Статистика
Онлайн всього: 7 Гостей: 7 Користувачів: 0
|
 |
Матеріали для курсової |
Еволюція суперродини імуноґлобулінів
|
| 27.09.2014, 16:49 |
| При розгляді питання про еволюцію антитіл привертає
увагу кілька фактів: усі молекули представників суперродини імуноґлобулінів (антитіла, ТкР і ВкР,
антигени МНС І та МНС II класів, ряд молекул адгезії) мають доменну структуру (V- і С-домени) і
статистично достовірну гомологію амінокислотних залишків відомим імуноґлобулінам. Крім того, деякі білки цієї суперродини мають однодоменну структуру (Thy-1 антиген, Ро-білок мієліну, 2-
мікроґлобулін). Структури, подібні до однодоменних білків суперродини імуноґлобулінів,
трапляються на найнижчих щаблях еволюційної драбини — у найпростіших і навіть у деяких
бактерій і дріжджів. Однодоменні білки на самому початку еволюційного розвитку функціонували
як міжклітинні ліганди, що контролювали міжклітинний контакт та мітотичну активність.
Збільшення маси органів і кількості тканиноспецифічних білків ускладнювали функцію білків
суперродини імуноґлобулінів, що зумовило виникнення їх різноманіття та значного підсилення
їхніх рецепторних функцій.
V- і С-домени, очевидно, утворилися з одного загального попередника, структура якого подібна до
антигену Thy-1 та до антигенів гістосумісності І та II класів хребетних. Найдавнішим є домен С2,
який, очевидно, еволюціонував у двох напрямах – С2-V2-V1 та С2-С1. Білки з доменами С2
виявлено у різних тканинах губок, молюсків, членистоногих, і вони подібні до NCAM, NgCAM, KIR
хребетних. Деякі з них (VDV молюсків, гемолін та пероксидазин комах) продукуються гемоцитами і
мають захисні функції. Низка білків з доменами типу V2 — білок молюсків FREP,
преципітувальний білок деяких паразитів та білок комах амальган з доменами V2 і С2 відношення
щодо захисних функцій не мають, але могли бути родоначальниками для Т-клітинного рецептора та
окремих імуноґлобулінів. У результаті дуплікації первинного гена та транслокаційних перебудов
гени V- і С-доменів утворилися на одній хромосомі, що зумовило виникнення багатодоменних
білків — гомо- і гетеродимерів з певною спеціалізацією, в яких V-домени сумісне розпізнають певні
ліганди. Первинними лігандами рецепторів суперродини імуноґлобулінів були різні аутологічні
білки, нащадки яких частково збереглися на лімфоцитах як допоміжні рецептори лімфоцитів (CD4,
CD8 та ін.), виявляються на попередниках Т- і В-лімфоцитів у процесі їх диференціювання та
входять де складу антигенрозпізнавальних структур примітивних Тγδ- і В1-лімфоцитів і складу
антитіл нижчих хребетних. Припускають, що предками Т-клітинних рецепторів та імуноґлобулінів
були рецептори-димери клітинних мембран, що складалися з V- і С-доменів і сформували
антигензв'я зувальні ділянки. Останні були здатн розпізнавати невеликі детермінанти – примітивні
антигени гістосумісності. Це підтверджується спорідненістю С-доменів імуноґлобулінів, Т-
клітинного рецептора, антигенів І і II класів гістосумісності одночасна їх поява у ході еволюції (в
хрящових риб) та особливостями диференціювання Т-клітин. Основна функція предків Т-клітинних
рецепторів та імуноґлобулінів — мічення «свого». С-домени Т-клітинних рецепторів та
імуноґлобулінів, очевидно, розвинулися одночасно з V-доменами, коли С- і V-домени складали вже
один поліпептидний ланцюг, і це простежується в голкошкірих, здатних до специфічного
алотрансплантаційного відторгнення.
Отже, найвірогіднішою основою для виникнення імунної системи хребетних є алоогенна
гістонесумісність у безхребетних, що контролювала алогенний паразитизм, мімікрію мічення
«свого» ксеногенними патогенами та інбридинг. У покривників виявлено інгібіторні рецептори до
аутологічних антигенів гістонесумісності й пускові рецептори до чужорідних антигенів
гістонесумісності. Подібну подвійну систему рецепторів до антигенів МНС І мають Т-лімфоцити і
природні кілери хребетних, що свідчить про можливу роль деяких структур гістонесумісності
безхребетних у формуванні певних ланок імунної системи хребетних. Виявлення у покривників
білків суперродини імуноґлобулінів з доменами V1 і С1 та характерної для МНС Іа та МНС ІІа
послідовності дали змогу припустити, що генетичний локус гістонесумісності безхребетних Fu/HC
має спорідненість із комплексом МНС. Можливо, трансформовані з Fu/HC антигени МНС І
спочатку представляли аутологічні пептиди ПК, а потім почали презентувати й чужорідні пептиди
Т-лімфоцитам. Тому у покривників трансплантаційні імунні реакції наблизилися до таких у
хребетних, тоді як гуморальні реакції покривників не вийшли за межі природного імунітету, але
значно ускладнилися.
Становлення імунної системи хребетних пов'язане насамперед зі зміною способу життя і загрозою
агресії різних патогенів. Ранні хребетні в результаті появи у них органів дихання, травлення,
кровообігу стали чутливішими до агресії патогенів. Розміщення лімфоїдних органів біля основних
можливих воріт інфекції має протективний характер. Механізми природної резистентності за такої
ситуації не могли ефективно захищати організм від мікроорганізмів, що сприяло формуванню на
базі певних структур природної резистентності покривників зачатків адаптивної імунної відповіді у
хребетних. Унаслідок дуплікації та диверсифікації зародкових V-генів і їх соматичних мутацій
з'явилося різноманіття рецепторів лімфоцитоподібних клітин, що зумовлює формування
самостійних клітинних ліній лімфоцитів. Важливу роль у закріпленні клонального різноманіття
лімфоцитів за принципом одна клітина — один рецептор та збільшення варіабельності самих
рецепторів відіграв механізм соматичного реаранжування V-генів за допомогою RAG-1 і RAG-2,
які, як вважають, виникли з вірусних транспозаз-інтеграз. У нових умовах різко зменшується
загроза алогенного паразитизму, але зростає вірогідність бактеріально-вірусної агресії, що сприяло
перетворенню антигенів гістонесумісності на поверхневі пептидопрезентувальні антигени МНС І і
МНС II класів, а їхніх рецепторів — на рецептори лімфоцитів. Таким чином, ТкР і ВкР утворилися
із рецепторів, які втратили зв'язок з антигенами гістонесумісності.
Перетворення за допомогою алельного поліморфізму мічення «свого» на антигени тканинної
несумісності зумовило синхронну перебудову імунної системи -виникнення різноманіття рецепторів
та спеціальних механізмів адаптації їх до індивідуальних наборів антигенів гістосумісності. Цьому
сприяли дуплікації та виникнення різних генів і поділ V-генів нітронами на V-, D- і J-сеґменти та
вторинне збирання цих кластерів. Цей процес сприяв експресії у кожній клітині лише одного
варіанта поліпептидного ланцюга, відповідно рецептора однієї специфічності і, як результат, —
формування клональної структури лімфоцитів.
У безхребетних розвивалися домени, які становлять основу розпізнавальних структур варіабельних і
константних доменів Т-клітинних рецепторів та константних доменів МНС. У хребетних, за
винятком ссавців, виникають домени імуноглобулінів та розподіл (дивергенція) початкових доменів
ТкР, МНС і легких ланцюгів на різні типи доменів (варіабельні й константні домени
імуноґлобулінів та ін.). У ссавців відбувається дивергенція доменів на класи й підкласи
імуноґлобулінів. Кількість V-генів хребетних збільшується у міру ускладнення організації
хребетних. Це виявляється у збільшенні ізотипів та афінності антитіл у процесі розвитку імунної
відповіді у представників, які стоять вище на філогенетичному щаблі еволюційної драбини.
У найпримітивніших хребетних — круглоротих — у крові та деяких органах виявляються
лімфоцито- та плазмоцитоподібні клітини. Кількість останніх після введення чужорідних
еритроцитів збільшується, і вони продукують антигензв'язувальні речовини, які не належать до
імуноґлобулінів. Вважають, що плазмоцити продукують антигензв'язувальні компоненти
комплементу. Однак ні генів імуноґлобулінів, ТкР, МНС І і II, ні антитіл у сироватці крові, ні білків,
що зумовлюють реаранжування V-генів та транспортування пептидів до антигенів МНС, ні імунної
пам'яті у круглоротих не виявлено.
Перші чітко визначені імуноґлобуліни виявлено в еволюційно більш розвинених хрящових риб. У
них спостерігається синтез специфічних антитіл з різними ізотипами — IgH і IgL, ТкР обох типів,
МНС І і МНС II класів, соматичне перегрупування V-генів. Імуноґлобуліни хрящових риб мають
ефективну специфічність і є двох типів — з високою (900 кД) і низькою (180 кД) молекулярною
масою. Імуноґлобуліни з високою молекулярною масою складаються з п'яти ідентичних мономерів,
сполучених дисульфідними зв'язками. Н-ланцюги низько- і високомолекулярних форм мають
подібний амінокислотний склад, серологічну специфічність, вміст вуглеводів і гомологічні за
амінокислотним складом з Н-ланцюгами IgM ссавців, їхні гени гомологічні за нуклеотидною
послідовністю. Високомолекулярна пентамерна форма імуноґлобуліну гомологічна IgM ссавців.
У костистих риб виділяють кілька видів молекулярних форм імуноґлобулінів, але для більшості їх
характерна наявність тетра- і мономерної форм IgM-подібного імуноґлобуліну. Н-ланцюг в окремих
видів риб має різну молекулярну масу. Імуноґлобуліни костистих риб, незважаючи на існування
двох їх форм та двох варіантів Н-ланцюгів, належать до класу IgM і гомологічні IgM ссавців. У
костистих риб уперше відбувається поділ L-ланцюгів на два типи за молекулярною масою — 22 —
24 і 26 кД (можливо, κ- та λ-типів). У деяких випадках імунна відповідь риб супроводжується
формуванням імунної пам'яті, але здебільшого у слабкій формі. У міру розвитку первинної і
вторинної імунної відповіді у риб афінність антитіл не змінюється і формується мало ізотипів
імуноґлобулінів. Це свідчить про малу кількість V-генів, що працюють, імуноґлобулінів і,
відповідно, незначну кількість предетермінованих антигенспецифічних В-клонів. Однак
спостерігається і значний стрибок у становленні імунної системи порівняно з круглоротими, і в
цьому поступі, як припускають, важливу, а, можливо, основну роль відіграє горизонтальне
перенесення генів ретровірусами, внаслідок чого вірусні ретрогази перетворилися на RAG-1 та
RAG-2 (ферменти рекомбінази, що зумовлюють складання V-генів імуноґлобулінів і ТкР).
Певне значення має становлення імунної системи у хвостатих і безхвостих амфібій. Хвостаті амфібії
постійно живуть у воді і їхня імунна система мало відрізняється від імунної системи костистих риб.
Безхвості амфібії в процесі еволюційного розвитку живої природи вперше виходять на сушу і
стикаються з великою кількістю патогенних мікроорганізмів. Це потребувало вдосконалення
захисних сил організму, що сприяло виникненню функціонуючого кісткового мозку — джерела В-
клітин, формуванню ефективної імунної пам'яті, появі механізмів підвищення афінності антитіл та
виникненню додаткових ізотипів імуноґлобулінів. Ці нові ефективні захисні фактори еволюційно
закріплялися й удосконалювалися в рептилій, птахів і ссавців. У амфібій переважно виявлено три
ізотипи імуноґлобулінів: у всіх видів — високомолекулярний пентамер (900 кД), аналогічний IgM
ссавців, а в деяких виявлено ще два ізотипи — мономер IgY (очевидно, аналог IgG) та гексамер IgX
з молекулярною масою 80 кД. Характерно, що до складу молекули IgY входять глікозильовані та
неглікозильовані Н-ланцюги.
У рептилій також виявлено три типи імуноґлобулінів — високомолекулярний пентамер (900 кД), що
серологічно ідентичний IgM ссавців, імуноґлобулін IgY з проміжною молекулярною масою (175 кД)
та імуноґлобулін з низькою молекулярною масою (120 кД) і низьким вмістом вуглеводів (IgN).
У птахів трапляється чотири типи імуноґлобулінів — високомолекулярний пентамер (900 кД), який
серологічно ідентичний IgM ссавців, імуноґлобулін IgY з молекулярною масою 175 кД та IgN —
можливий аналог секреторного IgA2 ссавців, який виявляється у різних секретах курей,
плазмоцитах слизових кишок і має подібність за складом та послідовністю амінокислот. У качок
виявлено IgN, який становить основну масу сироваткового імуноґлобуліну.
Мономерні імуноґлобуліни сироватки крові характеризуються опсонізувальною активністю і
вищою афінністю до антигенів порівняно з IgM. Їх поява у хребетних корелює з появою імунної
пам'яті. IgE виявлено лише у ссавців, починаючи з сумчастих.
|
| Категорія: Імунологія | Додав: koljan
|
| Переглядів: 525 | Завантажень: 0
|
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі. [ Реєстрація | Вхід ] |
|
|
