Особенности миеломных белков

Конечно, возможно, что миеломные белки не совсем типичны, что они отличаются от нормальных антител. Поскольку они являются продуктом патологического процесса, в них какое-то нормальное явление может принять крайние формы. И хотя они оказывают неоценимую помощь в исследовании одного из основных механизмов живой природы, их многообразие может ввести нас в заблуждение, когда мы пытаемся судить по ним о нормальном иммуноглобулине гамма.

Но каков бы ни был ответ, существование стабильной и варьирующей части, которое было четко показано на белках БенстДжонса и которое наблюдается также в тяжелых цепях, — весьма замечательное явление, и его причина вызывает глубокий интерес. По этому поводу было высказано немало предположений, но серьезного внимания заслуживают лишь три гипотезы (смотрите рисунок ниже).


Для объяснения вариабельности молекул
иммуноглобулина был выдвинут целый ряд гипотез

Для объяснения вариабельности молекул иммуноглобулина был выдвинут целый ряд гипотез

Простейшее объяснение (Л) состоит в том, что стабильную часть всех цепей кодирует один ген, а варьирующую часть — большое число, возможно, несколько сотен или тысяч генов. Согласно второй гипотезе (Б), имеется несколько генов, которые подразделяются на стабильную и изменчивую часть, причем в ходе клеточного деления эти гены могут обмениваться своими изменчивыми участками. Третья гипотеза (В) предусматривает существование внутри гена особого опознавательного участка (смотрите рисунок ниже), а также наличие специального фермента, который отрывает или разрушает часть гена, следующую за этим участком. При восстановлении гена другими ферментами (стрелки) происходят ошибки, которые и приводят к возникновению различий в аминокислотных последовательностях молекул антител.


Одна из них сводится к следующему: имеется один ген, кодирующий стабильную часть любой молекулы антитела, и еще какое-то необходимое число генов (десятки или сотни тысяч), кодирующее варьирующие участки; кроме того, в клетке имеются приспособления, обеспечивающие объединение продуктов этих генов в одну целую молекулу иммуноглобулина (здесь, как и в других гипотезах, антигену приписывается роль триггера, каким-то образом инициирующего синтез соответствующих антител).

Другая гипотеза исходит из явления генетической рекомбинации, в ходе которой происходит обмен частями генов. Представьте себе группу генов, состоящую как из стабильных, так и из изменчивых генов. В процессе клеточного деления гены распределяются по парам и удваиваются, но при этом изменчивые гены обмениваются своими частями, в результате чего возникает множество различных генов, кодирующих варьирующие участки молекул антител.

Согласно третьей гипотезе, ген, кодирующий, скажем, легкую цепь, наделен своеобразным «опознавательным» участком, который находится где-то в середине молекулы (смотрите рисунок ниже).


Аминокислотная последовательность средней части легкой цепи,
воссозданная по данным для одного из белков Бенс-Джонса человека (К-тип)

Аминокислотная последовательность средней части легкой цепи, воссозданная по данным для одного из белков Бенс-Джонса человека (К-тип)

В К-и Л-цепях белков Бенс-Джонса человека и в К-цепях белков Бенс-Джонса мыши в положениях 111, 112 и 113 стоят одни и те же аминокислоты. Было сделано предположение, что участок гена, кодирующий эту часть последовательности, играет роль «опознавательного знака», благодаря которому обеспечивается объединение двух разных генов, кодирующих изменчивый (вариабельный) и стабильный участок легкой цепи; другая возможность состоит в том, что этим участком контролируется действие механизма, изменяющего последовательность аминокислот в вариабельной части цепи (смотрите рисунок выше).


Существует некий фермент, который специфически связывается с этим участком и разрывает цепь нуклеиновой кислоты, удаляя ту часть гена, которым кодируется вариабельная часть белковой цепи. Другие ферменты восстанавливают поврежденные участки, но делают это с ошибками, и в результате получаются разные последовательности нуклеотидов — структурных элементов нуклеиновой кисло-ты, несущих генетическую информацию. Затем различия в последовательности нуклеотидов преобразуются в разные последовательности аминокислот в вариабельной части молекулы антитела.

Пока не ясно, какая из этих гипотез ближе к истине. Остается ждать того времени, когда дальнейшие структурные исследования приведут нас к более глубокому пониманию действующих здесь механизмов. И тогда мы сможем подумать о том, как можно было бы изменить — стимулировать или подавить — ход иммунологических реакций в соответствии с требованиями медицины. Таким образом, решение одной из наиболее интригующих проблем биологии должно принести и чисто практическую пользу.


«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка

Вперед →