FcfR// - низкоаффинный клеточный рецептор для IgE

Лимфоцитарный FceRII человека, или антиген CD23, содержит типичный для мембраносвязанной молекулы трансмембранный домен, но расположен в мембране необычно — «вверх ногами», т.е. С-концом снаружи клетки. В отличие от других Fc-рецепторов он относится не к иммуноглобулиновому суперсемейству молекул, а к филогенетически более древнему суперсемейству животных лектинов.

К настоящему времени идентифицированы, клонированы и секвенированы две формы FceRII человека, одинаковые по структуре внеклеточных доменов, но различные в Н-концевой, цитоплазматической области. Рецептор FceRlla постоянно присутствует в норме на В-клетках, тогда как экспрессия FceRIIb индуцируется цитокином ИЛ-4 на Т-клетках, В-клетках, моноцитах и эозинофилах. Часто эта экспрессия бывает повышенной на В-клетках и моноцитах у больных экземой и на лимфоцитах при сенной лихорадке.

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ АНТИТЕЛ

Получение протеолитических фрагментов для анализа структуры и функции антител

Растительная протеаза папаин расщепляет молекулу IgG в шарнирной области между Cyl - и Су2-доменами на два идентичных антигенсвязывающих фрагмента Fab и один способный кристаллизоваться фрагмент, Fc. Изучение этих фрагментов существенно помогло установлению структуры и функций антител, поскольку дало возможность отделить область Fab, взаимодействующую с антигеном, от области Fc, ответственной за эффекторные функции, например за фиксацию комплемента, связывание с моноцитами или проникновение через плаценту.

При продолжительном папаиновом гидролизе от Fc-фрагмента отщепляется фрагмент Fc', состоящий из двух неполных СуЗ-доменов. Другой фермент, часто применяемый в структурно-функциональных исследованиях, — пепсин. Он расщепляет молекулу IgG на два крупных фрагмента — F2, включающий в себя целиком обе Fab-части, соединенные в шарнирных областях тяжелых цепей, и pFc', который соответствует двум СуЗ-доменам этой молекулы.

Молекулу IgG расщепляют и многие другие ферменты. Так, кратковременное воздействие трипсином на обработанные кислотой Fc-фрагменты позволяет выделить Су2-домен для последующего структурно-функционального сопоставления его с другими субфрагментами молекулы IgG, в частности с pFc'.

Связывание антителами разнообразных антигенов обеспечивают гипервариабельные последовательности антигенраспознающих центров.

Аминокислотная последовательность некоторых коротких участков вариабельной области тяжелых и легких цепей чрезвычайно изменчива. В легких цепях эти сегменты, названные гипервариабельными, находятся вблизи 30, 50 и 95 позиций. Их называют также участками, определяющими комплементарность, поскольку именно они образуют антигенсвязывающие центры молекулы антитела. Последовательности между гипервариабельными сегментами названы каркасными. В V-области каждой легкой и тяжелой цепи имеется по три CDR и по четыре FR.

Вариабельные области легких и тяжелых цепей пространственно свернуты так, что гипервариабельные участки находятся близко друг к другу и образуют на поверхности молекулы структуру, связывающую антиген. Такие сегменты располагаются чаше всего на изгибах пептидной цепи.

В структуре антител идентифицировано много участков, отвечающих за эффекторные функции.

Если локализация антигенсвязывающих центров была установлена очень быстро, то последовательности, ответственные за большинство эффекторных функций, долгое время не удавалось точно локализовать. Некоторые предварительные данные были получены в опытах по ингибированию функциональной активности антител их субфрагментами, образующимися при ферментативном расщеплении, однако дело продвигалось медленно, пока не стало возможным применение метода сайт-направленного мутагенеза, который позволяет вызывать избирательно замену различных аминокислотных остатков в известной пептидной последовательности и таким образом определять значение различных остатков для осуществления функции.

Прежде всего, этот метод был использован для изучения механизма активации комплемента антителами IgG. К тому времени уже было известно, что Clq взаимодействует с Су2-доменом IgG. С помощью сайт-направленного мутагенеза удалось выявить участок связывания Clq — боковые цепи трех аминокислотных остатков в Су2-домене, Glu-318, Lys-320 и Lys-322. Эта последовательность, по-видимому, типична для участков взаимодействия молекул IgG с Clq.

В случае IgM механизм активации комплемента, вероятно, иной. Свободный циркулирующий IgM в звездообразной конфигурации не способен, очевидно, активировать комплемент, но приобретает эту способность после связывания с антигеном. По предположению Файнстайна и др., при связывании с полимерным или перекрестносвязанным антигеном Р2_единицы IgM отклоняются от плоскости своего исходного положения так, что пентамер приобретает «крабовидную» конфигурацию, вполне различимую при электронной микроскопии. Эти конформационные изменения, вероятно, обнажают кольцо сайтов для связывания Clq, скрытых при звездообразной конфигурации пентамерной молекулы IgM из-за тесного сближения соседних мономеров. Участок связывания Clq находится в CμЗ-дoмeнe, причем его структурная локализация аналогична локализации возможного сайта той же специфичности в Су2-домене.

Молекулы IgG взаимодействуют с разнообразными клеточными Fc-рецепторами. По данным исследований с применением сайт-направленного мутагенеза, высокоаффинный рецептор FcyRI на моноцитах связывается со структурным мотивом г-цепи, расположенным вокруг остатка лейцина в позиции 235, между Су2-доменом и шарнирной областью.

Не так давно раскрыт механизм взаимодействия IgG материнского молока с FcRn, экспрессированным на кишечном эпителии новорожденного крысенка; предполагается, что он близок к механизму связывания материнского IgG человека с hFcRn — плацентарным аналогом FcRn. Сайт в составе Fc, связывающий

FcRn, находится на стыке доменов Сн2 и СнЗ. перекрывая участок взаимодействия со стафилококковым белком А. Вероятно, основное функциональное значение в этом участке имеют три или четыре остатка гистидина: по-видимому, от них зависит связывание IgG с FcRn при рН 6,5 и его высвобождение при рН 7,5.

Для идентификации сайтов молекулы IgE, связывающихся с FceRI тучных клеток или с FceRII В-клеток, были применены методы генетической инженерии. Синтез рекомбинантных пептидов, соответствующих тем или иным отрезкам последовательности е-цепи, и сопоставление их ингибируюшего влияния на взаимодействие IgE с клеточными рецепторами позволили установить, что связывание IgE с FceRI, по-видимому, опосредовано пептидом из 76 остатков между Се2 и СгЗ. тогда как FceRlI, вероятно, распознает структуру, состоящую из аминокислотных остатков СгЗ-доменов обеих е-цепей.

Получены также некоторые данные о топографии взаимодействий между Fc-частью молекулы lgG и белком A Staphylococcus aureus. Сайт связывания находится, предположительно, в области соединения доменов Су2 и СуЗ IgG.