Главная

• Аллергия
• Клиническая иммунология
• Антитела
• Реакция антиген-антитело
• Клетки иммунной системы
• История иммунологии
• Иммунохимия
• Продукты на страже иммунитета
• Вакцины
• Общие и частные проблемы иммунологии
• Основы иммунологии

Аллотипы иммуноглобулинов человека

Хорошо изучены и аллотипы всех четырех субклассов γ-цепей IgG человека («Gm-аллотипы), тяжелых (α) цепей IgA («Аm») и легких х-цепей («Кm»), В современной номенклатуре на первом месте ставится обозначение класса и субкласса (т. е. G1m, G2m, G3m или G4m), далее в скобках следует номер аллели. Например, два аллотипа γЗ-цепи обозначают как G3m(5) и G3m(21). Аналогичным образом аллотипы α2-цепи обозначаются А2т(1) и А2т(2). Тремя алло-типами х-цепей человека являются Кт(1), Кт(1, 2) и Кт(3). Все описанные к настоящему времени аллотипы иммуноглобулинов человека — это простые аллотипы; их аллельные варианты имеют от одной до четырех замен аминокислот на одну цепь. Алллотипические варианты α1 -, δ-, ε- и λ-цепей пока не обнаружены.

Начало изучению аллотипов человека было положено в 1956 г. Груббом (Grubb), обнаружившим, что некоторые ревматоидные факторы агглютинируют Rh-положительные эритроциты, покрытые анти-Rh-антителами класса G не всех, а лишь отдельных индивидуумов (т. е. дают положительную «антиглобулиновую» реакцию, или тест Кумса). Следовательно, в тех случаях, когда наблюдалась агглютинация, IgG имел аллотипические детерминанты, присутствующие у IgG одних, но не у IgG других людей. Таким путем было идентифицировано несколько вариантов IgG человека, представляющих собой разные аллотипы. Оригинальная работа Грубба лежит в основе применяемого сейчас метода идентификации аллотипов в образцах сыворотки крови, который заключается в торможении агглютинации. Rh-положительные эритроциты покрывают аллотипически однородными анти-Rh-антителами (или пассивно нагружают гомогенным по аллотипу иммуноглобулином, например миеломным). Агглютинацию модифицированных эритроцитов вызывают антителами, специфическими к данному аллотипу (часто используют ревматоидный фактор). Количество аллотипа в неизвестном образце определяют, добавляя его в избытке к эритроцитам, несущим иммуноглобулин соответствующего аллотипа, и оценивая степень торможения агглютинации. Торможение обусловливается конкуренцией за активные центры антиаллотипических антител между аллотипическими де-терминантами иммуноглобулина образца и детерминантами иммуноглобулина на эритроцитах. Наличие торможения означает, что исследуемый иммуноглобулин имееет данный аллотип. Схематическое изображение этого метода приведено на рисунке.

На эритроцитах (Э) был сорбирован гомогенный иммуноглобулин с аллотипом G3m(5). Такие эритроциты
смешивали с антителами, специфическими ГЗм(5)-аллотипу (например, ревматоидным фактором). Если исследуемый иммуноглобулин
имеет аллотип G3m(5), он будет конкурировать с эритроцитами за антитела и тормозить агглютинацию. При отсутствии же у него
G3m(5)-детерминанты конкуренция отсутствует и наблюдается агглютинация эритроцитов.

Некоторые аллотипы иммуноглобулинов человека являются «конформационно-зависимыми» в том смысле, что для их активности необходимы обе полипептидные цепи. Примерами могут служить аллотипы тяжелых цепей G1m(4) и G1m(17), которые обнаруживаются лишь при ассоциации тяжелой цепи с легкой. Аналогичным образом Km-аллотипы легкой х-цепи активны только при наличии тяжелой цепи.

Некоторые аллотипические детерминанты Gm, характерные для опре-деленного подкласса тяжелой цепи, обнаруживаются и у других подклассов, однако при этом они не могут служить маркерами аллельных вариантов. Подобные аллотипы, экспрессируемые на других подклассах, называют «нон-маркерами» или «изоаллотипическими». Например, G4m (4а) и G4m (4b) представляют собой аллельные варианты γ4-цепи. Детерминанта G4m (4b) встречается, кроме того, у γ2-цепей, вероятно, в том же самом положении пептидной цепи. Однако детерминанта G4m(4b) всегда экспрессируется обоими родительскими генами, кодирующими γ2, и поэтому не может служить генетическим маркером γ2. Это явление становится вполне понятным, если принять во внимание общую структурную гомологию подклассов у-цепей иммуноглобулинов человека (наличие лишь 10% различий в аминокислотной последовательности). Совсем не обязательно мутация, приводящая к возникновению аллотипа G4m (4а) у одного аллеля γ4- цепи, происходит в том же самом положении гена γ2-цепи, и поэтому оба аллеля γ2-гена экспрессируют неизмененную нон-маркерную детерминанту.

Аллотипические маркеры изотипов тяжелых цепей, как правило, наследуются вместе в виде тесно сцепленного кластера, «аллогруппы» или «гаплотипа». Рекомбинации внутри этого кластера чрезвычайно редки. Тем не менее в процессе эволюции человека должны были произойти некоторые рекомбинации, поскольку доминирующие аллогруппы у представителей различных рас, по-видимому, произошли одна от другой вследствие рекомбинаций. Например, одна аллогруппа (т. е. гаплоидный кластер связанных генов) у представителей европоидной расы — G1m(1,17), G2ra(23—), G3m(21), G4m(4a); другая, совершенно отличная, — G1m(—1,4), G2m(23), G3m(5) и G4m(4b). Третья аллогруппа, G1m(—1,4), G2m(23—), G3m(5) и G4m(4a), очевидно, появилась в результате по меньшей мере двух рекомбинаций, в результате которых маркеры G2m(23—) и G3m(4a) оказались совмещенными с G1m(—1,4) и G3m(5), а не с G1m(1,17) и G3m(21), как у первой аллогруппы. Подобные рекомбинации исключительно редки среди членов одной семьи, что свидетельствует об очень тесном сцеплении генов С_H в кластерах, кодирующих тяжелые цепи. Поэтому порядок расположения генов С_H не удается определить по частоте рекомбинаций. Для выяснения этого вопроса следует провести картирование ДНК данного участка генома человека; такие исследования и проводятся в настоящее время. Предположение о том, в каком порядке расположены гены С_H человека, впервые было высказано после того, как в 60-е годы у двух больных были обнаружены необычные «рекомбинантные» молекулы иммуноглобулинов. У первого больного была обнаружена гибридная тяжелая цепь, имевшая в Fd (С_H1)-фрагменте аллотипический маркер γ3-цепи, а в Fc-фрагменте — аллотип γ1-цепи. (Аналогом данной гибридной молекулы является гемоглобиновая цепь «Lepore», состоящая из части δ- и части β-цепи.) Рекомбинантных цепей с реципрокным расположением маркеров (Fd_γ1 с Fc_γ3) не было найдено. Иммуноглобулины с нормальными γ3- и γ1-цепями обнаружены не были, в то время как молекулы с нормальными γ2- и γ4-цепями в сыворотке присутствовали. Появление гибридной тяжелой цепи объясняли негомологичной рекомбинацией генов С_γ3 и С_γ1. У другого больного с миеломой в гибридной цепи С_H1 и С_H2 домены γ4-цепи были присоединены к С_H3-домену γ2-цепи. Образование этих необычных пептидных цепей позволило составить предположительную последовательность (5' → 3') С_H-генов человека: С_γ4-С_γ2-С_γ3 С_γ1. Данная модель согласовывалась со всеми приведенными выше наблюдениями при условии, что в каждом случае ген, кодирующий гибридную цепь, получался в результате лишь одной рекомбинации. Однако осуществленное недавно картирование ДНК человека показало, что действительный порядок расположения генов С_γ2 С_γ4 следующий: 5'-C_γ2-C_γ4-3', а генов С_γ1 и С_γ3: 5'-С_γ1-С_γ3-3'. Для того чтобы факт образования гибридных цепей наряду с нормальными иммуноглобулинами не противоречил вновь определенной последовательности генов, необходимо постулировать, что в этой области произошла более чем одна рекомбинация.

Возможно, что аллотипы А2т(1) и А2т(2) также возникли в результате негомологичного кроссинговера между генами С_α2 и С_α1. Аминокислотная последовательность С_H-домена аллотипа A2m (1) идентична последовательности того же домена α1-цепи; С_H3-домен у альтернативного аллотипа А2т (2) отличается четырьмя аминокислотными заменами. Таким образом, С_H- домен аллотипа A2m (1), присутствующий во всех α1-цепях, не является маркерным. В результате негомологичной рекомбинации или конверсии генов он возможно, оказался в составе А2т (1)-аллеля.

Аллотипические детерминанты Km присутствуют на х-цепях иммуноглобулинов человека. Три аллотипа, Km (1), Km(l, 2) и Km (3), отличаются друг от друга аминокислотными заменами в положениях 153 и 191 С_x-области. В пространственной структуре С_x-области аминокислоты, находящиеся в указанных положениях, находятся рядом, и, по-видимому, сочетание этих аминокислот образует Km-детерминанты.

Закрашены аминокислотные остатки 153—155 и 184—188, на которые приходится 5 из 11 замен аминокислот, описанных для аллотипических
вариантов крысиного С_x. В близком соседстве с участками, отмеченными на рисунке, расположены аминокислоты, варьирующиеся в Km-аллотипах х-цепи
и изотипах λ-цепи человека. Указанные остатки экспонированы на поверхности молекулы, где они легкодоступны
для антиалло-типических антител и поэтому легко могут быть идентифицированы серологически.

На рисунке видно, что остатки 153 и 191 расположены на поверхности С_x-домена, где они легко доступны для антиаллотипических антител. Это объясняет ту легкость, с которой удается серологически обнаружить данные аллотипические замены. Заслуживает внимания тот факт, что другие хорошо известные серологические маркеры легких цепей (изотипические детерминанты λ-цепей человека Oz и Kern и С_x-аллотипы крысы) также локализуются в С_L-областях в положениях, близких к аминокислотным остаткам 153 и 191.