Документ содержит материалы IV Всероссийской школы по клинической иммунологии, проведенной в 2013 году, фокусируясь на иммуноглобулинах и их химической структуре. Обсуждаются трудности в получении антител и значимость структурных исследований, приведенных в работах известных ученых, таких как Родуни Р. Портер и Джеральд М. Эделман. Также рассмотрены функции молекул клеточной адгезии и их связь с нервной системой и иммунной реакцией.

1. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Школа по клинической иммунологии
«Иммунология для врачей»
Пушкинские Горы, 27.01.2013 – 02.02.2013
Иммуноглобулин
ы: семейство
и суперсемейство

2. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
«ДО СИХ ПОР НЕ УДАЛОСЬ ПРЯМЫМ ХИМИЧЕСКИМ
АНАЛИЗОМ ВЫЯСНИТЬ ОСНОВЫ СПЕЦИФИЧНОСТИ
АНТИТЕЛ И ИХ СПОСОБНОСТИ ВСТУПАТЬ В РЕАКЦИИ
С АНТИГЕНАМИ» (стр. 13)
ТРУДНОСТИ:
- ПОЛУЧЕНИЕ БОЛЬШИХ КОЛИЧЕСТВ ОДНОРОДНЫХ ПО
СТРУКТУРЕ АНТИТЕЛ
- НЕДОСТАТОК ЗНАНИЙ И НЕСОВЕРШЕНСТВО МЕТОДОВ
БЕЛКОВОЙ ХИМИИ

3. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Нобелевская премия 1972 года
За исследования химической
структуры антител
Rodney R. Porter Gerald M. Edelman
При протеолизе молекулы При восстановлении
антител расщепляются на дисульфидных связей молекулы
фрагменты двух типов – антител расщепляются на
антиген-связывающие (Fab) и составляющие их тяжелые и
кристаллизуемые (Fc). легкие полипептидные цепи.

4. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Edelman G. M. et al. - THE COVALENT STRUCTURE OF AN ENTIRE IgG IMMUNOGLOBULIN
MOLECULE - Proc. Natl. Acad. Sci. USA − 1969, 63: 78
МОЛЕКУЛЫ IgG
ПОСТРОЕНЫ ИЗ МОДУЛЕЙ
–ГОМОЛОГИЧНЫХ
ОБЛАСТЕЙ
1. Установлена полная аминокислотная последовательность и положение всех S-S связей в
молекуле IgG1 человека.
2. Вариабельные области тяжелых и легких цепей подобны по структуре и протяженности (около
100 АКО).
3. Константная часть тяжелой цепи содержит три гомологичные области, каждая из которых по
структуре и размеру подобна константной области легких цепей.
4. Вариабельные и константные области содержат внутрицепьевые дисульфидные связи.
5. Остатки цистеинов участвуют в образовании межцепьевых связей и сосредоточены в пределах
отрезка длиной в 10 АКО в срединной части тяжелой цепи.
6. Полученные данные согласуются с предположением, что иммуноглобулины произошли путем
дивергенции и последующей дупликации генов, кодирующих антиген-связывающую и
константную области молекул антител.

5. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
УКЛАДКА ПОЛИПЕПТИДНЫХ ЦЕПЕЙ
В ДОМЕНАХ МОЛЕКУЛ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ
β
5-10 АКО
Гомологичная область –
Ig домен – бета складчатая структура:
Длина - 100-120 аминокислотных остатков
Отрезки в 5-10 АКО образуют тяжи наподобие
буквы β
Отрезки в 50-60 АКО замкнуты S-S-связями
Гидрофобные остатки обращены внутрь
Гидрофильные остатки – в контакте со средой

6. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Пространственная структура
молекулы IgG1

7. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Семейство иммуноглобулинов
Примордиальн Примордиальны Прототип - Прототип - Прототип
ый й IgY амфибий IgX – IgNAR
Пента- Высоковариаби и птиц лягушки акул
/гексамер лен (желток) 2
Тетрамер у У некоторых 4 подкласса подкласса
рыб видов утрачен Димер в
Моно- Аналог - IgW секретах
/пентамер у акул слизистых.
акул

8. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Alan Frederic Williams
Модель структуры Thy-1 антигена –
подобие Ig домену,
возможное эволюционное родство.

9. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Williams A.F.
Surface molecules and cell interaction.
J. Theor. Biol. (1982) 98, 221.

10. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.

11. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Сравнение 3D структуры
52 доменов белков суперсемейства
Ig
Минимальная общая
структура всех белков
показана синим и
зеленым цветами.
Она образована 25%
остатков аминокислот.
Красным цветом
выделены участки
структур
индивидуальных белков.

12. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Белки суперсемейства Ig (IgSF)
ОБНАРУЖЕНЫ В ГЕНОМАХ
БАКТЕРИЙ (Е. Coli)
ДРОЖЖЕЙ (S. Cerevisae)
МОРСКИХ ГУБОК (Microciona porifera)
ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО В ГЕНОМАХ
(частота встречаемости):
C. elegans – 64 гена (34-е место)
D. melanоgaster - 140 генов (9-е место)
H. sapiens - 765 генов (I-е место)

13. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
БЕЛКИ СУПЕРСЕМЕЙСТВА Ig
• Принадлежность белка к суперсемейству определяется на
основании гомологии первичной структуры (15% остатков в
идентичных положениях).
• Белки клеточной поверхности.
• Связаны с мембраной гидрофобным участком белка
или через гликозил-фосфатидил-инозитоловы якорь.
• Внутриклеточный участок может содержать иммунотирозиновые
или иные сигнальные мотивы

14. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
БЕЛКИ СУПЕРСЕМЕЙСТВА Ig
• Тандемные повторы Ig доменов
образуют линейные
стержнеподобные структуры.
• Функционируют как молекулы
адгезии и рецепторы
растворимых лигандов.
• Способны обеспечивать
гомо- и гетерофильное
связывание.

15. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
CIS-взаимодействия
белков суперсемейства Ig

16. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
ТРАНС-ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ
МНС
С РЕЦЕПТОРАМИ Т-ЛИМФОЦИТА И
ЕСТЕСТВЕННОГО КИЛЛЕРА

17. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
ДОМЕНЫ Ig КОМБИНИРУЮТСЯ С ДОМЕНАМИ БОЛЕЕ
ЧЕМ 75 РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ, ОБРАЗУЯ МНОЖЕСТВО
ВАРИАНТОВ АРХИТЕКТУРЫ БЕЛКОВ
РАЗНООБРАЗИЕ ДОМЕНОВ В
БЕЛКАХ IgSF BOMBYXДОМЕНОВ
РАЗНООБРАЗИЕ MORI
В БЕЛКАХ BOMBYX MORI

18. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
БЕЛКИ СУПЕРСЕМЕЙСТВА Ig В ИММУННОЙ
СИСТЕМЕ
Fcγ- I-Rec
Fcγ-II-Rec
Fcγ-III-Rec
Fcε-Rec
Fc α/µ−Rec
Poly-Ig-Rec
ICAM-1
ICAM-2
ICAM-3
V-CAM
Mad-CAM

19. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
ФУНКЦИИ МОЛЕКУЛ
1.
МНС
ПРЕЗЕНТАЦИЯ АНТИГЕНОВ
2. МНС-рестрикция - распознавание
чужого в контексте «своего».
3. УЧАСТИЕ В РЕАКЦИЯХ
НЕСОВМЕСТИМОСТИ
4. УСТАНОВЛЕНИЕ ТОЛЕРАНТНОСТИ
ПРИ БЕРЕМЕННОСТИ И ХИМЕРИЗМЕ
5. РАСПОЗНАВАНИЕ ПАРТНЕРА ПРИ
СПАРИВАНИИ

20. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
МОЛЕКУЛЫ КЛЕТОЧНОЙ АДГЕЗИИ
УЧАСТВУЮТ В МИГРАЦИИ ЛЕЙКОЦИТОВ

21. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Нервный и нервно-мышечный
синапсы

22. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Молекулы суперсемейства Ig в
нервной системе
• Мозг человека содержит 1012 нейронов.
• Число контактов между ними – 1015.
• Геном человека содержит около 3 × 104 генов.
• Мозг плодовой мушки содержит 250 000
нейронов.
• Геном плодовой мушки – 15 000 генов.

23. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Нейрон
сетчатки
Пирамидальный
Клетка
нейрон коры
Пуркинье

24. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
МОЛЕКУЛЫ КЛЕТОЧНОЙ АДГЕЗИИ В НЕРВНОЙ
СИСТЕМЕ
СЕМЕЙСТВО КАДГЕРИНОВ БЕЛКИ СУПЕРСЕМЕЙСТВА Ig
Интегрины
Нейроглины
Нейрексины

25. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Рецепторы, направляющие рост
аксонов

26. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
МОЛЕКУЛА КЛЕТОЧНОЙ АДГЕЗИИ DSCAM
DOWN SYNDROME CELL ADHESION MOLECULE
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПЛАЙСИНГ ГЕНЕРИРУЕТ 38 000
ВАРИАНТОВ DSCAM
ФИБРОНЕКТИНОВЫЕ
ДОМЕНЫ
Ig ДОМЕНЫ

27. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.

28. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Самоизбегание при росте аксонов
Дикий тип Мутация в DSCAM

29. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Семейство иммуноглобулинов
Примордиальн Примордиальны Прототип - Прототип - Прототип
ый й IgY амфибий IgX – IgNAR
Пента- Высоковариаби и птиц лягушки акул
/гексамер лен (желток) 2
Тетрамер у У некоторых 4 подкласса подкласса
рыб видов утрачен Димер в
Моно- Аналог - IgW секретах
/пентамер у акул слизистых.
акул
IgT

30. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Пространственная структура
молекулы IgG1

31. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
ПОДКЛАССЫ IgG ЧЕЛОВЕКА
IgG4
В серологических
реакциях ведет себя как
одновалентное антитело,
не преципитирует антиген,
не активирует комплемент
Эффекторные функции
слабо выражены
Терапевтические антитела
подкласса IgG4 против
альфа-интегрина –
натализумаб – при
рассеянном склерозе

32. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
ПЕРЕСТРОЙКА ДИСУЛЬФИДНЫХ СВЯЗЕЙ В
ВЕДЕТ К ПОЯВЛЕНИЮ
БИСПЕЦИФИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ IgG4

33. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
Неонатальный рецептор IgG (FcRn)
обеспечивает депонирование IgG и
продлевает время жизни его в
циркуляции
pH=7,4
pH=6,5
PDI
Рекомбинантные моноклональные
антитела терапевтического назначения
(natalizumab) могут иметь повышенное
сродство к FcRn, влияющее на время жизни
препарата в циркуляции

34. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
•ЗАПАСНЫЕ СЛАЙДЫ

35. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.

36. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ КЛЕТОЧНОЙ АДГЕЗИИ С
ИНТЕГРИНАМИ

37. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
АДГЕЗИОННЫЕ МОЛЕКУЛЫ СЕМЕЙСТВА
КАНЦЕРО-ЭМБРИОНАЛЬНОГО АНТИГЕНА
Экспрессированы на клетках эпителиев, эндотелия, Т-
лимфоцитах, В-лимфоцитах, дендритных, ЕК-клетках и
макрофагах.
Функции – поддержание архитектуры слизистой кишечного
тракта, участвуют образовании карцином ЖКТ.
Растворимые формы продуцируются трофобластом, регулируют
иммунные реакции при беременности.

38. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.
МОДЕЛИ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ NCAM
НА МЕМБРАНАХ НЕРВНЫХ
КЛЕТОК
NCAM
FN
Ig 1,2,3
FN

39. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.

40. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.

41. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.

42. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.

43. Климович В.Б., IV Всероссийская школа по клинической иммунологии, 2013г.