Różnorodność limfocytów
Specyficzny układ odpornościowy (innymi słowy suma wszystkich limfocytów) może rozpoznać praktycznie każdą złożoną cząsteczkę, którą opracowała natura lub nauka. Ta niezwykła zdolność wynika z trylionów różnych receptorów antygenowych wytwarzanych przez limfocyty B i T. Każdy limfocyt wytwarza swój własny specyficzny receptor, który jest strukturalnie zorganizowany tak, że reaguje na inny antygen. Gdy komórka napotka rozpoznany antygen, jest stymulowana do namnażania, a populacja limfocytów niosących ten konkretny receptor wzrasta.
Jak to możliwe, że ciało ma tak niesamowitą różnorodność receptorów, które są zawsze gotowe do reagowania na atakujące cząsteczki? Aby to zrozumieć, pomocny będzie szybki przegląd genów i białek. Cząsteczki receptora antygenu są białkami, które składają się z kilku łańcuchów polipeptydowych (tj. Łańcuchów aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniami chemicznymi znanymi jako wiązania peptydowe). Sekwencja, w której aminokwasy są składane w celu utworzenia określonego łańcucha polipeptydowego, jest określona przez odrębny region DNA, zwany genem. Ale gdyby każdy region polipeptydowy każdego receptora antygenowego był kodowany przez inny gen, ludzki genom (cała informacja genetyczna zakodowana w DNA, który jest przenoszony na chromosomach komórek) musiałby poświęcić biliony genów na kodowanie tylko dla tych immunologicznych białka systemowe. Ponieważ cały ludzki genom zawiera około 25 000 genów, osoby nie mogą odziedziczyć genu dla każdego konkretnego składnika receptora antygenowego. Zamiast tego istnieje mechanizm, który generuje ogromną różnorodność receptorów z ograniczonej liczby genów.
Dziedziczona jest pula segmentów genów dla każdego typu łańcucha polipeptydowego. Gdy każdy limfocyt dojrzewa, te segmenty genów są składane razem, tworząc jeden gen dla każdego polipeptydu, który tworzy specyficzny receptor antygenu. To przegrupowanie alternatywnych segmentów genów zachodzi głównie, choć nie całkowicie, losowo, tak że może powstać ogromna liczba kombinacji. Dodatkową różnorodność generuje nieprecyzyjna rekombinacja segmentów genowych - proces zwany dywersyfikacją łączącą - dzięki któremu końce segmentów genowych mogą być skracane lub wydłużane. Przegrupowanie genetyczne ma miejsce na etapie, w którym limfocyty generowane z komórek macierzystych najpierw stają się funkcjonalne, dzięki czemu każdy dojrzały limfocyt jest w stanie wytworzyć tylko jeden rodzaj receptora. Zatem z puli tylko setek genów można stworzyć nieograniczoną różnorodność różnorodnych receptorów antygenowych.
Jeszcze inne mechanizmy przyczyniają się do różnorodności receptorów. Na mechanizm nakreślony w uproszczony sposób powyżej nałożono inny proces, zwany mutacją somatyczną. Mutacja to spontaniczne występowanie niewielkich zmian w DNA podczas procesu podziału komórek. Nazywa się go somatycznym, gdy ma miejsce w komórkach ciała (grecka soma oznacza „ciało”), a nie w komórkach linii zarodkowej (jaja i nasienie). Chociaż mutacja somatyczna może być przypadkowym zdarzeniem w dowolnej komórce ciała, występuje regularnie w DNA, który koduje receptory antygenowe w limfocytach. Zatem, gdy limfocyt jest stymulowany przez antygen do podziału, nowe warianty jego receptora antygenowego mogą być obecne w jego komórkach potomnych, a niektóre z tych wariantów mogą zapewniać jeszcze lepsze dopasowanie do antygenu, który był odpowiedzialny za pierwotną stymulację.
Receptory antygenów komórek B i przeciwciała
Receptory antygenowe na limfocytach B są identyczne z miejscami wiązania przeciwciał, które te limfocyty wytwarzają po stymulacji, z tym wyjątkiem, że cząsteczki receptora mają dodatkowy ogon, który penetruje błonę komórkową i zakotwicza je na powierzchni komórki. Zatem opis struktury i właściwości przeciwciał, które są dobrze zbadane, wystarczą dla obu.
