Общие закономерности реакции антитела с антигеном

Для возникновения сил связывания между антигеном и антителом необходимо тесное сближение взаимодействующих участков антигена и антитела, что достигается комплементарностью (или соответствием) конформаций эпитопа и паратопа. Чем ближе это соответствие, тем интенсивнее силы межмолекулярного притяжения. При неполном соответствии конформаций силы притяжения ослабевают и нарастают силы отталкивания. Если электронные оболочки эпитопов и паратопов перекрываются, то возникают силы отталкивания.

При взаимодействии специфических антител с антигеном между аминокислотными остатками антигенсвязывающего центра (паратопа) антитела и антигенной детерминантой (эпитопом) антигена образуются многочисленные нековалентные связи: водородные связи, электростатические, Ван-дер-Ваальсовы и гидрофобные взаимодействия.

Водородные связи образуются в результате взаимодействия атома водорода, ковалентно связанного с каким-либо электроотрицательным атомом одной молекулы, и неподеленной парой электронов электроотрицательного атома, как азот или кислород, другой молекулы. В реакции антиген – антитело в качестве таких групп обычно выступают амино- и гидроксигруппы. Водородная связь в 10 – 20 раз слабее обычной ковалентной связи.

Электростатическое взаимодействие возникает в результате притяжения противоположно заряженных атомных групп, расположенных на боковых цепях связывающихся белков. Электростатические силы возникают, например, при взаимодействии ионизированных амино- (-NH₃⁺) и карбоксильной (-СОО^-) групп.

Силы Ван-дер-Ваальса притягивают все молекулы через облако электронов, но действуют на очень коротких расстояниях.

Гидрофобное взаимодействие – это сильное притяжение в воде между неполярными (гидрофобными) фрагментами, которое почти полностью устраняет их контакт с водой.

 

 

Рис. 17. Связи, участвующие в образовании

комплекса антиген – антитело

 

Конечно, по сравнению с ковалентными связями нековалентные межмолекулярные взаимодействия по отдельности слабы, но при большом количестве таких слабых взаимодействий суммарная энергия получается весьма значительной, что позволяет прочно удерживать антиген в активном центре антитела.

 

Аффинность (сродство) – степень специфического сродства антигенсвязывающего центра антитела (паратопа) к антигенной детерминанте (эпитопу) антигена.

Аффинность антитела к антигену – это результирующая силавозникающих между ними сил притяжения и отталкивания. Высокоаффинные антитела точно комплементарны по конформации антигену, а низкоаффинные – неточно.

Соединение антигена с антителом обратимо, поскольку нековалентные связи между паратопами и эпитопами способны диссоциировать.

 

 

К реакции антиген – антитело можно применить закон действующих масс и определить константу равновесия Кр, которая и представляет собой константу аффинности (сродства).

 

Аффинность относится к связыванию антитела с одной антигенной детерминантой (эпитопом) или моновалентным гаптеном.

Вместе с тем, количество антигенсвязывающих участков в молекуле антитела может быть два и более. Антигены, со своей стороны, могут быть как моновалентными (например, гаптены), так и поливалентными (например, микробная клетка). Сила взаимодействия поливалентных антител с поливалентными гаптенами получила название авидность.

Авидность – суммарная сила взаимодействия антитела с антигеном.

Поливалентность антигена и антител существенно усиливает прочность их соединения, так как для диссоциации комплексов антиген – антитело необходим разрыв сразу всех связей.

Авидност ь – степень прочности связывания молекулы антитела с молекулой антигена.

Чем выше аффинность (степень сродства), тем выраженнее и авидность (прочность связывания). Авидность тем сильнее, чем больше связывающих центров.