كيمياء الجلوبين المناعي

تركيب الجلوبين المناعي عبارة عن نوعين من سلاسل الجلوبين الثقيلة والخفيفة تربطان معا في صورة الحرف Y، تحمل أذرعها مواقع متخصصة ذات أهمية وظيفية مناعية تسمى المناطق المحددة للتكامل (CDRS). والتي تشكل الأجسام المضادة للارتباط بالمستضدات.

الجهاز المناعي للجسم

يتكون الجهاز المناعي للجسم من ثلاثة مكونات رئيسية:

• الخلايا الليمفاوية البائية.

تشتق الخلايا الليمفاوية B بشكل أساسي من خلايا نخاع العظام في الحيوانات العليا ومن جراب فابريسيوس في الطيور، حيث تعتبر مسؤولة عن تخليق الأجسام المضادة الخلطية المنتشرة والمعروفة أيضا باسم الغلوبولين المناعي.

• الخلايا اللمفاوية التائية.

الخلايا الليمفاوية التائية من أصل الغدة الصعترية، حيث تشارك في مجموعة متنوعة من العمليات المناعية الخلوية المهمة مثل رفض الأنسجة غير المتوافقة، وتفاعلات فرط الحساسية، والدفاع ضد الخلايا الخبيثة والعديد من الفيروسات.

• الجهاز المناعي الفطري.

يدافع الجهاز المناعي الفطري ضد العدوى بطريقة غير نوعية، لكن وعلى عكس الخلايا البائية والخلايا التائية فهو غير قابل للتكيف. حيث يحتوي على مجموعة متنوعة من الخلايا مثل:

• الخلايا البلعمية.
• العدلات.
• الخلايا القاتلة الطبيعية.

الغلوبين المناعي

يتم تصنيعه بشكل رئيسي في خلايا البلازما، حيث أن الخلايا المتخصصة في تخليقه وإفرازه هي سلالات الخلايا البائية تنتجه كاستجابة للتعرض لمجموعة متنوعة من المستضدات.

تركيب الجلوبين المناعي

يوصف تركيب الجلوبين المناعي على أنه عبارة عن سلاسل من الأحماض الأمينية المتصلة ببعضها من خلال جسور ثنائي الكبريتيد.

الوزن الجزيئي للجلوبين المناعي

تركيب الجلوبين المناعي يحتوي على حد أدنى من سلسلتين خفيفتين وسلسلتين ثقيلتين، حيث يبلغ الوزن الجزيئي للسلسلة الثقيلة حوالي 23 كيلو دالتون. بينما تزن السلاسل الخفيفية المتماثلة من 53 إلى 75 كيلو دالتون، حيث تتثبتان معًا على شكل رباعي بواسطة روابط ثاني كبريتيد.

الصورة الجزيئية للجلوبين المناعي

يتمثل الجلوبين المناعي على صورة الحرف Y، حيث أن مولد الضد يرتبط عند طرفي Y. بحيث يمكن تقسيم كل سلسلة من الناحية المفاهيمية إلى مجالات أو مناطق محددة ذات أهمية هيكلية ووظيفية:

• يُشار إلى نصف السلسلة الخفيفة (L) باتجاه مجموعة الكربوكسيل بالمنطقة الثابتة (CL).
• يوصف النصف النهائي للأمينو بالمنطقة المتغيرة للسلسلة الخفيفة (VL).
• يشار إلى ربع السلسلة الثقيلة (H) في المحطات الأمينية بالمنطقة المتغيرة (VH).
• يطلق على الأرباع الثلاثة الأخرى من السلسلة الثقيلة باسم المناطق الثابتة الثقيلة من السلسلة (C1، C 2، C3).

جزء الغلوبين الذي يرتبط بمولد الضد المحدد يتكون من الأجزاء الطرفية الأمينية (المناطق المتغيرة) لكل من السلاسل الثقيلة والخفيفة.

التحلل الإنزيمي للجلوبين المناعي

ينتج عن تحلل تركيب الغلوبين المناعي بواسطة إنزيم الغراء جزيء واحد قابل للتبلور يسمى اختصارا ( FC)، كذلك ينتج عنه جزأين يرتبطان بالمستضد (Fab) وهما المسؤولان عن الوظائف المناعية للجلوبين من خلال الارتباط بالمستضدات.

مفصلات الغلوبين المناعي

جزيئات IgG المناعية تربط جزيئات fab، وتسمى ثنائية التكافؤ، يُطلق على الموقع الموجود على المستضد الذي يرتبط به الجسم المضاد: محدد المستضد، حيث يُشار إلى المنطقة التي يشق فيها إنزيم الغراء جزيء الغلوبولين المناعي – أي المنطقة الواقعة بين مجالات CI و C V – باسم “المنطقة المفصلة”. تمنح المنطقة المفصلة المرونة وتسمح لكل من أذرع Fab بالتحرك بشكل مستقل، مما يساعدهما على الارتباط بمواقع مستضدية قد تكون متباعدة بمسافات طويلة، تختلف مناطق Fc المفصلات في الفئات المختلفة للأجسام المضادة، لكن يمكن وضع نموذج عام مثالي لجميع الجلوبينات المناعية.

سلاسل الجلوبين الخفيفة

هناك نوعان عاملان من سلاسل الجلوبين الخفيفة، كابا ولامدا، والتي يمكن تمييزها على أساس الاختلافات البنيوية في تركيبها، يحتوي الجزيء دائما على سلاسل الجلوبين الخفيفية من ذات النوع إما كابا K أو لامبدا لا خليط منهما. في البشر، تكون سلاسل كابا أكثر تواترا في السلاسل الموجودة في جزيئات الغلوبولين المناعي.

سلاسل الجلوبين الثقيلة

تم العثور على خمسة أنواع من سلاسل الجلوبين الثقيلة في البشر، والتي تتميز بالاختلافات في المناطق الثابتة C. تم تعيينهم A و a و u 8 و e. حيث أن نوع سلاسل الجلوبين الثقيلة يحدد صنف الغلوبولين المناعي وبالتالي وظيفته الفعالة. وبالتالي هناك خمس فئات من الغلوبولين المناعي:

• IgG.

يعتبر الجسم المضاد الرئيسي في الاستجابة الثانوية للبكتيريا، فهو يجعل من البكتريا لقمة سائغة لخلايا البلعمة. كما أنه يعمل بشكل مكمل مما يعزز من قتل البكتيريا. كذلك يقضي على الفيروسات والسموم البكتيرية. كما أنه يعبر المشيمة.

• IgA.

إفرازه يمنع التصاق البكتريا بالأغشية المخاطية.

• IgM.

ينتج في الاستجابة الأولية للمستضد. له إصلاحات مكملة. كما أنه لا يعبر المشيمة. مستقبلاته توجد على سطح الخلايا البائية.

• IgD.

يوجد على أسطح الخلايا البائية حيث يعمل كمستقبل للمستضد.

• IgE.

يتوسط فرط الحساسية الفورية عن طريق التسبب في إطلاق الوسطاء من الخلايا البدينة والخلايا القاعدية عند التعرض للمستضد (مسبب الحساسية). يدافع عن عدوى الديدان عن طريق التسبب في إطلاق الإنزيمات. لا يصلح كمكمل. يمثل الدفاع الرئيسي ضد العدوى بالديدان الطفيلية.

المناطق المحددة للتكامل

الجلوبينات المختلفة تتشكل من المجالات VH و VL وهي غير متجانسة تماما. في الواقع، لم يتم العثور على منطقتين متغيرتين من البشر المختلفين لديهما تسلسلات متطابقة من الأحماض الأمينية. يمكن تفسير هذه الظاهرة من خلال ما أظهرته تحليلات الأحماض الأمينية أن المناطق المتغيرة تتكون من مناطق ثابتة نسبيا ومناطق أخرى شديدة التغير. تحتوي سلاسل L على ثلاث مناطق متغيرة للغاية في V، بينما تحتوي سلاسل H على أربعة مواضع متغيرة في V. تشتمل هذه المناطق شديدة التغير على موقع ارتباط مولد للضد وهو موجود في أطراف Y، حيث أنها تحدد الخصوصية المذهلة للأجسام المضادة. لهذا السبب، يُطلق على المناطق شديدة التغير أيضا اسم المناطق المحددة للتكامل (CDRS). يساهم حوالي خمسة إلى عشرة أحماض أمينية في كل منطقة شديدة التغير (CDR) في موقع ارتباط مولد الضد.

موقع مناطق المحددة للتكامل

تقع مناطق المحددة للتكامل على مساحة صغيرة من الجلوبين المناعي، حيث يتم تجميعها معا عن طريق طي سلاسل البولي ببتيد التي تحتوي عليها، وتشكل سطحا واحدا متغيرا مفرطا، بحيث يشتمل على موقع ارتباط مولد الضد. يمكن أن تؤدي التوليفات المختلفة من CDRS للسلسلة الثقيلة والخفيفة إلى ظهور العديد من الأجسام المضادة ذات الخصائص المختلفة، وهي ميزة تساهم في التنوع الهائل لجزيئات الجسم المضاد وتسمى التنوع التوافقي. تتفاعل المستضدات الكبيرة مع كل CDRS للجسم المضاد. بينما قد تتفاعل الروابط الصغيرة مع واحد فقط من CDRS أو عدد قليل من CDRS، حيث أنها تشكل جيبا أو أخدودا في جزيء الجسم المضاد. إن جوهر تفاعلات المستضد مع الجسم المضاد هو التكامل المتبادل بين سطوح CDRS والحلقات في المستضد. تتضمن التفاعلات بين الأجسام المضادة والمستضدات قوى وروابط غير تساهمية:

• الروابط الكهروستاتيكية.
• قوى فان دير فالس.
• الروابط هيدروجينية.
• التأثير الكاره للماء.

المناطق الثابتة من الجلوبين المناعي

تحدد المناطق الثابتة وظائف المستجيب الخاص بفئة المناطق الثابتة من جزيئات الغلوبولين المناعي ، ولا سيما C2 و C3و C4 من IgM و IgE، والتي تشكل جزء Fc، فهي المسؤولة عن وظائف الاستجابة المحددة للغلوبولين المناعي ذو الجزيئات المختلفة، فعلى سبيل المثال: تثبيت المكمل أو مروره عبر المشيمة. توجد بعض الغلوبولينات المناعية مثل IgG المناعي فقط في البنية الرباعية الأساسية، في حين أن البعض الآخر مثل IgA و IgM يمكن أن يتواجد كبوليمرات عالية المستوى من وحدتين أو ثلاث وحدات في (IgA) أو خمس كما في (IgM). حيث يتم تصنيع سلاسل L وسلاسل H كجزيئات منفصلة ثم يتم تجميعها لاحقا داخل الخلية B أو خلية البلازما في جزيئات الغلوبولين المناعي الناضجة، وجميعها بروتينات سكرية.

التشفير الجيني لسلاسل الجلوبين المناعي

كل من السلاسل الخفيفة والثقيلة نتاج جينات متعددة، حيث أن كل سلسلة خفيفة من الجلوبيولين المناعي هي نتاج ثلاثة جينات هيكلية منفصلة على الأقل:

• جين المنطقة المتغيرة (VL).
• العامل الجيني للمنطقة المنضمة (J) (ليس له علاقة بالسلسلة J من IgA أو IgM).
• جين منطقة الثابتة (CL).

بينما كل سلسلة ثقيلة هي نتاج أربعة جينات مختلفة على الأقل:

• جين المنطقة المتغيرة (VH).
• العامل الجيني لمنطقة التنوع (D).
• جين المنطقة المنضمة (J).
• العامل الجيني لمنطقة الثابتة (CH).

وبالتالي ، فإن مفهوم “جين واحد ، بروتين واحد” غير صالح لفهم الجسم المضاد.

تنوع الأجسام المضادة للجلوبين المناعي

يعتمد تنوع الأجسام المضادة على إعادة ترتيب الجينات، حيث أن كل شخص قادر على إنتاج أجسام مضادة موجهة ربما ضد مليون مستضد مختلف. يعتمد توليد مثل هذا التنوع الهائل للأجسام المضادة على عدد من العوامل:

• وجود مقاطع جينية متعددة (مقاطع V و C و J و D).
• توليفات سلاسل L و H المختلفة.
• التكرار العالي للطفرات الجسدية في جينات الغلوبولين المناعي.
• التنوع الوصلي.

التنوع الوصلي هو إضافة أو حذف عدد عشوائي من النيوكليوتيدات عندما يتم ضم أجزاء جينية معينة معا، ويقدم درجة إضافية من التنوع. وهكذا، فإن العوامل المذكورة أعلاه تضمن إمكانية تخليق عدد كبير من الأجسام المضادة من عدة مئات من المقاطع الجينية.

تلعب الجلوبينات دورا فعالا في الأعمال المناعية، حيث أن لديها القدرة على التكيف لتكوين ذاكرة مناعية مكتسبة للرفع من مقاومة الجسم.