Przeciwciało ciężkołańcuchowe
Przeciwciało ciężkołańcuchowe to przeciwciało , które składa się tylko z dwóch łańcuchów ciężkich i nie zawiera dwóch łańcuchów lekkich zwykle występujących w przeciwciałach.
W powszechnych przeciwciałach region wiążący antygen składa się z domen zmiennych łańcucha ciężkiego i lekkiego (VH i VL ) . Przeciwciała ciężkołańcuchowe mogą wiązać antygeny, mimo że mają tylko VH . Ta obserwacja doprowadziła do opracowania nowego typu fragmentów przeciwciał o potencjalnym zastosowaniu jako leki , tak zwanych przeciwciał jednodomenowych .
Odkrycie
W 1989 roku grupa biologów kierowana przez Raymonda Hamersa z Wolnego Uniwersytetu Brukselskiego badała układ odpornościowy dromaderów . Oprócz spodziewanych przeciwciał czterołańcuchowych zidentyfikowali prostsze przeciwciała składające się tylko z dwóch łańcuchów ciężkich. Odkrycie to zostało opublikowane w czasopiśmie Nature w 1993 roku. W 1995 roku zespół badawczy z University of Miami odkrył u rekinów inny typ przeciwciał ciężkołańcuchowych .
U ryb chrzęstnoszkieletowych
Receptor nowego antygenu immunoglobuliny ( IgNAR ) ryb chrzęstnoszkieletowych (na przykład rekinów) jest przeciwciałem o łańcuchu ciężkim. IgNAR wykazuje znaczące różnice strukturalne w stosunku do innych przeciwciał. Ma pięć domen stałych (CH ) na łańcuch zamiast zwykłych trzech, kilka wiązań dwusiarczkowych w nietypowych pozycjach, a region determinujący komplementarność 3 (CDR3) tworzy wydłużoną pętlę pokrywającą miejsce, które wiąże się z łańcuchem lekkim w innych przeciwciałach . Różnice te w połączeniu z filogenetyką wieku ryb chrzęstnych, doprowadziły do hipotezy, że IgNAR może być bliżej spokrewniony z pierwotnym białkiem wiążącym antygen niż immunoglobuliny ssaków . Aby przetestować tę hipotezę, konieczne byłoby odkrycie IgNAR lub podobnych przeciwciał u kręgowców , które są filogenetycznie jeszcze starsze, jak minóg bezszczękowy i śluzica . Bezkręgowce w ogóle nie mają przeciwciał.
Rekiny i prawdopodobnie inne ryby chrzęstne mają również immunoglobulinę M (IgM) i immunoglobulinę W (IgW), oba typy z dwoma ciężkimi i dwoma lekkimi łańcuchami.
W wielbłądowatych
Jedynymi ssakami posiadającymi przeciwciała z łańcuchami ciężkimi ( podobnymi do IgG ) są wielbłądowate, takie jak dromadery, wielbłądy , lamy i alpaki . Jest to rozwój wtórny: łańcuchy ciężkie tych przeciwciał utraciły jedną ze swoich domen stałych (CH1 ) i przeszły modyfikacje w domenie zmiennej (VH ) , obu elementach strukturalnych niezbędnych do wiązania łańcuchów lekkich. W jednej podgrupie brakujące CH 1 wydaje się być zastąpiony rozszerzonym regionem zawiasowym, jak pokazano na rysunku. Pomimo ich odmiennej ogólnej struktury, przeciwciała wielbłądowatych z łańcuchami ciężkimi mają kilka wspólnych właściwości z IgNAR, na przykład wydłużoną pętlę CDR3 i konformację CDR1 . Uzasadniono, że te podobieństwa są spowodowane wymaganiami funkcjonalnymi lub zbieżną ewolucją , a nie prawdziwym związkiem.
Około 50% przeciwciał u wielbłądowatych jest typu zwykłego łańcucha ciężkiego/lekkiego u ssaków. Nie wiadomo, czy jakikolwiek typ zwierząt ma tylko przeciwciała z łańcuchami ciężkimi i całkowicie nie ma wspólnego typu z dwoma łańcuchami ciężkimi i dwoma łańcuchami lekkimi.
Stwierdzono, że przeciwciała wielbłądowatych z łańcuchami ciężkimi są tak samo specyficzne jak zwykłe przeciwciała, aw niektórych przypadkach są bardziej odporne. Ponadto można je łatwo wyizolować przy użyciu tej samej procedury panoramowania fagów, co tradycyjne przeciwciała, co pozwala na hodowlę ich ex vivo w dużych stężeniach. [ Potrzebne źródło ] Biblioteki VHH wielbłąda dromadera eksponowane na fagach zostały stworzone do izolowania jednodomenowych przeciwciał przeciwko SARS-CoV-2 i innym infekcjom wirusowym. [ potrzebne źródło ] Mniejszy rozmiar i pojedyncza domena sprawiają, że te przeciwciała są łatwiejsze do przekształcenia w komórki bakteryjne do masowej produkcji, co czyni je idealnymi do celów badawczych.