Přednáška IV
Interakce antigenu s protilátkou
Síla vazby antigen-protilátka:
Mezi antigenem (Ag) a protilátkou (Ab) se uplatňují nekovalentní vazby zahrnující: vodíkové můstky, iontové vazby, hydrofobní vazby a van der Waalsovy síly (obr. 1). Protože jsou tyto vazby slabé, silná interakce Ag-Ab vyžaduje velké množství těchto vazeb. Kromě toho každá z těchto vazeb funguje na velmi malou vzdálenost (méně než 1A = 10-7 mm), takže silná vazba je podmíněna vysokou komplementaritou mezi Ag a Ab, s čímž souvisí vysoká specifita Ag-Ab interakce.
Protilátková afinita:
Suma jednotlivých nekovalentních interakcí mezi paratopem a epitopem je rovná afinitě protilátky pro daný epitop. Protilátky s nízkou afinitou slabě váží Ag a snadno disociují, zatím co Ab s vysokou afinitou váží Ag silněji a déle. Vazba mezi paratopem a epitopem na monovalentním Ag může být popsána rovnicí
k1
Ag + Ab Ag-Ab
k-1
kde k1 je asociační rychlostní konstanta a k-1 je disociační rychlostní konstanta. Poměr k1/k-1 je asociační konstanta K, která je měřítkem afinity. Je možno ji spočítat z poměru koncentrací komplexu Ag-Ab ke koncentraci nenavázaného Ag a Ab
k1 (Ab-Ag)
K = __ = _______
k-1 (Ab)(Ag)
Ab s nízkou afinitou pro Ag mají hodnoty K mezi 104 - 105 l/mol, vysoce afinní Ab mohou mít hodnotu K až 1011 l/mol.
Hodnota K se může stanovit pomocí rovnovážné dialýzy (obr. 2). Dialyzační komůrka se rozdělí semipermeabilní membránou, která propustí pouze Ag, nikoli Ab. Do jedné části komůrky se dá Ab, do druhé Ag. Ag se radioaktivně označí a po ustavení rovnováhy se měří koncentrace Ag v obou částech komůrky. Koncentrace volného Ag v obou částech je stejná, v části s Ab je navíc Ag navázaný na Ab. Rozdíl v koncentraci Ag v obou částech komůrky vyjadřuje koncentraci Ag vázaného na Ab. Čím vyšší je afinita Ab, tím více Ag je vázáno na Ab. Rovnovážná rovnice se může přepsat do tvaru
(Ab-Ag) r
K = _______ = _______
(Ab)(Ag) (n-r)(c)
kde r = poměr koncentrace vázaného Ag k celkové koncentraci Ab, c = koncentrace volného Ag a n = počet vazebných míst v jedné Ab molekule. Výraz může být přepsán do Scatchardovy rovnice
r
_ = Kn - Kr
c
Hodnoty r a c mohou být získány opakovanou rovnovážnou dialýzou se stejnou koncentrací Ab a různými koncentracemi Ag. Když se pak vynese r/c proti r, směrnice získané přímky je rovna -K. Toto platí pro monoklonální protilátku. V případě polyklonálních Ab s různou afinitou je možno vypočítat průměrnou afinitu.
Protilátková avidita:
Když je komplexní Ag nesoucí mnoho epitopů smíchán s protilátkami nesoucími mnoho paratopů, interakce Ab s Ag na jednom místě zvýší pravděpodobnost reakce na dalším místě. Síla takovéto vazby mezi multivalentní protilátkou a antigenem je nazývána avidita. Avidita je používána pro polyklonální antiséra na rozdíl od monoklonálních protilátek. Výsledná avidita séra je mnohem vyšší než pouhý součet afinit jednotlivých protilátek v séru a rovná se jejich součinu.
Skřížená reaktivita:
Potilátka vyvolaná jedním Ag může skříženě reagovat s odlišným Ag. K takovéto skřížené reakci dojde, jestliže odlišné antigeny nesou společný epitop, nebo jestliže se protilátky, specifické pro jeden epitop, vážou na jiný epitop mající podobné chemické vlastnosti. V tomto případě je vazebná afinita Ab pro původní Ag vyšší než pro tento skříženě reagující epitop. Skřížená reaktivita se často vyskytuje mezi polysacharidovými antigeny, které obsahují podobné oligosacharidové zbytky.
Krevně skupinové antigeny (ABO) jsou glykoproteiny exprimované na červených krvinkách. Jedinec, kterému chybí některý z těchto Ag má protilátky proti tomuto chybějícímu Ag. Jedinec s krevní skupinou A má Ab proti B a naopak. Tyto Ab jsou výsledkem expozice skříženě reagujícím antigenům pocházejícím z bakterií běžně se vyskytujících ve střevech.
Řada virů a bakterií má antigenní determinanty identické nebo podobné s epitopy hostitelských buněk. Tyto Ag mohou vyvolat autoimunitní Ab odpověď poškozující vlastní tkáně. Např. Streptococcus pyogenes obsahuje ve své buněčné stěně proteinové M antigeny, které mohou skříženě reagovat s antigeny srdečního svalu a dalších kosterních svalů a způsobovat poškození srdečního svalu a ledvin. Skřížená reaktivita mezi kravskými neštovicemi a variolou umožnila vakcinaci proti variole.
| 