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
2.1.3.1. Cấu trúc ba chiều và tổ chức thành vùng của phân tử IgG
Để biết rõ hơn cấu trúc của KT, các công trình xác định trình tự axít amin (a.a) và vị trí của một số nhóm đường liên kết trên phân tử IgG của thỏ và của người vẫn tiếp tục kiên trì. Nhưng để nhận thức hoạt động của loại sinh phân tử này, cách chi tiết hơn và đặc biệt ở dạng nguyên, phải cần đến các phương pháp hóa lý.
Vào những năm sau 1970, những kỹ thuật dùng tia X để xác định cấu trúc tinh thể trong thế liên kết giữa KT với những đoạn peptide giới hạn đã được thực hiện;
tiếp theo đó và còn tiếp tục hiện nay hai kỹ thuật khác cũng đã tham gia là kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân (NMR, nuclear magnetic resonance) và cộng hưởng spin điện tử (ESP, electron spin resonance).
Trích từ:
Vào năm 1977, hình ảnh ba chiều xác minh được của phân tử IgG là như nêu ở Hình 2.6 [13]. Cấu trúc bậc bốn của glycoprotein này được xác minh, tổ chức thành 12 vùng (12 domains).
Phần Fc cũng như hai phần Fab mỗi phần gồm bốn vùng. Phần Fc gồm hai vùng CH2 và hai vùng CH3; xen kẽ giữa hai vùng CH2, có những nhóm đường liên kết.
Mỗi phần Fab gồm hai vùng ổn định của chuỗi nặng (CH1) và của chuỗi nhẹ (CL1), hai vùng biến động của hai chuỗi nặng (VH) và nhẹ (VL).
Cấu trúc các vùng CH2 mang chức năng phối hợp hoạt động với một protein dịch thể khác của hệ miễn nhiễm gọi là bổ thể (complement), từ có nghĩa là bổ trợ hoạt động của KT. Các vùng CH3 có cấu trúc để bảo đảm sự liên kết vào các thụ quan (FcR, Fc receptor) có mặt trên các thực bào, để các tế bào này tiêu hủy khuẩn đã bị KT đánh dấu. Vùng CH3 này còn có chức năng liên kết với các thụ quan trên tế bào nhau (placental) của thai phụ để được truyền qua cho thai, để thai có thể được bảo vệ (cách thụ động) trong sáu tháng đầu sau sinh.
Hai chức năng vừa đề cập trên của CH2 và CH3 còn đảm nhiệm vai trò trung gian của KT trong hoạt động của các bạch cầu có hạt (granulocytes) trong đáp ứng bẩm sinh chống khuẩn của bạch cầu trung tính (neutrophil), trong các hoạt động gây dị ứng của bạch cầu ái kiềm (basophil), trong hoạt động chống lại ký sinh trùng của bạch cầu ái toan (eosinophil).
Phần Fab gồm hai vùng CL và CH1 (gắn liền với vùng CH2 của phần Fc), ở phía đầu cùng phân tử IgG, tiếp theo vùng CL là vùng VL, tiếp theo vùng CH1 là vùng VH . Phần Fab là phần có chức năng liên kết với KN, điều Porter và Nisonoff đã cho thấy trước đây.
Hình 2.6 : Cấu trúc bậc bốn của phân tử Ig
(Mỗi bi nhỏ là một đơn vị a.a. Bi lớn màu vàng là một bán đơn vị CHO (đường). Bi màu đỏ thuộc chuỗi nhẹ (L) và màu xanh là thuộc chuỗi nặng (H). Hình b) cho thấy tổ chức phân tử thành những quả cầu kết cấu bền vững, được gọi là các “vùng” (domain) của phân tử. Vùng trình tự a.a không biến động gọi là vùng ổn định (C, constant) và vùng có trình tự biến động gọi là vùng biến động (V, variable).)
Nhưng vì sao mỗi phân tử KT lại chỉ bắt một KN? Cơ sở của tính đặc hiệu cần được xác minh. Và vì sao cơ thể lại có khả năng tạo nên nhiều tính đặc hiệu đến thế?
Trích từ:
Kuby Immunology 4th
J. Kindt, B.A.Osborne, R.A.Goldsby Trang 83, chương 4
Để tìm hiểu những điều đó, Wu và Kabat [32] đã xác định trình tự vùng biến động trên chuỗi nhẹ của khoảng mười hai KT “đơn dòng” người với tính đặc hiệu khác nhau và đã phát hiện, cách tương đối đơn giản sự có mặt của những đoạn gọi là siêu biến động (hypervariable regions, HVRs), Hình 2.7.
Hình 2.7: Vùng siêu biến động (HRVs) của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ Hình 2.7 cho thấy tỉ lệ thay đổi (variability) đơn vị a.a ở các điểm trên vùng biến động của hai chuỗi V và H. Các kết quả đó cho hiểu là những liên kết với những biểu vị khác nhau của KN được bảo đảm bởi những a.a khác nhau của KT, các axít amin liên kết với biểu vị nằm trong những đoạn siêu biến động (HV1, HV2 và HV3 trên hai chuỗi nặng và nhẹ). Phần gồm hai vùng VH và VL không bao gồm hai vùng CL và CH1, còn được gọi là phần Fv (fragment variable), mang hai đoạn có a.a N cuối cùng của hai chuỗi H và L, với cấu trúc bậc bốn như đã thấy trên Hình 2.6.
Do các liên kết tạo phức hợp KT≈KN là những liên kết không hóa trị, phức hợp có thể phân ly một cách thuận ngược, bản chất của các liên kết tham gia cần được xác định.
Sự gắn liền trực tiếp giữa các axít amin của các đoạn siêu biến động của cận vị với các thành phần trong tổ chức cấu trúc trên biểu vị của KN (có thể là peptide, glucide hay lipide), được bảo đảm bởi những loại liên kết hóa lý với bản chất gốc của các loại lực liên kết được trình bày trên Hình 2.8.
Trích từ: Immunobiology, 5th ed., C.A. Janeway et al. Garland Pub. p.104
Hình 2.8: Các loại lực liên kết giữa KT – KN
(Lực liên kết giữa KN – KT gồm có những liên kết sau. Lực liên kết tĩnh điện: tương tác giữa nhóm trái dấu. Liên kết hydrogen: hydro được chia sẻ của những nguyên tử mang điện âm. Liên kết Van der Waall: tương tác giữa những đám mây điện tử của hai phân tử khác dấu gần nhau.
Liên kết kị nước: những phân tử kỵ nước có khuynh hướng tập trung cùng nhauà để loại phân tử nước.)