Epitop antigen

Epitop linier dan konformasional

Molekul protein (misalnya mioglobin paus sperma) memiliki dua jenis epitop utama yang dikenali oleh sistem imun:

• Epitop linier (sekuensial). Merupakan urutan asam amino yang berkesinambungan dalam rantai primer protein. Pada molekul mioglobin, ini mencakup segmen 15–21, 56–62, 113–119, dan 146–151. Kemampuannya berikatan dengan antibodi tidak terlalu bergantung pada struktur tersier protein secara keseluruhan.
• Epitop konformasional. Dibentuk oleh residu asam amino yang dalam urutan linier primernya berjauhan, tetapi saling mendekat secara spasial saat protein melipat menjadi bentuk globular (struktur tersier). Pada mioglobin, epitop semacam ini dibentuk oleh residu 83, 109, 144, dan 145. Pengenalan area ini hanya dimungkinkan jika konfirmasi natif protein tetap terjaga. Jika protein mengalami denaturasi, epitop konformasional akan rusak secara permanen.

Peran struktur tiga dimensi pada contoh lisozim

Kemampuan epitop untuk bertindak sebagai target bagi antibodi bergantung secara langsung pada struktur spasialnya. Contoh klasik adalah molekul lisozim, di mana segmen rantai asam amino 64–80 merupakan peptida imunodominan.

Dalam kondisi alami (natif), fragmen ini membentuk loop yang distabilkan dengan kuat oleh ikatan disulfida (ikatan SS). Jika peptida loop ini diisolasi secara hati-hati dari keseluruhan molekul dengan tetap mempertahankan struktur tertutup dan ikatan SS-nya, peptida ini akan sepenuhnya mempertahankan kemampuan untuk berinteraksi dengan antibodi spesifik.

Namun, jika dilakukan reduksi kimia pada ikatan disulfida, loop tersebut akan terbuka dan berubah menjadi rantai linier biasa. Sebagai akibat dari gangguan konfigurasi spasial ini, peptida tersebut sepenuhnya kehilangan kemampuan untuk berikatan dengan antibodi. Residu pada posisi 68 memegang peran kunci dalam determinan loop ini.

Konfigurasi spasial dan reaktivitas silang

Untuk pengenalan antigen yang efektif, tidak hanya urutan asam amino yang ketat yang penting, tetapi juga bentuk spasial keseluruhan dari molekul tersebut. Hal ini dibuktikan oleh fenomena reaktivitas silang.

Reaksi silang diamati antara hapten (yang memiliki sifat kimia berbeda) dan epitop protein dari antibodi anti-idiotipik (yaitu «anti-antibodi» yang mengenali idiotop dari antibodi yang spesifik terhadap hapten tersebut). Mekanismenya terletak pada kenyataan bahwa konfigurasi situs aktif antibodi sangat komplementer, baik dengan bentuk imunogen asli maupun dengan bentuk anti-idiotip.

Kesimpulan: Epitop dan anti-idiotip sama sekali tidak identik dalam struktur kimia mereka, tetapi konfigurasi spasial mereka sangat mirip. Kemiripan bentuk inilah yang memastikan terjadinya reaksi silang.

Metode studi dan prediksi determinan konformasional

Mempelajari epitop konformasional sangatlah sulit: metode klasik yang digunakan untuk hapten dan determinan linier tidak berlaku di sini. Jika determinan konformasional diekstraksi secara terisolasi dari molekul utuh, ia akan segera mengubah strukturnya dan kehilangan reaktivitasnya.

Oleh karena itu, analisis dilakukan dengan menggunakan rangkaian protein utuh yang hanya dibedakan oleh pergantian asam amino tunggal (menggunakan spesies kerabat, garis sel mutan, atau hasil sintesis buatan). Reaksi antigen–antibodi kemudian dievaluasi menggunakan uji imunosorben taut-enzim (ELISA), karena metode ini memiliki produktivitas tinggi dan mudah diseragamkan.

Karena ketidaklengkapan pengetahuan fundamental, bioinformatika saat ini aktif digunakan. Algoritma komputer mencari kandidat segmen berdasarkan dua kriteria utama:

1. Dominasi residu hidrofilik atas residu hidrofobik (segmen harus berada di permukaan molekul dan berkontak dengan lingkungan air).
2. Kehadiran fleksibilitas (asam amino spesifik memastikan mobilitas segmen untuk «penyesuaian» yang tepat ke antibodi).

Determinan yang dimodelkan dengan cara ini disintesis dan digunakan dalam serodiagnosis serta pengembangan vaksin buatan.

Dasar fisikokimia interaksi

Dasar dari interaksi antigen–antibodi adalah komplementaritas spasial yang ketat. Reaksi ini disediakan secara eksklusif oleh ikatan kimia non-kovalen (tidak satupun dari jenis interaksi ini yang unik hanya untuk reaksi imun):

• Ikatan elektrostatik: ionik (antara kelompok bermuatan, seperti gugus karboksil dan amino) dan polar (yang muncul saat pembentukan dipol).
• Ikatan hidrogen: jembatan hidrogen terbentuk antara gugus hidrofilik molekul yang saling mendekat.
• Interaksi hidrofobik: terjadi karena keuntungan energetik saat area hidrofobik dari molekul antigen dan antibodi bersentuhan di dalam lingkungan air.
• Gaya Van der Waals: gaya tarik lemah yang didasarkan pada interaksi jangka pendek dari awan elektron atom yang berdekatan.

Singkatnya: jawaban atas pertanyaan topik

Soal-soal dari kelas dan ujian

Topik lain untuk dipelajari

• Pembentukan determinan pada model polipeptida sintetik bercabang dan linier.
• Masalah yang belum terpecahkan: mekanisme penghambatan respons imun oleh epitop tertentu dan peran sel regulator.
• Penggunaan ELISA fase padat untuk analisis spesifisitas determinan konformasional.
• Penerapan praktis determinan yang disintesis dengan metode bioinformatika dalam pembuatan vaksin.

Topik lain dalam bagian «Imunitas Adaptif»

Materi disiapkan oleh staf pengajar WhiteCoat Pro sesuai dengan kurikulum pendidikan kedokteran. Bersifat edukatif.