Interacciunea antigen-anticorp: afinitate, aviditate

Interacciunea antigen-anticorp: afinitate, aviditate

Comentarii oprite

Interacţiunea antigen-anticorp: afinitate, aviditate

 

Interacţiunea antigen-anticorp reprezintă o asociere între două molecule, similară celei care are loc între o enzimă şi substratul ei, cu deosebirea notabilă că în primul caz nu va apare o modificare chimică ireversibilă.

Forţele care intervin în realizarea acestei legături sunt exclusiv ne-covalente şi se manifestă practic la nivelul interfeţei foarte înguste creată de paratop, pe de o parte şi epitop de partea cealaltă.

Legătura dintre anticorp şi antigen este caracterizată printr-o extraordinară specificitate, ceea ce a permis exploatarea acestei interacţiuni în diverse teste, atât calitative cât şi cantitative.

Forţele fizice care contribuie la realizarea legăturii antigen-anticorp sunt: legăturile electrostatice, punţile de hidrogen, legăturile van der Waals şi legăturile hidrofobe. Din acest motiv, legătura antigen anticorp este reversibilă şi poate fi descrisă de formula:

Ag + Ac D AgAc.

Dat fiind faptul că forţa fiecărei astfel de legaturi în parte este slabă (comparativ cu cea a unei legături covalente), apare nevoia ca un număr mare de astfel de interacţiuni să intervină pentru formarea unei legături antigen-anticorp puternice. În plus, fiecare dintre aceste forţe este operaţionala doar dacă distanţa dintre cele două componente este mică (sub 1 Å). În consecinţă, o interacţiune antigen-anticorp puternică este dependentă de o apropiere cât mai mare între antigen şi anticorp. O astfel de apropiere poate fi atinsă atunci când între cele două componente există o complementaritate foarte bună.

Forţa tuturor interacţiunilor necovalente care caracterizează legătura dintre un paratop şi un epitop (legătură monovalentă) este denumită afinitate (a anticorpului respectiv pentru acel epitop).

Anticorpii cu afinitate scăzută pentru un anumit antigen tind să se lege slab la acesta şi să se disocieze repede. Asocierea celor două componente poate fi caracterizată printr-o constantă de asociere Ka, iar disocierea printr-o alta constantă, Kd, cele două valori fiind invers proporţionale.

Ka = 1/Kd

Rata de asociere cu care antigenul se leagă la un anticorp poate fi foarte mare în cazul când antigenul prezintă dimensiuni foarte reduse (de ex. haptenele). În cazul proteinelor mai mari, asocierea se face mai încet.

Rata de disociere în schimb reprezintă o măsură cantitativă a stabilităţii complexului respectiv şi joacă un rol major în determinarea afinităţii unui anticorp pentru un anumit epitop.

Deoarece constanta Ka reprezintă şi constanta de echilibru a reacţiei, ea poate fi calculată din formula:

 

Ka = [AgAc]/[Ag] [Ac] (exprimată în moli/litru sau M-1)

 

Sau

 

Kd = [Ag] [Ac]/[AgAc] (exprimată în moli/litru sau M)

Adică, Kd este reciproca Ka.

Valoarea Ka este determinată de diferenţa de energie liberă (DG) dintre antigen şi anticorp în stare liberă şi în formă complexată, conform ecuaţiei:

DG = -RT ln Ka

unde R este constanta universală a gazului şi T este temperatura absolută.

 

În timp ce termenul de afinitate se referă la legarea anticorpului la o haptenă monovalentă sau la un singur epitop, în condiţii obişnuite anticorpii se leagă la antigene multivalente, confor formulei:

nAc + mAg D AcnAgm

Pentru această situaţie, forţa care caracterizează întreaga legătură se numeşte aviditate.

Factorii care contribuie la realizarea avidităţii sunt multipli. În plus, se descrie aşa numitul efect bonus al avidităţii prin care legarea antigenului la anticorp prin multiple legături este întotdeauna mult mai mare decât suma afinităţilor legăturilor individuale.

Pentru fiecare dintre anticorpi s-ar putea scrie:

DG1 = -RT ln K1 respectiv DG2 = -RT ln k2 etc.

Astfel, energie libera totală este:

DG = DG1 + DG2 = -RT ln k1 – RT ln k2 = -RT (ln k1 + ln k2) = -RT (ln k1 x k2)

DG = -RT ln kaviditate, ceea ce înseamnă că:

kaviditate = k1 x k2

Astfel, înmulţirea afinităţilor este respnsabila pentru efectul “bonus” al avidităţii, care conduce la o creştere extrem de importantă a constantei de echilibru.

 

 

Afinitatea TCR pentru complexele MHC-peptid

 

Afinitatea TCR pentru complexele MHC-peptid este moderată spre mică. Această interacţiune este slabă, comparativ cu interacţiunea antigen-anticorp.

Afinitatea scăzută a TCR sugerează că este necesar ca şi alte molecule să intervină; interacţiunea celulei T cu APC sau celula ţintă nu depinde doar de TCR.

Moleculele de adeziune amplifică legătura dintre limfocite şi celula partener.

La aceasta se adaugă moleculele co-receptor, care interacţionează cu MHC I sau MHC II.

Există de asemenea o serie de molecule accesorii: CD45, CD28, CD40L – fiecare dintre acestea se leagă de un anumit ligand.

Interacţiunea dintre limfocitul T şi APC sau celula ţintă este mediată întâi de moleculele de adeziune, după care TCR caută să vadă dacă se poate lega specific la complexul MHC/peptid.

În timpul activării limfocitului T, se produce o creştere tranzitorie a expresiei moleculelor accesorii (CD2, LFA-2), ceea ce va permite un contact mai strâns între cele două celule. Astfel, citokinele sau substanţele citotoxice sunt transferate mai eficient.

După activare, numărul de molecule de adeziune scade, ca şi afinitatea lor şi limfocitul T se detaşează de celula partener; unele dintre aceste molecule accesorii joacă un rol în transmiterea semnalului.

Concluzie: moleculele accesorii nu sunt necesare pentru legarea antigenului, dar amplifică în ansamblu intensitatea legării.

 

Back to Top