в целом.

Исследования в области генетической регуляции биосинтеза иммуноглобулинов привели к принципиально новым открытиям, имеющим первостепенное значение не только для иммунологии, но и для молекулярной биологии и генетики. В следующей статье рассмотрена организация генетического материала, контролирующего образование полипептидных цепей иммуноглобулинов у млекопитающих.

Источник: http://meduniver.com