2. TỔNG QUAN VỀ SINH HỌC CỦA KHÁNG THỂ
2.1. Lịch sử về sự phát hiện ra kháng thể
2.1.3. Xác định cấu trúc phân tử kháng thể
2.1.3.3. Tính đặc hiệu và ái lực giữa cận vị và biểu vị
Tuy những liên kết tham gia trong phức hợp KN ≈ KT là yếu nhưng con số của những lực liên kết với bản chất khác nhau không phải là ít.
Từ sau 1970 đến đầu thế kỷ này, R.J. Poljak et al. và một số nhóm khác sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X để tìm cách xác định cấu trúc chi tiết trong liên kết giữa KT và KN, ở dạng tinh thể của cộng hợp. Mục đích của các nghiên cứu cấu trúc chi tiết này là để hiểu rõ được về tính đặc hiệu và ái lực của KT đối với KN, hai đặc tính thiết yếu của KT. Kết quả của những công trình đề cập trên cho phép nhận thức phần nào bản chất của sự liên kết của một KT tạo nên với KN của nó, như trình bày qua các ảnh trong Hình 2.9 dưới đây.
Trong Hình 2.9, ảnh trong ô 1 nêu lên phức hợp giữa Fab của KT với KN của nó là lysozyme lòng trắng trứng gà; ô 2 cũng là ảnh của ô 1, nhưng được xử lý để nêu lên rõ hơn rằng phía KT (bên trái, những bi màu xanh và đỏ) có một vùng gồm những nhóm của các axít amin trực tiếp gắn liền với một vùng của phân tử KN (bên phải, màu lục); ở ô 3, những nhóm của các axít amin trên vùng siêu biến động của KT đã được xóa đi, để nói lên rõ là các axít amin khác của KT không
trực tiếp liên kết với KN; ô 4 cho thấy lại vùng của KT trực tiếp gắn với biểu vị của KN cùng sự tham gia của một số phân tử nước (bi màu xanh nước biển) trong những liên kết gắn liền cách đặc hiệu KT với KN.
Ô 5 nêu lên vùng đặc biệt của lysozyme trứng gà đã gây nên sự đáp ứng của hệ miễn nhiễm tạo ra KT đặc hiệu (KT D1.3, đã sử dụng ở các hình trên); điều chi tiết quan trọng trong hình này nêu lên là nhóm glutamine 121 lồi ra trên bề mặt của biểu vị, nhóm gln này nằm xen kẽ giũa hai vùng biến động VH và VL của hai chuỗi nặng và nhẹ thấy ở bốn ô trên.
Hình 2.9: Những công trình dùng tia X để xác định cấu trúc chi tiết tinh thể phức hợp cận vị - biểu vị của KT kháng lysozyme
Phức hợp giữa Fab KT với KN của nó là
lysozyme
Phía KT (bên trái, những bi màu xanh và
đỏ) có một vùng gắn trực tiếp với vùng
phân tử KT
Nêu rõ lên các a.a khác của KT không trực tiếp liên kết với
KN
Cho thấy vùng KT gắn với biểu vị của KN, có sự tham gia của các phân tử nước (xanh
nước biển)
1 2 3 4
Vùng đặc biệt của lysozyme trứng gà gây nên sự đáp ứng của hệ Miễn nhiễm tạo nên KT đặc hiệu (D1.3). Có nhóm glutamine 121 lồi ra trên bề mặt của biểu vị, nằm xen giữa hai vùng VH và VL.
Những công trình dùng tia X để xác định cấu trúc chi tiết tinh thể phúc hợp cận vị và biểu vị của KT kháng lysozyme.
Trích từ: Protein Data Bank (1FYA và 1FYB)
5
Câu chuyện tìm hiểu về tính đặc hiệu và ái lực trở nên hấp dẫn khi nghiên cứu cho nhận ra điều này thay cho lysozyme trứng gà. Lysozyme của trứng gà tây đã được sử dụng để thử tạo phức hợp với KT D1.3: kết quả thực nghiệm là D1.3 không liên kết với lysozyme gà tây (không có ái lực nào với lysozyme gà tây); xét nghiệm đã được thực hiện do lysozyme gà tây đã được biết là không có gln ở vị trí 121.
Một công trình nghiên cứu khác, thay cho D1.3 lại dùng một KT kháng lysozyme ký mã là HyHe15, có đặc tính là trên hai vùng CDR1 và CDR2 trong vùng biến động của chuỗi nặng VH lại thiếu một trong hai arginines để liên kết với hai axít glutamic khác trên bề mặt của biểu vị lysozyme trứng gà: kết quả cho thấy HyHe15 có ái lực với KN của nó 1000 lần kém hơn so với ái lực của D1.3.
Các điều đó có nghĩa trên thực tế là, khi sử dụng hai dung dịch D1.3 và HyHe15 có cùng nồng độ phân tử (molar concentration), để đạt được một lượng ngang nhau phức hợp KT với lysozyme trứng gà, phải cho vào dung dịch HyHe15 một nồng độ lysozyme gấp 1000 lần lượng cần thiết cho dung dịch KT D1.3. Nếu nhìn vào hoạt động chức năng của KT trong cơ thể đã được miễn nhiễm, khi cơ thể bị tái nhiễm ở nồng độ KN rất thấp, chưa có khả năng gây rối loạn bệnh lý, thì đã có KT có ái lực cao nhạy cảm để trung hòa (phức hợp với) KN ở nồng độ cực thấp, đó là ý nghĩa thực tế sinh học của tính đặc hiệu và ái lực của cận vị trên KT.
Biết được cơ chế làm sao cơ thể, tế bào động vật hữu nhũ lại hình thành nên được nhiều khuôn hình cận vị có tính ái lực cao với biểu vị đến thế là một động cơ mạnh trong nghiên cứu sinh học hiện nay.
Các globulins miễn và các TCRs mang một “đồng cận vị” (idiotopes) đó được gọi là KT hay TCRs “cùng loại” (“idiotypes”).
Nghiên cứu dùng KT hay đoạn bổ sung quyết định (CDR) của nó (ví dụ KT D1.3 hay CDR của nó) làm KN để tạo KT, kết quả cho thấy KT tạo nên có cùng cấu trúc như biểu vị trên KN ban đầu (biểu vị trên lysozyme đặc hiệu với D1.3).
Đây là một hoạt động của hệ miễn nhiễm để tạo KT kháng đoạn bổ sung quyết
định (anti-idiotypeantibodies) và hoạt động này lại nhái (mimicry, mimic specific antigen) hình dạng biểu vị trên KN.
Cấu trúc chức năng của các “đồng cận vị” không khác nhau, nên trong cơ thể hoạt động của các KT và TCR “cùng loại” có đồng hiệu lực. Tầm nhìn đó của thuyết mạng lưới miễn nhiễm hoạt động theo tính đặc hiệu với KN nhiễm từ ngoài vào cơ thể đã là một động cơ đã thúc đẩy công trình tạo KT đơn dòng, và những công trình hiện nay về các KT đặc hiệu với cận vị. Nói rõ hơn, KT tạo nên với (mang) cận vị làm KN: động vật được tiêm một vật liệu mà chính nó đã sản xuất. KT kháng cận vị đã được chứng minh chúng tác động vào tế bào bạch huyết B để thúc đẩy sản xuất KT, hoạt hóa (activation), hay để làm ngưng lại sự sản xuất đó, dung nạp (tolerance) KN, theo hai cơ chế trong đó đều có sự tham gia của KT đặc hiệu.