حوائط مستضدية

الحстеبات الخطية والتشكيلية

تمتلك جزيئات البروتين (مثل الميوجلوبين في الحيتان) نوعين رئيسيين من الحстеبات التي يتعرف عليها الجهاز المناعي:

• الحстеبات الخطية (التسلسلية). وهي تمثل تسلسلاً متصلاً من الأحماض الأمينية في السلسلة البروتينية الأولية. في جزيء الميوجلوبين، تشمل هذه المناطق الأجزاء 15-21 و56-62 و113-119 و146-151. تقل اعتمادية قدرتها على الارتباط بالأضداد على البنية الثالثية العامة للبروتين.
• الحстеبات التشكيلية. تتكون من بقايا أحماض أمينية تكون بعيدة عن بعضها البعض في التسلسل الخطي الأولي، لكنها تتقارب فراغياً عندما يلتف البروتين إلى كروي (البنية الثالثية). في الميوجلوبين، يتكون مثل هذا الحстеب من البقايا 83 و109 و144 و145. لا يمكن التعرف على هذه المناطق إلا بشرط الحفاظ على التشكل الأصلي (الناتي) للبروتين. إذا تعرض البروتين للفساد أو المسخ (التخثّر/المسخ)، فإن الحстеب التشكيلي يتدمر بشكل لا رجعة فيه.

دور البنية ثلاثية الأبعاد باستخدام الليزوزيم كمثال

تعتمد قدرة الحстеب على العمل كهدف للأضداد بشكل مباشر على بنيته الفراغية. ومن الأمثلة الكلاسيكية جزيء الليزوزيم، حيث يكون جزء السلسلة الحمضية الأمينية 64-80 بمثابة ببتيد مهيمن مناعياً.

في حالته الطبيعية (الناتية)، يشكل هذا الجزء عروة (حلقة) مستقرة بشكل موثوق بواسطة رابطة ثنائي الكبريتيد (رابطة SS). إذا تم عزل هذا الببتيد الحلقي بعناية من الجزيء الكامل مع الحفاظ على بنيته المغلقة ورابطة SS، فإنه يحتفظ تماماً بقدرته على التفاعل مع الأضداد النوعية.

ومع ذلك، إذا تم إجراء اختزال كيميائي لرابطة ثنائي الكبريتيد، فستتفتح الحلقة لتتحول إلى سلسلة خطية عادية. ونتيجة لهذا الخلل في التشكيل الفراغي، يفقد الببتيد تماماً القدرة على الارتباط بالأضداد. ويلعب البقايا في الموقع 68 دوراً رئيسياً في هذا المحدد الحلقي.

التشكيل الفراغي والتفاعل المتصالب

من أجل التعرف الفعال على المستضد، لا يقتصر الأمر على أهمية التسلسل الصارم للأحماض الأمينية فحسب، بل يشمل أيضاً الشكل الفراغي العام للجزيء. ويثبت ذلك ظاهرة التفاعل المتصالب.

يُلاحظ تفاعل متصالب بين الهابتينات (ذات الطبيعة الكيميائية المختلفة) وحстеبات البروتين الخاصة بالأضداد المضادة للنمط الشوكي (الأضداد المضادة للايديوتيب) (وهي «أضداد مضادة» تتعرف على محددات الأضداد النوعية لتلك الهابتينات). يكمن الآلية في أن تكوين الموقع النشط للضد يكون متكاملاً تماماً مع شكل المناعة الأصلي وشكل الضد المضاد للايديوتيب.

الاستنتاج: الحстеب والضد المضاد للايديوتيب ليس متطابقين تماماً من حيث التركيب الكيميائي، لكن تكوينهما الفراغي متشابه للغاية. هذا التشابه في الأشكال هو ما يوفر التفاعل المتصالب.

طرق دراسة والتنبؤ بالمحددات التشكيلية

دراسة الحстеبات التشكيلية أمر صعب: فالطرق الكلاسيكية المستخدمة للهابتينات والمحددات الخطية لا تعمل هنا. إذا تم استخلاص المحدد التشكيلي بمعزل عن الجزيء الكامل، فإنه يغير بنيته فوراً وي يفقد تفاعليته.

لذلك، يُستخدم للتحليل مجموعة من البروتينات الكاملة التي تختلف فقط في استبدالات أحماض أمينية فردية (يتم أخذ أنواع قريبة، أو خطوط خلايا طفرية، أو تصنيعها اصطناعياً). ثم يُقيم تفاعل المستضد-الضد باستخدام مقايسة الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) نظراً لأن هذه الطريقة تتميز بإنتاجية عالية وسهولة توحيد مقاييسها.

نظراً لنقص المعرفة الأساسية، يتم اليوم استخدام المعلوماتية الحيوية بنشاط. تبحث الخوارزميات الحاسوبية عن المناطق المرشحة وفقاً لمعيارين رئيسيين:

1. سيادة البقايا المحبة للماء على الكارهة للماء (يجب أن تكون المنطقة على سطح الجزيء متصلة بالبيئة المائية).
2. وجود المرونة (تضمن الأحماض الأمينية المحددة حركة المنطقة من أجل "التكيف" الدقيق مع الضد).

يتم تركيب المحددات المحاكاة بهذه الطريقة واستخدامها في التشخيص المصلي وتطوير اللقاحات الاصطناعية.

الأسس الفيزيائية والكيميائية للتفاعل

يستند تفاعل المستضد مع الضد إلى التكامل الفراغي الصارم. ويتم تأمين التفاعل حصرياً بواسطة روابط كيميائية غير تساهمية (ولا يُعد أي من هذه الأنواع من التفاعلات فريداً للاستجابات المناعية وحدها):

• الروابط الكهروستاتيكية: الأيونية (بين المجموعات المشحونة مثل مجموعات الكربوكسيل والأمين) والقطبية (التي تنشأ عند تكوين ثنائيات القطب).
• الروابط الهيدروجينية: تتشكل جسور هيدروجينية بين المجموعات المحبة للماء المتقاربة للجزيئات.
• التفاعلات الكارهة للماء: تحدث بسبب الجدوى الطاقية عند اتصال المناطق الكارهة للماء لجزيء المستضد والضد في الوسط المائي.
• قوى فان دير فالس: تجاذبات ضعيفة تعتمد على التفاعل قصير الأمد للسحب الإلكترونية للذرات المجاورة.

باختصار: إجابات عن أسئلة حول الموضوع

أسئلة من المحاضرات والامتحانات

مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق

• تكوين المحددات على نماذج متعددة الببتيدات الاصطناعية المتفرعة والخطية.
• المشكلات غير الحلول: آليات تثبيط الاستجابة المناعية بواسطة محددات مستضدية معينة ومشاركة الخلايا التنظيمية.
• استخدام مقايسة المناعة المرتبطة بالإنزيم الصلبة (ELISA) لتحليل نوعية المحددات المطابقَة.
• التطبيق العملي للمحددات المركبة بالطرق المعلوماتية الحيوية في إنشاء اللقاحات.

مواضيع أخرى في قسم "المناعة التكيفية"

تم إعداد المادة بواسطة أعضاء هيئة التدريس في WhiteCoat Pro وفقاً للمنهج الدراسي لكليات الطب. وهي ذات طابع تعليمي.