מֵידָע

האם כל מולקולה יכולה להפוך להפטן?

האם כל מולקולה יכולה להפוך להפטן?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

הפטן הן מולקולות קטנות, שיכולות להפוך לאימונוגניות רק כשהן מצומדות עם חלבון נשא. תהיתי אם כל המולקולות הקטנות יכולות להפוך להפטנים (למשל על ידי צימוד סינתטי). בהתחשב בכך שלימפוציטים מסוננים על ידי סלקציה שלילית, הייתי מצפה שמולקולות קטנות שמחקות כימית פפטידים עצמיים לא יפעלו כהפטנים (לפחות לא במובן שניתן לזהות אותם על ידי נוגדנים).

האם יש דוגמאות למולקולות קטנות שנוסו כהפטנים אך לא יכלו ליצור נוגדנים?

כמו כן, האם יש הערכה כלשהי של היחס בין ההפטנים המופיעים באופן טבעי להפטנים סינתטיים. חקרתי את ה-IEDB (https://www.iedb.org/) כמו גם את SuperHapten (http://bioinformatics.charite.de/superhapten/) אך לא מצאתי דרך לסנן את שני סוגי ההפטנים הללו.


14.2.1: ארכיטקטורה של מערכת החיסון

  • תרם על ידי OpenStax
  • ביולוגיה כללית ב-OpenStax CNX
  • הגדירו זיכרון, תגובה ראשונית, תגובה משנית וסגוליות
  • הבחנה בין חסינות הומורלית ותאית
  • להבדיל בין אנטיגנים, אפיטופים והפטנים
  • תאר את המבנה והתפקוד של נוגדנים והבחנה בין מחלקות הנוגדנים השונות

אוליביה, תינוקת בת שנה, מובאת לחדר המיון על ידי הוריה, המדווחים על התסמינים שלה: בכי מוגזם, עצבנות, רגישות לאור, עייפות חריגה והקאות. רופא מרגיש בלוטות לימפה נפוחות בגרון ובבית השחי של אוליביה. בנוסף, אזור הבטן מעל הטחול נפוח ורך.

  1. מה מרמזים התסמינים הללו?
  2. אילו בדיקות ניתן להזמין כדי לנסות לאבחן את הבעיה?

חסינות מסתגלת מוגדרת על ידי שני מאפיינים חשובים: ספציפיות וזיכרון. הספציפיות מתייחסת ליכולת המערכת החיסונית האדפטיבית להתמקד בפתוגנים ספציפיים, וזיכרון מתייחס ליכולתה להגיב במהירות לפתוגנים שאליהם הוא נחשף בעבר. לדוגמה, כאשר אדם מחלים מאבעבועות רוח, הגוף מפתח א זיכרון של הזיהום כי יהיה במיוחד להגן עליו מפני הגורם הסיבתי, וירוס אבעבועות רוח, אם הוא ייחשף לנגיף שוב מאוחר יותר.

הספציפיות והזיכרון מושגות בעצם תכנות של תאים מסוימים המעורבים בתגובה החיסונית כך שיגיבו במהירות לחשיפות עוקבות של הפתוגן. תכנות זה מתרחש כתוצאה מהחשיפה הראשונה לפתוגן או חיסון, מה שמעורר תגובה ראשונית. חשיפות עוקבות מביאות לתגובה משנית שהיא מהירה וחזקה יותר כתוצאה מזיכרון הגוף של החשיפה הראשונה (איור (PageIndex<1>)). תגובה משנית זו, לעומת זאת, היא ספציפית לפתוגן המדובר. לדוגמה, חשיפה לנגיף אחד (למשל, וירוס אבעבועות רוח) לא תספק הגנה מפני מחלות ויראליות אחרות (למשל, חצבת, חזרת או פוליו).

חסינות ספציפית אדפטיבית כרוכה בפעולות של שני סוגי תאים שונים: לימפוציטים B (תאי B) ולימפוציטים T (תאי T). למרות שתאי B ותאי T נובעים ממסלול התמיינות תאי גזע המטופואטי נפוץ, אתרי ההבשלה שלהם ותפקידיהם בחסינות הסתגלותית שונים מאוד.

תאי B מתבגרים במח העצם ואחראים לייצור גליקופרוטאין הנקרא נוגדנים, או אימונוגלובולינים. נוגדנים מעורבים בהגנה של הגוף מפני פתוגנים ורעלים בסביבה החוץ-תאית. מנגנונים של חסינות ספציפית אדפטיבית הכוללים תאי B וייצור נוגדנים מכונים חסינות הומורלית. הבשלת תאי T מתרחשת בתימוס. תאי T מתפקדים כמתזמר המרכזי של תגובות חיסון מולדות וסתגלניות כאחד. הם גם אחראים להרס של תאים נגועים בפתוגנים תוך תאיים. המיקוד וההרס של פתוגנים תוך תאיים על ידי תאי T נקרא חסינות מתווכת תאים, או חסינות תאית.

איור (PageIndex<1>): גרף זה ממחיש את התגובות החיסוניות הראשוניות והמשניות הקשורות לייצור נוגדנים לאחר חשיפה ראשונית ומשנית לאנטיגן. שימו לב שהתגובה המשנית מהירה יותר ומספקת ריכוז גבוה בהרבה של נוגדנים.

  1. רשום את שני המאפיינים המגדירים של חסינות אדפטיבית.
  2. הסבר את ההבדל בין תגובה חיסונית ראשונית למשנית.
  3. כיצד נבדלים חסינות הומורלית ותאית?

סוגי רגישות יתר: 4 סוגי רגישות יתר חשובים

הנקודות הבאות מדגישות את ארבעת הסוגים החשובים של רגישות יתר. הסוגים הם: 1. רגישות יתר מסוג I (אנפילקסיס) 2. רגישות יתר מסוג II (רגישות יתר ציטוטוקסית) 3. רגישות יתר מסוג III 4. רגישות יתר מסוג IV.

1. רגישות יתר מסוג I (אנפילקסיס):

סוג זה של רגישות יתר הוא הנפוץ ביותר מבין כל הסוגים. כ-17% מאוכלוסיית האדם עלולים להיפגע, כנראה בשל נטייה טבעית הנשלטת על ידי ההרכב הגנטי. אנפילקסיס שפירושו המילולי “היפוך מהגנה” - מתווכת על ידי נוגדני IgE באמצעות אינטראקציה עם אלרגן.

האלרגנים המעוררים אנפילקסיס כוללים מגוון רב של חומרים, כמו אבקה, סיבים, חרקים, ארס, נבגי פטריות, אבק בית וכדומה וכן חומרי מזון שונים כמו ביצים, חלב, דגים, בשר סרטנים, בוטנים, סויה, פולי סויה ועוד. ירקות וכו'.

בדרך כלל, תגובות אנפילקטיות הן מסוג מתון המייצרות תסמינים, כמו קדחת השחת, אף נזלת, התפרצויות עור הידועות בשם “כוורות” או קשיי נשימה. אבל במקרים מסוימים, התגובות עשויות להיות חמורות ואף עלולות להתברר קטלניות. סוג אחר של תגובה זה נקרא הלם אנפילקטי.

זה עלול להתפתח תוך מספר דקות (2 עד 30 דקות) ועלול לגרום למוות לפני שניתן יהיה לספק עזרה רפואית כלשהי. ידוע כי הלם אנפילקטי נובע מעקיצת דבורה או הזרקה תוך שרירית של פניצילין. פניצילין עצמו אינו אנטיגן, אך הוא יכול לפעול כהפטן.

לאחר שילוב עם חלבונים בסרום, זה יכול לעורר תגובה אלרגנית המייצרת מולקולות IgE שיכולות לשלב עם התרופה. אדם עם רגישות לפניצילין עלול להיות קורבן להלם אנפילקטי. הצורה החמורה של אנפילקסיס נחשבת כמערכתית, בניגוד לצורות הקלות יותר שהן מקומיות.

בשלב הרגישות, המערכת החיסונית מייצרת לימפוציטים מסוג B אשר הופכים לתאי פלזמה בדרך הרגילה. אבל תאי הפלזמה מייצרים נוגדני IgE המשלימים לאנטיגן האלרגני, במקום נוגדני IgG ו-IgM רגילים.

נוגדני ה-IgE, המיוצרים כך, מסתובבים בזרם הדם והם נקשרים לתאי הפיטום ולבזופילים, מכיוון שלנוגדני IgE יש זיקה מיוחדת לתאים אלו. לתאי מאסט ולבזופילים יש ציטופלזמה גרגירית עשירה ולכל תא יש אתרי קישור רבים (>100,000) למולקולות IgE.

נוגדני ה-IgE נקשרים לתאים אלו עם תחום ה-Fc שלהם, בעוד שאתרי קשירת האנטיגן נשארים חופשיים. תקופת הרגישות נמשכת כשבוע עד להשלמתו. במהלך תקופה זו מיוצרות ומקובעות מיליוני מולקולות IgE על תאי הפיטום והבזופילים.

ביטוי של תסמינים אנפילקטיים מופיע כאשר אדם רגיש כזה נחשף שוב לאותו אלרגן. האלרגן הנכנס לגוף מגיב עם מולקולות ה-IgE המשלימות שלו הקשורות לתאי פיטום ולבזופילים ומשתלבות עם אתרי הקישור לאנטיגנים של הנוגדן.

אינטראקציה זו גורמת לדגרנולציה של תאי פיטום ובזופילים והגרגירים משתחררים בנוזלי הגוף. תאי פיטום מתרחשים בקשר הדוק עם הנימים בכל הגוף, במיוחד בעור ובדרכי הנשימה.

הגרגירים המשתחררים על ידי תאי פיטום ובזופילים מכילים מספר מתווכים כימיים שנוצרו מראש שהחשוב שבהם הוא היסטמין. האחרים כוללים הפרין, סרוטונין, ברדיקינין וכו'. בנוסף, כמה מתווכים משניים מיוצרים גם כתוצאה מהאינטראקציה בין IgE לאלרגן. הם כוללים את הלוקוטריאנים והפרוסטגלנדינים.

דה-גרנולציה של תאי פיטום ובזופילים מתרחשת כאשר שתי מולקולות IgE צמודות זו לזו על תאים אלו ושתיהן נקשרות לאנטיגן (אלרגן) בעל אותה סגוליות, ובכך יוצרות גשר. המתווכים הכימיים שמשחררים הגרגירים מייצרים שינויים שונים הקשורים לתגובה אלרגית. אחת ההשפעות החשובות ביותר היא התכווצות השרירים החלקים.

הוורידים הקטנים מתכווצים ונקבוביות נימיות מורחבות מה שמוביל להצטברות חוץ-סקורית של נוזלים (בצקת). שרירי הסימפונות, כמו גם אלה של מערכת העיכול, עשויים גם הם להתכווץ וליצור קשיי נשימה והתכווצויות. תאי מאסט הנמצאים בקרום הרירי של דרכי הנשימה העליונות והתחתונות גורמים לנזלת ואסטמה. האירועים המתרחשים במהלך שלב הרגישות והביטוי של תסמינים אלרגיים לאחר מפגש שני עם האלרגן מוצגים באופן דיאגרמטי באיור 10.58.

ניתן לקבוע את הרגישות לאלרגנים ספציפיים של אדם על ידי בדיקת עור. זה מבוצע על ידי הזרקת כמות קטנה מהאלרגנים האפשריים מתחת לעור. תגובת צרימה ואריתמה המסומנת על ידי גירוד, נפיחות ואדמומיות של נקודת ההזרקה התפתחה תוך 2 עד 3 דקות והגעה למקסימום תוך כ-10 דקות משמעה שהחומר הוא אלרגני. הימנעות מהאלרגן/ים שזוהו היא הדרך הטובה ביותר למניעת אנפילקסיס.

דרך נוספת למניעה היא באמצעות דה-סנסיטיזציה. לאחר זיהוי אלרגן, לאדם הרגיש מוזרקים מנות קטנות של האלרגן למשך מספר שבועות. המטרה היא לבנות חסינות לאלרגן באמצעות ייצור עודף של נוגדני IgG, כך שיעלו על נוגדני IgE. נוגדני ה-IgG במקרה זה נקראים נוגדנים חוסמים, מכיוון שהם חוסמים את שילובם של נוגדני ה-IgE עם האלרגן.

ניתן למנוע אנפילקסיס גם על ידי תרופות ספציפיות. ניתן למנוע הלם אנפילקטי על ידי הזרקה מיידית של אפינפרין. תרופות המשמשות לאנפילקסיס מקומית פועלות בשתי דרכים. קבוצה של תרופות כמו דקסמתזון, פרדניזולון וכו' מעכבות את הייצור או השחרור של המתווכים הכימיים האחראים להתפתחות תסמינים אלרגיים. הקבוצה השנייה, בעיקר האנטי-היסטמינים, מעכבת את פעולתם של מתווכים כימיים, בעיקר זו של היסטמין.

2. רגישות יתר מסוג II (רגישות יתר ציטוטוקסית):

סוג זה של רגישות יתר מערב נוגדני IgG ומערכת המשלים ומביא להרס תאים. IgM עשוי גם לקחת חלק בתגובות מזיקות לתאים. רגישות יתר ציטוטוקסית היא תוצאה של עירוי של דם לא תואם של תורם לנמען, אם כי מדובר בתופעה נדירה בגלל התאמה צולבת זהירה בין התורם לקבוצות הדם של הנמען.

התאמה צולבת פגומה מובילה להמוליזה של אריתרוציטים של התורם בכלי הדם של הנמען. זה קורה מכיוון שהאלואנטיגן של אריתרוציטים של התורם מגיבים עם הנוגדנים בסרום של הנמען ובשילוב עם משלים משופעל, האריתרוציטים עוברים המוליזה.

באופן דומה, כאשר מקבל עירוי Rh שלילי עובר עירוי בדם של תורם Rh חיובי, נוגדני Rh מתפתחים אצל הנמען. במקרה שאותו נמען מקבל לאחר מכן דם מתורם Rh חיובי, מתרחשת המוליזה מהירה ונרחבת אצל הנמען עקב אינטראקציה של אנטיגן Rh ונוגדן Rh. יש צורך בזהירות שמקבל Rh שלילי לא יקבל עירוי דם חיובי ל-Rh יותר מפעם אחת.

אינטראקציה של אנטיגן Rh ונוגדן Rh עשויה להוביל לתוצאה חמורה יותר כאשר אם שלילית Rh יולדת ילד Rh חיובי, התכונה של הילד נרכשת מאב חיובי Rh. אנטיגן Rh של העובר נכנס למחזור הדם של האם ומעורר יצירת נוגדן Rh אצל האם.

בהריון עוקב וכתוצאה מכך עובר חיובי ל-Rh, נוגדנים אלו נכנסים למחזור הדם של העובר דרך השליה ומגיבים עם אנטיגן Rh ויוצרים סיבוכים חמורים, הידועים כמחלה המוליטית של היילוד.

המצב המוביל למחלה זו מוצג באופן דיאגרמטי באיור 10.59:

3. רגישות יתר מסוג III:

בדרך כלל, קומפלקס האנטיגן-נוגדנים הנוצר כתוצאה מתגובות חיסוניות מוסר על ידי הפעילות הפאגוציטית של הגוף. עם זאת, כאשר נוצרים קומפלקסים מגושמים של אנטיגן-נוגדנים והאגרגטים מתחברים עם המשלים המופעל, הם מושכים כימוטקטית את הלויקוציטים הפולימורפו-גרעיניים. תאים אלו משחררים אנזימים ליזוזומליים בכמויות גדולות כדי לגרום לנזק לרקמות. זה גורם לרגישות יתר של קומפלקס חיסוני (רגישות יתר מסוג III).

צורה אחת של סוג זה של רגישות יתר היא תגובת ארתוס. זה מתפתח עקב שקיעת קומפלקסים של אנטיגן IgG בכלי הדם הגורמים לנזק מקומי. כאשר אגרגטים כאלה מופקדים בכלי דם של גלומרולי כליות, התוצאה עלולה להיות דלקת כליות.

באופן דומה, שאיפה של חיידקים ונבגי פטריות עלולה לגרום למחלה הנקראת ריאות האיכר. האנטיגנים מגיבים עם נוגדני IgG ליצירת קומפלקסים בשכבות האפיתל של דרכי הנשימה המביאות למחלה זו.

צורה נוספת של סוג זה של רגישות יתר ידועה בשם לופוס (זאבת אריתמטית מערכתית). הוא מיוצר כתוצאה מאינטראקציה של IgG והנוקלאופרוטאין של הלויקוציטים המפורקים (אוטו-אנטיגנים). לכן, זאבת היא מחלה אוטואימונית. התסביך החיסוני עשוי להיות מופקד מקומית בעור, או מערכתית בכליות או בלב. דלקת מפרקים שגרונית היא מחלה אוטואימונית נוספת המתפתחת כתוצאה מהשקעת קומפלקסים חיסוניים במפרקים.

מחלת סרום היא ביטוי נוסף של רגישות יתר של קומפלקס חיסוני. אנטיסרים כמו סרום נגד טטנוס (ATS) עשויים לפעול כאנטיגן בגוף האדם, מכיוון שהם מתקבלים מבעלי חיים ומוזרקים לבני אדם כדי לספק הגנה מיידית. האנטיגן (ATS, למשל) יכול לעורר תגובה חיסונית לייצור IgG בגוף. נוגדני IgG אלה מגיבים עם האנטיסרים כדי לייצר קומפלקסים חיסוניים וגורמים למחלת סרום.

רגישות יתר של קומפלקס חיסוני (סוג III) מוצג באופן דיאגרמטי באיור 10.60:

4. רגישות יתר מסוג IV:

בניגוד לשלושת הסוגים הראשונים של רגישות יתר, סוג IV מתווך על ידי תאים של מערכת החיסון, בעיקר תאי T, אך גם מקרופאגים ותאים דנדריטים. יתר על כן, לימפוקינים המיוצרים על ידי תאי T ממלאים תפקיד חשוב. הביטוי של ביטויים אלרגיים לוקח זמן רב יותר, לפחות 24 שעות או יותר.

לפיכך, רגישות יתר מסוג IV נקראת סוג מושהה של רגישות יתר. העיכוב בהופעת תסמינים אלרגיים לאחר חשיפה שנייה לאלרגן נובע בעיקר מהזמן שלוקח לרכיבים התאיים להגירה למקום בו נמצא אנטיגן.

התאים המעורבים ברגישות יתר מושהית הם בעיקר לימפוציטים מסוג T. לימפוציטים T יש שני סוגים עיקריים, - תאי CD4+ ותאי CD8+. התאים המעורבים ברגישות יתר מסוג IV שייכים לסוג CD4+. הקבוצה המיוחדת של תאי CD4+ המשתתפים ברגישות יתר זו נקראת Tד-תאים (D מייצג רגישות יתר מושהית). טד-תאים הם חלק מתא ה-T-helper (Tחאוכלוסיית -cells) המהווה את עיקר תאי ה-CD4+ T. טח-התאים מובחנים ל-Tח-1 ו-Tח-2 סוגים, מתוכם Tח-2 תאים אחראים בעיקר על הפעלה של תאי B לייצור אימונוגלובולינים ו-Tחתאי -1 מעורבים בגרימת התגובות הדלקתיות כולל תגובות רגישות יתר מאוחרות. אז, טד-תאים שייכים ל-Tח-1 סוג של לימפוציטים.

כמו רגישות יתר מסוג I, גם לסוג IV יש שני שלבים: שלב רגישות ושלב פעיל. האלרגן יכול להיות אנטיגן מיקרוביאלי או מולקולה קטנה שיכולה לפעול כהפטן ויכולה להשתלב עם חלבון רקמה ליצירת אנטיגן פעיל. האנטיגן הרגיש נקשר לתאי רקמה מסוימים ואלה נבלעים על ידי תאים פגוציטים, כמו מקרופאגים ותאים דנדריטים. תאים אלה מעבדים את האנטיגן ומציגים את הקובעים האנטיגנים ל-Tד-תאים.

תאי T אלה מזהים את הקובעים על ידי אינטראקציה עם הקובעים המורכבים עם חלבוני MHC של התאים מציגי אנטיגן (APC). הקישור ההדוק בין תאי ה-T ל-APC מפעיל את תאי ה-T להתרבות ויוצרים שיבוט כולל כמה תאי T זיכרון. בכך, האדם הופך לרגיש לאנטיגן האלרגני המסוים.

בשלב הבא, הפרט הרגיש מבטא סוג מושהה של רגישות יתר כאשר הוא נחשף בשעת דין לאותו אלרגן. תאי ה-T הזיכרון מפעילים את תאי ה-T הרגישים לייצור לימפוקינים הגורמים לתגובות הדלקתיות הקשורות לרגישות יתר מסוג IV.

כל התהליך מוצג באופן דיאגרמטי באיור 10.61:

דוגמה ידועה לגורם מיקרוביאלי המעורר רגישות יתר מאוחרת היא טוברקולין שהוא נגזרת חלבון מטוהרת (PPD) של חיידקי שחפת (Mycobacterium tuberculosis). גורמים מיקרוביאליים נוספים המעוררים רגישות יתר מושהית הם Mycobacterium leprae, Brucella ופטריות הגורמות להיסטופלסמוזיס (Histoplasma capsulatum) ולקנדידה (Candida albicans).

בדיקת העור של טוברקולין (מבחן Mantoux) משמשת כדי לקבוע אם לאדם יש תגובתיות מתווכת של תאי T כלפי חיידקי שחפת (הידועים גם כ-Koch’s bacilli). באדם עם רגישות, הזרקה תוך-עורית של 0.1 מיקרוגרם טוברקולין גורמת להתפתחות של אזור עיגול נפוח נפוח ואדמומי במקום ההזרקה המגיע לגודל מקסימלי תוך 24 עד 72 שעות.

מבחינה היסטולוגית, התגובה נובעת מהצטברות של מספר רב של תאים דלקתיים, בעיקר לימפוציטים ומקרופאגים. תגובה חיובית מראה שלאדם יש חסינות לשחפת, שפותחה או באמצעות זיהום פעיל או באמצעות חיסון, ולכן, אינו מצריך חיסון BCG.

חומרים כימיים מסוימים בעלי משקל מולקולרי נמוך יכולים גם לעורר רגישות יתר מאוחרת. בדרך כלל, התסמינים האלרגיים מוגבלים לעור והתגובה נקראת רגישות למגע. הביטוי הקליני הוא מגע דרמטיטיס. ידועים הרבה מאוד סוגים של סוכנים כאלה הגורמים לדרמטיטיס מגע. כמה דוגמאות הן ניקל מתכתי ונחושת, טרפנטין, פורמלדהיד, קוטלי חרקים, חומרי ניקוי, מוצרי קוסמטיקה, לטקס, פרוות, סיבי חלבון וכו'.

צמחים מסוימים, כמו קיסוס רעיל, אלון רעיל וכו' יכולים גם הם לעורר רגישות למגע. זיהוי חומר הרגישות האפשרי יכול להתבצע על ידי בדיקת מדבקות שבה הגורם החשוד נשמר במגע עם העור במשך 24 שעות עד 48 שעות ותגובת העור נבדקת. בדרך כלל, הימנעות מהחומר או החומר האלרגניים מסירה את ההשפעות השליליות באופן מיידי.


הפטן

  • חומר שאינו אימונוגני אבל שיכול להגיב עם תוצרים של תגובה חיסונית ספציפית.
  • הפטנים הם מולקולות קטנות שלעולם לא יכלו לגרום לתגובה חיסונית כשהן ניתנות בעצמן אבל שיכול כאשר מחוברים למולקולת נשא.
  • להפטנים יש תכונה של אנטיגניות אך לא אימונוגניות.

תוכן

עריכת חומצת גרעין

אפטמרים של חומצת גרעין הם מינים של חומצות גרעין (חיקוי נוגדנים מהדור הבא) בעל סלקטיביות בשווה של נוגדנים עבור יעד נתון שנוצר באמצעות בחירה חוץ גופית או שווה ערך, SELEX (התפתחות שיטתית של ליגנדים על ידי העשרה אקספוננציאלית) החל מגופים קטנים כמו יוני מתכות כבדות ועד ישויות גדולות כמו תאים. [1] ברמה המולקולרית, aptamers נקשרים למטרה הקוגנטית שלו באמצעות אינטראקציות שונות שאינן קוולנטיות, כלומר אינטראקציות אלקטרוסטטיות, אינטראקציות הידרופוביות והתאמה מושרה. Aptamers שימושיים ביישומים ביוטכנולוגיים וטיפוליים מכיוון שהם מציעים תכונות זיהוי מולקולריות המתחרות באלו של הביומולקולה הנפוצה, הנוגדנים. בנוסף להכרה המובחנת שלהם, aptamers מציעים יתרונות על פני נוגדנים שכן ניתן להנדס אותם במלואם במבחנה, מיוצרים בקלות על ידי סינתזה כימית, בעלי תכונות אחסון רצויות ומעוררים אימונוגניות מועטה או ללא אימונוגניות ביישומים טיפוליים. [2]

בשנת 1990, שתי מעבדות פיתחו באופן עצמאי את טכניקת הבחירה: מעבדת הזהב, המשתמשת במונח SELEX לתהליך הבחירה של ליגני RNA כנגד T4 DNA פולימראז ומעבדת Szostak, שטבעה את המונח בחירה במבחנה, בחירת ליגני RNA כנגד צבעים אורגניים שונים. מעבדת Szostak גם טבעה את המונח aptamer (מלטינית, אפטו, כלומר 'להתאים') עבור ליגנדים אלה המבוססים על חומצת גרעין. שנתיים לאחר מכן, מעבדת שוסטק ו-Gilead Sciences, בלתי תלויים זה בזה, השתמשו בחירה במבחנה תוכניות לפיתוח ליגנדים של DNA חד-גדילי עבור צבעים אורגניים וחומר קרישה אנושי, תרומבין (ראה אנטי-תרומבין aptamers), בהתאמה. לא נראה שיש הבדלים שיטתיים בין RNA ו-DNA aptamers, מלבד היציבות הכימית הפנימית הגדולה יותר של DNA.

מושג הבחירה בַּמַבחֵנָה קדמה עשרים פלוס שנה לפני כן כאשר סול שפיגלמן השתמש במערכת שכפול Qbeta כדרך לפתח מולקולה המשכפלת את עצמה. [3] בנוסף, שנה לפני פרסום בחירה במבחנה ו-SELEX, ג'רלד ג'ויס השתמש במערכת שהוא כינה 'אבולוציה מכוונת' כדי לשנות את פעילות המחשוף של ריבוזים.

מאז גילוי aptamers, חוקרים רבים השתמשו בבחירת aptamer כאמצעי ליישום וגילוי. בשנת 2001, התהליך של בחירה במבחנה היה אוטומטי [4] [5] [6] על ידי ג'יי קולין קוקס במעבדת אלינגטון באוניברסיטת טקסס באוסטין, והפחית את משך ניסוי הבחירה משישה שבועות לשלושה ימים.

בעוד שתהליך ההנדסה המלאכותית של ליגנדים של חומצות גרעין מעניין מאוד את הביולוגיה והביוטכנולוגיה, הרעיון של aptamers בעולם הטבע עדיין לא נחשף עד 2002, כאשר שתי קבוצות בראשות רונלד ברייקר ויבגני נודלר גילו חומר גנטי המבוסס על חומצות גרעין. אלמנט רגולטורי (שזכה לשם riboswitch) בעל תכונות זיהוי מולקולריות דומות לאפטאמרים שנוצרו באופן מלאכותי. בנוסף לגילוי של דרך חדשה של ויסות גנטי, זה מוסיף אמון נוסף לרעיון של 'עולם RNA', שלב מונחה בזמן במקורות החיים על פני כדור הארץ.

שני אפטאמרים של DNA וגם RNA מראים זיקות מחייבות חזקות למטרות שונות. [7] [8] [9] אפטאמרים של DNA ו-RNA נבחרו לאותה מטרה. מטרות אלו כוללות ליזוזים, [10] תרומבין, [11] אלמנט טרנס-אקטיב של וירוס חיסוני (HIV TAR), [12] המין, [13] אינטרפרון γ, [14] גורם גדילה אנדותל כלי דם (VEGF), [15] ] אנטיגן ספציפי לערמונית (PSA), [16] [17] דופמין, [18] והאונקוגן הלא קלאסי, גורם הלם חום 1 (HSF1). [19] במקרה של ליזוזים, HIV TAR, VEGF ודופמין ה-DNA aptamer הוא האנלוג של ה-RNA aptamer, כאשר תימין מחליף את האורציל. ההמין, התרומבין והאינטרפרון γ, ה-DNA וה-RNA aptamers נבחרו באמצעות בחירות עצמאיות ויש להם רצפים ייחודיים. בהתחשב בכך שלא כל אנלוגי ה-DNA של אפטאמרים של RNA מראים פונקציונליות, המתאם בין רצף ה-DNA וה-RNA והמבנה והתפקוד שלהם דורש חקירה נוספת.

לאחרונה, הוצג מושג של aptamers חכמים, וליגנדים חכמים בכלל. הוא מתאר aptamers שנבחרים עם שיווי משקל מוגדר מראש (K d >> ), שיעור ( k o f f >> , k o n >> ) קבועים ופרמטרים תרמודינמיים (ΔH, ΔS) של אינטראקציה aptamer-target. אלקטרופורזה קפילרית קינטית היא הטכנולוגיה המשמשת לבחירת aptamers חכמים. הוא משיג aptamers בכמה סבבי בחירה.

ההתפתחויות האחרונות בתחום הטיפולים המבוססים על aptamer זכו לתגמול בדמות התרופה הראשונה המבוססת על aptamer שאושרה על ידי מינהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) בטיפול בניוון מקולרי הקשור לגיל (AMD), בשם Macugen המוצעת על ידי OSI Pharmaceuticals. בנוסף, חברת NeoVentures Biotechnology Inc. [20] פרסמה בהצלחה את פלטפורמת האבחון הראשונה מבוססת aptamer לניתוח מיקוטוקסינים בדגנים. חברות חוזים רבות מפתחות aptamers ו-aptabodies כדי להחליף נוגדנים במחקר, פלטפורמות אבחון, גילוי תרופות וטיפולים.

aptamers ללא שינוי מתנקים במהירות מזרם הדם, עם זמן מחצית חיים של דקות עד שעות, בעיקר עקב פירוק נוקלאזות ופינוי מהגוף על ידי הכליות, כתוצאה מהמשקל המולקולרי הנמוך מטבעו של הaptamer. יישומי aptamer ללא שינוי מתמקדים כיום בטיפול במצבים חולפים כגון קרישת דם, או טיפול באיברים כגון העין שבהם אפשרית משלוח מקומי. פינוי מהיר זה יכול להוות יתרון ביישומים כגון in vivo הדמיה אבחנתית. דוגמה לכך היא aptamer קושר טנאצין בפיתוח על ידי Schering AG להדמיית סרטן. מספר שינויים, כגון פירמידינים מוחלפים ב-2'-פלואור, קישור פוליאתילן גליקול (PEG) וכו' (ששניהם משמשים ב-Macugen, aptamer המאושר על ידי ה-FDA) זמינים למדענים כדי להגדיל את זמן מחצית החיים בסרום. של aptamers בקלות לפי קנה המידה של היום או אפילו השבוע.

גישה נוספת להגברת ההתנגדות ל-nuclease של aptamers היא לפתח Spiegelmers, המורכבים כולו מעמוד שדרה לא טבעי של L-ribonucleic acid. לשפיגלמר מאותו רצף יש את אותן תכונות קשירה של ה-RNA aptamer המתאים, אלא שהוא נקשר לתמונת המראה של מולקולת המטרה שלו.

בנוסף לפיתוח של תרופות מבוססות aptamer, חוקרים רבים כמו מעבדת אלינגטון פיתחו טכניקות אבחון לפרופיל חלבון פלזמה מבוסס aptamer הנקראות aptamer plasma proteomics. טכנולוגיה זו תאפשר מדידות עתידיות של חלבון מרובי ביולוגי שיכולות לסייע בהבחנה אבחנתית של מחלה לעומת מצבים בריאים.

יתר על כן, מעבדת Hirao יישמה הרחבת אלפבית גנטית באמצעות זוג בסיסים לא טבעי [21] [22] ל-SELEX והשיגה יצירת אפטאמרים DNA בעלי זיקה גבוהה. [23] רק מעט בסיס לא טבעי הידרופובי כבסיס חמישי מגביר משמעותית את הזיקה לאפטאמר לחלבוני מטרה.

כמשאב לכולם בחירה במבחנה וניסויי SELEX, מעבדת אלינגטון פיתחה את מאגר המידע של Aptamer המקטלג את כל הניסויים שפורסמו.

פיצול aptamers ערוך

אפטמרים מפוצלים מורכבים משני גדילי DNA או יותר המחקים מקטעים של אפטאמר אב גדול יותר. היכולת של כל גדיל מרכיב לקשור מטרות תהיה תלויה במיקום החריץ ובמבנים המשניים של גדילי הבת, כאשר המבנים הבולטים ביותר הם צמתים תלת כיווניים. [24] הנוכחות של מולקולת מטרה יכולה לקדם הרכבה של שברי ה-DNA. [25] לאחר ההרכבה, ניתן לקשור את הגדילים בצורה כימית או אנזימטית לגדיל בודד. אנליטים שעבורם פותחו אפטמרים מפוצלים כוללים את החלבון α-תרומבין, ATP וקוקאין. אפטמרים מפוצלים הם תבנית פוטנציאלית עבור חיישנים ביולוגיים באנלוגיה למערכות חלבון מפוצלות.

עריכת פפטידים

אפטמרים פפטיד [26] הם חלבונים מלאכותיים שנבחרו או מהונדסים לקשור מולקולות מטרה ספציפיות. חלבונים אלה מורכבים מלולאת פפטיד אחת או יותר ברצף משתנה המוצג על ידי פיגום חלבון. הם מבודדים בדרך כלל מספריות קומבינטוריות ולעתים קרובות משופרים לאחר מכן על ידי מוטציה מכוונת או סבבים של מוטגנזה וברירה של אזורים משתנה. In vivo, אפטאמרים פפטידים יכולים לקשור יעדי חלבון תאיים ולהפעיל השפעות ביולוגיות, כולל הפרעה לאינטראקציות החלבון הרגילות של מולקולות היעד שלהם עם חלבונים אחרים. ספריות של אפטמרים פפטידים שימשו כ"מוטגנים", במחקרים שבהם חוקר מציג ספרייה המבטאת אפטמרים פפטידיים שונים לאוכלוסיית תאים, בוחר את הפנוטיפ הרצוי ומזהה את אותם aptamers שגורמים לפנוטיפ. לאחר מכן, החוקר משתמש באותם aptamers כפיתיונות, למשל במסכים דו-היברידיים של שמרים כדי לזהות את החלבונים הסלולריים שממוקדים אותם aptamers. ניסויים כאלה מזהים חלבונים מסוימים הקשורים לאפטאמרים, ואינטראקציות חלבון שהאפטמרים משבשות, כדי לגרום לפנוטיפ. [27] [28] בנוסף, אפטמרים פפטידים המופקים עם חלקים פונקציונליים מתאימים יכולים לגרום לשינוי פוסט-תרגום ספציפי של חלבוני המטרה שלהם, או לשנות את הלוקליזציה התת-תאית של המטרות. [29]

אפטמרים פפטידים יכולים גם לזהות מטרות בַּמַבחֵנָה. הם מצאו שימוש במקום נוגדנים בחיישנים ביולוגיים [30] [31] ומשמשים לאיתור איזופורמים פעילים של חלבונים מאוכלוסיות המכילות צורות חלבון לא פעילות ופעילות. [32] נגזרות הידועות בשם ראשנים, בהן "ראשי" אפטאמר פפטיד מקושרים קוולנטית ל"זנבות" דו-גדילי DNA ברצף ייחודי, מאפשרות כימות של מולקולות מטרה נדירות בתערובות על ידי PCR (באמצעות, למשל, בזמן אמת כמותי. תגובת שרשרת פולימראז) של זנבות ה-DNA שלהם. [33]

הפפטידים היוצרים את האזורים המשתנים aptamer מסונתזים כחלק מאותה שרשרת פוליפפטידית כמו הפיגום והם מוגבלים בקצה ה-N וה-C שלהם על ידי קישור אליו. אילוץ מבני כפול זה מקטין את מגוון הקונפורמציות שהאזורים המשתנים יכולים לאמץ, [34] והפחתה זו בגיוון הקונפורמציה מורידה את העלות האנטרופית של קישור מולקולרי כאשר אינטראקציה עם המטרה גורמת לאזורים המשתנים לאמץ קונפורמציה אחת. כתוצאה מכך, אפטאמרים פפטידיים יכולים לקשור את המטרות שלהם בחוזקה, עם זיקות קשירה דומות לאלו שמוצגות על ידי נוגדנים (טווח ננומולרי).

פיגומי פפטיד אפטאמר הם בדרך כלל חלבונים קטנים, מסודרים ומסיסים. הפיגום הראשון, [26] שעדיין נמצא בשימוש נרחב, [35] הוא Escherichia coli thioredoxin, trxA תוצר גן (TrxA). במולקולות אלו, פפטיד בודד ברצף משתנה מוצג במקום מוטיב Gly-Pro בלולאת האתר הפעיל TrxA -Cys-Gly-Pro-Cys-. שיפורים ב-TrxA כוללים החלפה של סרינים לציסטאין המצוי, המונעת היווצרות אפשרית של קשר דיסולפיד בבסיס הלולאה, הכנסת תחליף D26A להפחתת האוליגומריזציה ואופטימיזציה של קודונים לביטוי בתאים אנושיים. [35] [36] ביקורות בשנת 2015 דיווחו על מחקרים באמצעות 12 [35] ו-20 [37] פיגומים אחרים.

ניתן לבצע בחירת פפטיד אפטאמר באמצעות מערכות שונות, אך הנפוצה ביותר כיום היא מערכת דו-היברידית שמרים. ניתן לבחור גם אפטמרים של פפטידים מתוך ספריות פפטידים קומבינטוריות שנבנו על ידי תצוגת פאג וטכנולוגיות תצוגה אחרות על פני השטח כגון תצוגת mRNA, תצוגת ריבוזומים, תצוגת חיידקים ותצוגת שמרים. נהלים ניסויים אלה ידועים גם בשם ביופנינגים. בין פפטידים המתקבלים מ-biopannings, מימוטופים יכולים להיחשב כסוג של aptamers פפטידים. כל הפפטידים שנשלחו מספריות פפטידים קומבינטוריות אוחסנו במסד נתונים מיוחד עם השם MimoDB. [38] [39]

הוכחה בחירה של אפטאמרים פפטידים מוסדרים לליגנד (LiRPA). על ידי הצגת 7 פפטידים של חומצות אמינו מחלבון פיגום חדש המבוסס על המבנה הטרימרי FKBP-rapamycin-FRB, ניתן לשלוט באינטראקציה בין הפפטיד האקראי למולקולת המטרה על ידי המולקולה הקטנה Rapamycin או אנלוגים שאינם מדכאים חיסונית.

אפימר עריכת

החלבון Affimer, דוגמה לאפטמרים פפטידיים, הוא חלבון קטן ויציב שהונדס להצגת לולאות פפטיד המספק משטח מקשר לחלבון יעד ספציפי. זהו חלבון בעל משקל מולקולרי נמוך, 12-14 kDa, [40] שמקורו במשפחת מעכבי ציסטאין פרוטאז של ציסטטינים. [41] [42] [43] [44]

הפיגום Affimer הוא חלבון יציב המבוסס על קפל חלבון הציסטטין. הוא מציג שתי לולאות פפטיד שניתנות לאקראיות לקשור חלבונים שונים עם זיקה גבוהה. ייצוב הפפטיד בתוך פיגום החלבון מגביל את הקונפורמציות שהפפטיד עשוי לקבל. זה מגביר את הזיקה והספציפיות של הקישור בהשוואה לספריות של פפטידים חופשיים, אך מפחית את יכולת הקישור למטרה של הספרייה.

פיגום החלבון Affimer פותח בתחילה ביחידת MRC Cancer Cell בקיימברידג' ולאחר מכן בשתי מעבדות באוניברסיטת לידס. [41] [42] [43] [44] טכנולוגיית Affimer הופעלה ופותחה על ידי Avacta Life Sciences.

עריכת X-Aptamers

X-Aptamers הם דור חדש של aptamers שנועד לשפר את הקישור והרבגוניות של aptamers מבוססי DNA/RNA רגילים. X-Aptamers מהונדסים עם שילוב של נוקלאוטידים DNA או RNA טבעיים ושונו כימית. שינויים בבסיס מאפשרים שילוב של קבוצות פונקציונליות שונות/מולקולות קטנות לתוך X-aptamers, פותחים מגוון רחב של שימושים וסבירות גבוהה יותר להצלחת הקישור בהשוואה לאפטאמרים סטנדרטיים. שינויים בעמוד השדרה של Thiophosphate בעמדות נבחרות משפרים את יציבות הנוקלאזות ואת זיקת הקישור מבלי להקריב את הספציפיות. [45] [46]

X-Aptamers מסוגלים לחקור תכונות חדשות על ידי שימוש בתהליך בחירה חדש. בניגוד ל-SELEX, בחירת X-Aptamer אינה מסתמכת על מספר סבבים חוזרים ונשנים של הגברה של PCR אלא כרוכה בתהליך גילוי דו-שלבי מבוסס חרוזים. בתהליך הבחירה העיקרי, נוצרות ספריות קומבינטוריות שבהן כל חרוז ישא בערך 10^12 עותקים של רצף בודד. החרוזים פועלים כנשאים, כאשר הרצפים הקשורים בסופו של דבר יתנתקו לפתרון. בתהליך הסרת הפתרון המשני, כל מטרה תשמש כדי למשוך בנפרד את רצפי הקישור מהפתרון. רצפי הקישור מוגברים, מרצפים ומנתחים. לאחר מכן ניתן לסנתז ולאפיין רצפים המועשרים עבור כל מטרה. [47] X-aptamers מיוצרים באופן מסחרי תחת השם "Raptamers" על ידי חברה בשם Raptamer Discovery Group. [48]

עריכת AptaBiD

AptaBiD או Aptamer-Facilitated Biomarker Discovery היא טכנולוגיה לגילוי סמנים ביולוגיים. [49] AptaBiD מבוסס על יצירה מרובה סיבובית של aptamer או מאגר של aptamers עבור מטרות מולקולריות דיפרנציאליות על התאים, מה שמקל על זיהוי אקספוננציאלי של סמנים ביולוגיים. זה כולל שלושה שלבים עיקריים: (i) בחירה רב-סיבובית דיפרנציאלית של aptamers עבור סמן ביולוגי של תאי מטרה (ii) בידוד מבוסס aptamer של סמנים ביולוגיים מתאי מטרה ו-(iii) זיהוי ספקטרומטריית מסה של סמנים ביולוגיים. התכונה החשובה של טכנולוגיית AptaBiD היא שהיא מייצרת בדיקות זיקה סינתטיות (aptamers) בו-זמנית עם גילוי סמנים ביולוגיים. ב- AptaBiD, aptamers מפותחים עבור סמנים ביולוגיים של פני תאים במצבם המקורי ובקונפורמציה. בנוסף להקלה על זיהוי סמן ביולוגי, ניתן להשתמש באפטמרים כאלה ישירות לבידוד תאים, להדמיה של תאים ולמעקב אחר תאים in vivo. הם יכולים לשמש גם כדי לווסת פעילויות של קולטני תאים ולהעביר סוכנים שונים (למשל, siRNA ותרופות) לתוך התאים.

  • ריאגנטים זיקה
  • בדיקות ביולוגיות
  • חישה [50][51][52][53]
  • טיפולים, למשל. פגפטניב.
  • שחרור מבוקר של תרופות
  • אבחון קליני וסביבתי [1]

אפטאמרים היו גם נגד מספר פתוגנים הן חיידקי [54] ונגיפי amp כולל וירוסי שפעת A ו-B, [55] וירוס סינציטי נשימה (RSV) [55] ו-SARS וירוס קורונה (SARS-CoV) [55] במסגרות ניסוי שונות.

החלפת נוגדנים עריכה

לאפטמרים יש יכולת מולדת להיקשר לכל מולקולה שהם מכוונים אליה, כולל תאים סרטניים וחיידקים. קשורים למטרה, aptamers מעכבים את פעילותו. Aptamers סובלים משתי בעיות שמגבילות את יעילותם. ראשית, הקשרים שהם יוצרים עם מולקולות המטרה הם בדרך כלל חלשים מכדי להיות יעילים, [ נדרש ציטוט ] ושנית, הם מתעכלים בקלות על ידי אנזימים.

הוספת בסיס לא טבעי לאפטאמר סטנדרטי יכולה להגביר את יכולתו להיקשר למולקולות המטרה. תוספת שנייה בצורת "מיני סיכת DNA" מעניקה לאפטאמר מבנה יציב וקומפקטי עמיד לעיכול, מאריך את חייו משעות לימים. [ נדרש ציטוט ]

אפטמרים נוטים פחות לעורר תגובות חיסוניות לא רצויות מאשר נוגדנים. [ נדרש ציטוט ]

שחרור מבוקר של עריכה טיפולית

היכולת של aptamers לקשור באופן הפיך מולקולות כגון חלבונים יצרה עניין גובר בשימוש בהם כדי להקל על שחרור מבוקר של ביו-מולקולות טיפוליות, כגון גורמי גדילה. ניתן להשיג זאת על ידי כוונון עוצמת הזיקה לשחרור פסיבי של גורמי הגדילה, [56] יחד עם שחרור פעיל באמצעות מנגנונים כגון הכלאה של האפטאמר עם אוליגונוקלאוטידים משלימים [57] או התגלגלות של האפטאמר עקב כוחות המתיחה התאיים. [58]

עריכת PCR

נעשה שימוש באפטמרים ליצירת פונקציות התחלה חמה באנזימי PCR כדי למנוע הגברה לא ספציפית במהלך ההגדרה והשלבים הראשוניים של תגובות PCR. [59]


גילוי שיתוף הפעולה של תאי T


השפעת הנשא בתגובה המשנית לצמידות הפטן-חלבון. I. מדידת ההשפעה עם תאים מועברים והתנגדויות להשערת הסביבה המקומית
מאת Mitchison NA. Eur J Immunol (1971) 1:10𠄷. doi:10.1002/eji.1830010204

עד אמצע המאה העשרים, אימונולוגיה הייתה בעיקר עניין של נוגדנים מסיסים והשפעתם על האנטיגנים של חיידקים ווירוסים. אחר כך, בתקופת המלחמה ואחרי המלחמה, נפתח אזור חדש, של חסינות מתווכת תאים, המונע בתחילה על ידי עניין בדחייה בכל מקום של הומוגרפטים באדם ובבעלי חיים.סובלנות ניסויית הייתה תגלית מפתח, שהחדרת תאים מסוג תורם לפני שהתפתחה היכולת לדחות הומוגרפטים יכולה למנוע את הדחייה. Haᘞk בצ'כוסלובקיה גילה את התגלית באופן עצמאי בשנת 1953 ועל ידי בילינגהם, ברנט ומדוואר בבריטניה ב-1954.

ההוכחה לכך שדחיית השתלים הומוגרטים היא אימונולוגית במהותה הגיעה מהגילוי של קבוצת Medawar שתלי עור נדחים מהר יותר אם המארח כבר דחה השתלים קודמים מאותו תורם. התרומה שלי הייתה להראות שניתן להעביר את התגובה המואצת הזו מעכבר מרובע אחד למשנהו באמצעות תאי טחול (1), עבודה שהמשכתי מאוחר יותר במעבדה של ג'ורג' סנל בבר הארבור, ME (2).

חזרתי לבריטניה, ואחרי תקופה באוניברסיטת אדינבורו, הצטרפתי למכון הלאומי למחקר רפואי, שם הפך מדוואר למנהל. הניסיון שלי באדינבורו עם אריתרוציטים של עוף לימד אותי את הערך של תיוג רדיואקטיבי (3), אז ביקשתי להתאים את הטכנולוגיה הזו (די חדשה באותה תקופה) למעקב אחר רמות נוגדנים בסרום בדגימות הדם הקטנות הזמינות במחקרי עכברים. במורד המעבר עבדה רוזלינד פיט-ריברס, מגלה את הורמון בלוטת התריס T3, חברה נהדרת. תכננו במשותף את NIP-CAP, מבנה הקשור ל-T3 שיכול (i) לשמש כהפטן רב עוצמה בגלל קבוצות הניטרו וההידרוקסיל שלו, (ii) להתחבר בצורה חלקה לחלבונים כדי להוות חלק ממולקולה אימונוגנית, ו-(iii) יכול להיות הוכן בצורה רדיואקטיבית בשאריות היוד ובכך לשמש לבדיקת קישור של NI 131 P-CAP לנוגדן שלו (4). יחד מאפיינים אלה פתחו את הדרך לסרולוגיה קלה של עכברים, ואכן במשך זמן מה, היא הפכה בשימוש כה נרחב עד שה- כתב העת האירופי לאימונולוגיה קיבל את שמו כמי שאינו דורש הסבר נוסף.

עבודתי התמקדה בהיבט של זיכרון אימונולוגי, אפקט הנשא. אדם שנערך על ידי הזרקה של מצומד חלבון הפטן יוצר תגובה משנית מלאה של נוגדן אנטי-הפטן רק לאותו מצומד, אך לא לאותו הפטן המצומד לחלבון אחר. ממצא זה הציע לנו ששני תאים עשויים להיות מעורבים, האחד מזהה את ההפטן והשני את החלבון הנשא. כדי לחקור אפשרות זו, המצאנו סרולוגיה ישימה בעכברים (5). הדגימות הקטנות של הסרום הזמינות היו מדוללות כראוי ולאחר מכן הודגרו עם 10 𢄨 M NI 131 P-CAP האימונוגלובולין שלהן הוזרם לאחר מכן על ידי הוספת תמיסת אמוניום סולפט וצנטריפוגה, תוך שהוא נושא את ההפטן הרדיואקטיבי הקשור למטה. בשיטה זו, ניתן היה לזהות נוגדן אנטי-NIP עד לריכוז של 縐 𢄩 M, כפי שזמין עם תאי טחול שהועברו מאמצים. לאחר מכן ניתן להשתמש במערכת העברה זו כדי לחקור את אפקט הנשא כפי שהוגדר לעיל. התגובה המשנית שהתקבלה מתאי הטחול שהועברו אכן פחתה בהרבה (פי �) כאשר התאים עוררו עם אותו הפטן (NIP) המחובר לחלבון נשא אחר כגון אלבומין בסרום בקר, בהשוואה לגירוי עם ה-NIP -עוף γ-גלובולין ששימש במקור כדי לחסן את תורם התא. חשוב לציין, ניתן היה לעכב את תגובת האנטי-NIP המועברת על ידי הזרקת עודף של חלבון נשא, מה שמצביע על כך שחלבון הנשא היה מזוהה בעצמו ללא תלות בהפטן שהוא נושא, וכך הייתה מעורבת אוכלוסייה שנייה של תאים תגובתיים ללא תלות באלה זיהה את ההפטן.

התכנון הניסיוני שלנו לקח תאי טחול מעכברים שחוסנו עם NIP-OA (NIP מצומד עם אולבומין) בתוספת אדג'ובנט והעביר אותם לעכברי מארח מוקרנים, שאחר כך אותגרו עם NIP-BSA (NIP מצומד לאלבומין בסרום בקר) או NIP-OA ( NIP מצומד לאובלבומין), שניהם ללא אדג'ובנט. לאחר מכן נמדד נוגדן האנטי-NIP בריכוז המולארי שנוצר בתגובה, ורמתו עברה טיטרציה כנגד כמות האנטיגן באתגר. בדרך כלל, עכברים נזקקו למינון גבוה יותר של האנטיגן ההטרולוגי (NIP-BSA) מאשר של ההומולוגי (NIP-OA) כדי להשיג את אותה רמה של נוגדן אנטי-NIP. הוספת תאי טחול מעכברים שחוסנו ב-BSA בלבד לאוכלוסיית התאים המועברים הגבירה את הרגישות ל-NIP-BSA פי 10�, ממצא המגדיר את אפקט ה-Ccarrier.” ההשפעה היא ספציפית, מכיוון שהעלייה לא הושגה עם תאי טחול מעכברים שחוסנו עם HSA (אנושי אלבומין בסרום). תאים אלה המותאמים ל-BSA לא תרמו ישירות לנוגדן האנטי-NIP, לפי סמנים אלוטיפיים על הנוגדן הם פעלו רק בתור תאי צ'לפר.”

לפיכך, ממצאים אלו חושפים אפקט נשא המתווך על ידי מערכת החיסון, אך לא על ידי נוגדן. כדי לבדוק את ההשפעה המתווכת בתאי T, התקבלו תאים מהטחול של עכברים ש-7 ימים קודם לכן הוקרנו ולאחר מכן הושבו תוך ורידי עם 90 × 10 6 תאי תימוס סינגניים וחוסנו עם BSA, אלום ושעלת (6 ). תאים אלה נבדקו לפעילות עוזרת על ידי העברה למארחים סינגניים מוקרנים, יחד עם ה-NIP-BSA הרגיל כאימונוגן. ההעברה הגדילה באופן משמעותי את תגובת נוגדן אנטי-NIP המארח, באופן יחסי למספר התאים המותאמים ל-BSA שהועברו.

ניסויים כאלה הפכו קלים יותר מאוחר יותר, כאשר ניתן היה לתמרן תאי T באמצעות נוגדן אנטי-תטא [נבדק על ידי Raff (7, 8)]. עד אז, התברר ששיתוף הפעולה בין תאי T ו-B כפי שנחשף במחקר משנת 1971 שנחשב כאן, עובד ככל הנראה דרך גשר אנטיגן בין קולטנים ספציפיים לאפיטופים בשני התאים. תאי B, עם קולטני האימונוגלובולין שלהם, המזהים את מטריצת האפיטופים המוצגים על פני השטח של תאי T, הפכו ונשארו למנגנון המקובל של שיתוף פעולה T𠄻 בתגובה החיסונית.

תאי T והאינטראקציות שלהם עם תאים אחרים הפכו לנושא מרכזי באימונולוגיה. האינטראקציות הללו נמצאות בלב ליבה של דלקת והיבטים אחרים של מחלות אימונולוגיות וזיהומיות, והן עוברות מניפולציה גוברת באמצעות נוגדנים חד שבטיים המכוונים לסמנים משטח התא ובאמצעות ציטוקינים. ההתקדמות בביולוגיה המולקולרית של התא עומדת בבסיס ההתפתחויות הללו. אלו תחומים פעילים ביותר, עם הרבה מה להציע בביולוגיה מולקולרית של תאים ובאמצעות התערבות טיפולית.


משטחי רירית וסובלנות חיסונית

התגובות החיסוניות המולדות והסתגלניות שנדונו עד כה מהוות את מערכת החיסון המערכתית (המשפיעה על כל הגוף), אשר נבדלת ממערכת החיסון הרירית. חסינות הרירית נוצרת על ידי רקמה לימפואידית הקשורה ברירית, אשר פועלת ללא תלות במערכת החיסונית המערכתית, ואשר לה מרכיבים מולדים וסתגלניים משלה. רקמה לימפואידית הקשורה ברירית (MALT) , המודגם באיור 23.15, הוא אוסף של רקמת לימפה המשתלבת עם רקמת אפיתל המצפה את הרירית בכל הגוף. רקמה זו מתפקדת כמחסום חיסוני ותגובה באזורים בגוף עם מגע ישיר עם הסביבה החיצונית. מערכת החיסון המערכתית והרירית משתמשת ברבים מאותם סוגי תאים. חלקיקים זרים שעושים את דרכם ל-MALT נספגים על ידי תאי אפיתל סופגים הנקראים תאי M ומועברים ל-APC הממוקמים ישירות מתחת לרקמת הרירית. תאי M מתפקדים בטרנספורט המתואר, וממוקמים ב-Peyer's patch, גוש לימפואיד. APC של מערכת החיסון הרירית הם בעיקר תאים דנדריטים, כאשר לתאי B ומקרופאגים יש תפקידים מינוריים. אנטיגנים מעובדים המוצגים ב-APC מזוהים על ידי תאי T ב-MALT ובאתרי אינדוקציה רירית שונים, כגון השקדים, האדנואידים, התוספתן או בלוטות הלימפה המזנטריות של המעי. לאחר מכן נודדים תאי T פעילים דרך מערכת הלימפה ואל מערכת הדם אל אתרי הזיהום הריריים.

איור 23.15. הטופולוגיה והתפקוד של MALT מעיים מוצגים. פתוגנים נספגים על ידי תאי M באפיתל המעי ומופרשים לכיס הנוצר על ידי המשטח הפנימי של התא. הכיס מכיל תאים המציגים אנטיגן כמו תאים דנדריטים, הבולעים את האנטיגנים, ואז מציגים להם מולקולות MHC II על פני התא. התאים הדנדריטים נודדים לרקמה הבסיסית הנקראת תיקון פייר. תאים מציגי אנטיגן, תאי T ותאי B מתקבצים בתוך המדבקה של פייר, ויוצרים זקיקים לימפואידים מאורגנים. שם, כמה תאי T ותאי B מופעלים. תאים דנדריטים אחרים טעוני אנטיגן נודדים דרך מערכת הלימפה שם הם מפעילים תאי B, תאי T ותאי פלזמה בבלוטות הלימפה. לאחר מכן התאים המופעלים חוזרים לאתרי משפיעי רקמת MALT. IgA ונוגדנים אחרים מופרשים לתוך לומן המעי.

MALT הוא מרכיב חיוני של מערכת חיסון תפקודית מכיוון שמשטחי רירית, כגון מעברי האף, הם הרקמות הראשונות שעליהן מופקדים פתוגנים בשאיפה או בבליעה. הרקמה הרירית כוללת את הפה, הלוע והוושט ואת דרכי העיכול, דרכי הנשימה והאורגניטליות.

יש לווסת את מערכת החיסון כדי למנוע תגובות בזבזניות, מיותרות לחומרים לא מזיקים, וחשוב מכך כדי שהיא לא תתקוף את ה"עצמי". היכולת הנרכשת למנוע תגובה חיסונית מיותרת או מזיקה לחומר זר שזוהה הידוע שאינו גורם למחלה מתוארת כ סובלנות חיסונית . סובלנות חיסונית חיונית לשמירה על הומאוסטזיס רירי בהתחשב במספר האדיר של חומרים זרים (כגון חלבוני מזון) שבהם נתקלים APC של חלל הפה, הלוע ורירית העיכול. סובלנות חיסונית נוצרת על ידי APC מיוחדים בכבד, בלוטות הלימפה, המעי הדק והריאות המציגים אנטיגנים לא מזיקים לאוכלוסייה מגוונת במיוחד של T רגולטורי (Treg) תאים , לימפוציטים מיוחדים המדכאים דלקת מקומית ומעכבים הפרשת גורמי חיסון מעוררים. התוצאה המשולבת של Treg תאים נועד למנוע הפעלה ודלקת אימונולוגית בתאי רקמה לא רצויים ולאפשר למערכת החיסון להתמקד בפתוגנים במקום זאת. בנוסף לקידום סבילות חיסונית לאנטיגנים לא מזיקים, תת קבוצות אחרות של Treg תאים מעורבים במניעת תגובה אוטואימונית , שהיא תגובה חיסונית לא הולמת לתאי מארח או לאנטיגנים עצמיים. עוד Treg מחלקה מדכאת תגובות חיסוניות לפתוגנים מזיקים לאחר שהזיהום התפוגג כדי למזער את הנזק לתאי המארח הנגרמים על ידי דלקת ותמוגגת תאים.


תפקוד חיסוני ומבנה נוגדן

CAROLYN S. FELDKAMP, JOHN L. CAREY, ב-Immunoassay, 1996

3.2. אתר קושר אנטיגן

אתר הקישור לאנטיגן נוצר מהקצוות האמינו-טרמינליים (תחומים משתנים) של שרשראות L ו-H. שתי השרשראות מקופלות ליצירת תחומים משתנים כדוריים, Vח ו-Vל, בדומה לתחומים המקופלים של האזורים הקבועים. מקטעים בלולאה הנקראים אזורים מגדירי השלמה (CDRs) בקצות המולקולה נוצרים על ידי אזורים היפר-משתנים אשר מקרבים זה לזה במבנה התלת מימדי.

בנוגדנים בודדים, Vח ו-Vל יוצרים שסע או שוקת בגודל משתנה במקצת (עומק של כ-2 × 2 × 1 ננומטר) כפי שנצפה על ידי קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן, שאליו משתלב האפיטופ ונקשר בזיקה גבוהה. נקודות המגע בפועל במערכות האנטיגן-נוגדנים המעטות שנחקרו הן 4-6 עד 16-17 שאריות חומצות אמינו, בדרך כלל טעונות (13). עמוק בתוך האתר, שאריות הידרופוביות שולטים. מכיוון שהשסע עשוי להיות גדול יותר מהאפיטופ המקורי, ברור שכל נוגדן יכול להעלות על הדעת לקשור אפיטופים אחרים, במיוחד אלה בעלי מבנה דומה, כל עוד השאריות הטעונות באנטיגן או הנוגדן באתר הקישור תואמות (לא דחייה אלקטרוסטטית). תוארו נוגדנים הטרוקליטים בעלי אתרי קישור שיכולים להכיל שינויים בחומצות אמינו באנטיגן הגורמים לעלייה של מספר סדרי גודל בזיקה הקישורית. היו מחקרים מפורטים רק על כמה זוגות אנטיגן-נוגדנים, אך ניתן להחדיר את התוצאות כדי להבין תגובתיות צולבת וסגוליות במבחנים אימונו.


מודול 1: ביולוגיה סינתטית ודוגמה מרכזית

ההפטן יהיה מחובר למולקולת הנשא, ולהפטן צריך להיות האפיטופ.

נדרש אפיטופ בהאפטן. מהן האסטרטגיות השונות שיש לעלות בהן

עיצוב ההפטן? האסטרטגיה הראשונה באמת לא הייתה השיטה האנלוגית של מצב המעבר. ה

האסטרטגיה הפשוטה ביותר (אסטרטגיה אנלוגית של מצב מעבר) הייתה שאתה מכיר את מצב המעבר,

ליצור אנלוגי למצב מעבר, לחבר אותו לחלבון וליצור את החד שבטי

נוגדנים. אבל אלה לא היו המחקרים הראשוניים שנעשו.

כל הנוגדן הקטליטי הזה התגלה בחוף המערבי בקליפורניה

במיוחד במכון שנקרא Scripps Research Institute, שבו שני מדענים ריצ'רד

לרנר ופיטר שולץ פיתחו טכנולוגיה זו על נוגדנים קטליטיים.

אז, הדוגמאות הראשונות התבססו על ייצור האתר הקטליטי בנוגדן, מכיוון

לכל אנזים יש אתר קטליטי. אתר קטליטי זה מכיל שאריות חומצות אמינו המסייעות פנימה

עושה את התגובה.. באתר הקטליטי של כימוטריפסין, הטריאדה הקטליטית מורכבת מ

סרין, היסטידין ואספרטט.

אז אם אתה יכול ליצור אותם באופן מלאכותי במיקום הנכון, אז אתה יכול ליצור נוגדן

אשר יזרז כמו כימוטריפסין. אבל ליצור שלוש חומצות אמינו שונות ב

עמדות מעוצבות זה ממש קשה. אז, אנשים הלכו על הפקת רק פעיל אחד

חומצת אמינו באתר, המעורבת בקטליזה. אז, הטכניקה הראשונה שבה נעשה שימוש הייתה

בעצם יצירת האתר הקטליטי שיזרז את התגובה. אני חושב שאם אתן

לדוגמה, אז זה יהיה הרבה יותר ברור.

ראה שיש מולקולה: חלק ניטרו פניל ​​עם פלואור בפחמן הבנזילי ואז

יש β-מימן. והמימן הזה די חומצי כי יש קבוצת קרבוניל

מחובר אליו. אנחנו יודעים שאם אני רוצה ליצור קשר כפול כאן, אני בהחלט אוסיף א

בסיס. מנגנון התגובה הוא שהבסיס מופשט את המימן וה-C-H

זוג אלקטרוני קשר הולך לכאן והפלואור עוזב. אז זה המנגנון הפשוט. זה

לא ציינו את R, כי לפעמים R עשויה להיות קבוצה שהיא מאוד רגישה אליה

בסיס. אז, אתה לא יכול להשתמש בבסיס במקרה זה כדי לגרום לביטול הזה, אבל אנחנו יודעים את זה

אנזימים עובדים ב-pH כמעט נייטרלי, אז זה יתרון נוסף של נוגדן קטליטי

במקום בסיס (שיכול לעשות חיסול זה), האם נוכל ליצור נוגדן קטליטי

שגם יעשה את תהליך החיסול הזה? זה יהיה מאוד שימושי כי זה יהיה

במצב קל מאוד. כמובן, זו דוגמה שאינה אלא שהם רצו

יש הוכחה לקונספציה שכן זה אפשרי. אתה יכול ליצור את חומצת האמינו המסוימת

אחראי על קטליזה באתר הקטליטי שהוא האתר הפעיל.

אם יש לי את האנטיגן שפולש למערכת שלנו, נניח שלאנטיגן יש הרבה אמינו

חומצות כמו ליזין.. פני השטח שלו יהיו מלאים בליזינים אשר יהיו טעונים חיובית ב

pH פיזיולוגי. עכשיו, אם נוצר נגדו נוגדן, אז אנחנו בהחלט יכולים להניח

שהנוגדן חייב להיות כזה שהוא חייב להיות מסוגל לזהות את האנטיגן הזה. כך ה

הנוגדן חייב להיות כזה שיש לו הרבה קבוצות קרבוקסילטים. כי רק אז יהיה

תהיה אינטראקציה עם NH3 plus, אחרת אולי לא תהיה הכרה ביניהם

האנטיגן והנוגדן.

לפיכך להכרה פורה, אם לאנטיגן יש הרבה מטען חיובי על פני השטח,

לנוגדן יהיה הרבה מטען שלילי על פני השטח שלו כאשר הוא נקשר. באופן דומה, אם האנטיגן

יש הרבה טבעות ארומטיות, אז לנוגדן יהיו גם טבעות ארומטיות כי זה יהיה

נותנים לך אינטראקציות הערימה π-π. אז, אלה כמה דברים מאוד פשוטים שאיתם אתה יכול

לחזות את המבנה הסביר של הנוגדן בהתאם למבנה האנטיגן.

עכשיו, במקרה הזה זכור שהאנטיגן שבו אתה משתמש הוא בעצם התגובה שלך

מצע. אז בעצם אני רוצה ליצור נוגדן שהוא חלבון במקום הבסיס,

לחלבון יש בסיס במיקום שבו נמצא המימן.

אם לחלבון יש בסיס שנוצר כאן במניפולציה, אז אותה תגובה תהיה

להתרחש, כי מה שאתה צריך זה בסיס בסמיכות למימן. מולקולה זו

נקשר לנוגדן הזה שהוא גם מאוד חשוב בשבילו פרמטר מחייב צריך להיות שם

שהוא קושר והבסיס נמצא ממש מול המימן. אז עכשיו הבסיס יופשט

המימן ותהליך החיסול יתרחשו.

עכשיו, זה אומר, מה אתה צריך לעשות? כשאתה מעצב את ההפטן, אתה צריך לחשוב כך

איך אני יכול ליצור מרכז בסיסי באתר הקטליטי. כבר אמרתי לך שאם הנוגדן הוא

מטען חיובי, אז אתה מקבל קרבוקסילאט שלילי בנוגדן. עכשיו, כאן אתה רוצה א

קבוצה בסיסית. מהי קבוצה בסיסית בחלבון ב-pH ביולוגי? לפעמים אנחנו חושבים שה

קבוצות בסיסיות הן ארגינין, ליזין וכו'.

אבל הבעיה עם הרעיון הזה היא שב-pH הביולוגי, ליזין קיים כ-NH3 פלוס

הזוג הבודד שלו כבר לא זמין באופן דומה ארגינין יהיה נוכח גם בחיוב

חומצה מצומדת טעונה. אז, הם אינם בסיסים במערכת הביולוגית (ב-pH 7.2). לכן,

מהם הבסיסים במערכת הביולוגית? בסיס הוא משהו שיש לו עודף

אלקטרון, או הזוג הבודד או שהוא יכול להיות מטען שלילי כמו OH מינוס.

איזו שארית חומצת אמינו קיימת כמטען השלילי בתנאים ביולוגיים? האמינו

חומצות שיש להן שרשרת צד קרבוקסילית כי חומצה קרבוקסילית ב-pH ביולוגי תתקיים כ

קרבוקסילאט כמו גלוטמט או אספרטאט קיים בתור האניון כך שזה מקור הבסיס שלך.

אז, אם זה אומר שאני צריך ליצור קרבוקסילאט באתר הפעיל, איך אני יכול לעשות את זה? לִרְאוֹת

כאן כתוב אם יש לי הפטן כזה שבו שמתי כאן NHMe פלוס, זה אומר, ה

להפטן יש מטען פלוס איפשהו באמצע (היכן שהיה מחובר המימן).

אז, יש לי מטען חיובי כאן. אני שומר על הטבעת הארומטית הזו שלמה דברים אחרים פחות או יותר

שלם רק אני צריך לחבר את חלבון הנשא הגדול. אז, עד לנקודה זו הוא ההפטן שלך

ואז אתה מחבר אותו לחלבון זה ההפטן. בעיצוב ההפטן, תבחינו בכך

החלק הזה לא משתנה. הסיבה לכך היא שהחלק הזה ייצור כאן חומצת אמינו ארומטית נוספת

מה שיסייע בזיהוי ולכן לקבוצת ניטרו פניל ​​זו יש אינטראקציה מייצבת על ידי π-

הַעֲרָמָה. וה-NHMe פלוס הזה יפיק כאן קרבוקסילאט כדי לקבל את האנטיגן הזה-

אינטראקציה מייצבת נוגדנים. בדיוק זה נעשה.

אז, מולקולה זו הוזרקה לעכברים, והנוגדן המונוקלוני בודד. וכל אחד

הייתה כאן קבוצה ארומטית המייצבת את קבוצת הניטרו פניל ​​והיה לה קרבוקסיל

קבץ בדיוק איפה שרצית, ואז זה עבר תגובת חיסול כרצונך. לכן,

זו אחת הדוגמאות הראשונות לנוגדן קטליטי, אבל שוב אני חוזר, שזה לא ה

גישה אנלוגית למצב מעבר, זוהי גישה המכוונת את הדור של

שאריות קטליטיות בנוגדן.

כעת, נעבור לדוגמאות אחרות. הרגע אמרתי לך שזו האסטרטגיה הראשונה שכוללת

יצירת שאריות קטליטיות. נתתי לך דור של קרבוקסילאט. באופן דומה אם

בתגובה כלשהי, אתה רוצה ליצור מטען חיובי (משהו כמו NH3 פלוס), אז

אתה צריך להשתמש בקרבוקסילאט בהפטן, וזה בדיוק הפוך.

הגישה הבאה היא הגישה האנלוגית של מצב המעבר. והתגובה הראשונה שניסתה

היה הידרוליזה של אסטר. הנה זה X נניח שה-X הזה הוא OMe שאנחנו שוקלים

הידרוליזה אלקלית של אסטר. עכשיו, זה נקרא גם ספוניפיקציה (אסתר בסיסי

הִידרוֹלִיזָה). כעת, נדון כאן במנגנון של הידרוליזה אסטר על ידי בסיס. נניח זה

הוא הבסיס שלך. אז, הבסיס תחילה תוקף ויוצר מה שנקרא טטרהדרלי ביניים זה

הוא תווך טטרהדרלי. וזהו הצעד הקובע את הקצב שלך, ההתקפה הזו של

נוקלאופיל על הפחמן הקרבוניל. זוהי תגובה דו-מולקולרית, שתי מולקולות הן

מעורב כדי ליצור את הביניים דרך מצב המעבר.

והשלב הבא הוא O מינוס זה חוזר והקבוצה העוזבת הזו עוזבת. אז אתה מקבל את

מוצר שעבר הידרוליזה. זה Y, נניח שה-Y הוא OH מינוס אז תקבלו את החומצה הקרבוקסילית.

כלומר, בהידרוליזה של מערכת אציל, אסטר עובר דרך תווך טטרהדרלי

הביניים הוא זה הקרוב ביותר למצב המעבר. וכך כשאני עושה את

בעיצוב hapten, אני יכול לקחת את הביניים ולראות איזו מולקולה דומה לזה

ביניים החומר הביניים יציב, כי אם הוא לא יציב, אז אף אחד לא יוכל לבודד

זֶה. אתה צריך להבין שברגע שזה הופך להיות O מינוס, זה מאוד חולף זה מגיע

גב ו-X עלים. אז, אתה לא יכול לקחת את זה במבחנה ולאטום אותו וזה יעשה

להישאר לנצח זה לא נכון, זה גם חולף.

אז מה שאתה צריך זה מולקולה יציבה שנראית ככה זה אומר שאתה צריך להיות א

מולקולה שזה בגלל שחומר הביניים הזה הוא טטרהדרלי שנית, צריך להיות לו שלילי

מטען על האטומים החיצוניים. אז מה שאתה צריך זה קבוצת R שלך שאמרתי שלא מפריעים

קבוצת R כי בהתאם לקבוצת R, הפרמטרים המחייבים שלך נקבעים. מה

אתה עושה זה לקחת פוספונט.

ראה בעצם בפוספונט, זרחן מחובר ישירות לפחמן. P מחובר ל-O

(קשר כפול), ו-O מינוס, OR ו-R (קשר יחיד). זוהי מולקולה יציבה. עַכשָׁיו,

תסתכל על המבנה של חומר הביניים הטטרהדרלי והפוספונט במקום פחמן,

מה שיש לך זה זרחן, אבל זה טטרהדרלי. וזה גם קיבל שלילי

נטען כמו פחמן O מינוס, יש לך זרחן O מינוס. אז, במקום פחמן, אתה

יש רק זרחן, שהוא רק מעט מגושם יותר מפחמן זה ההבדל היחיד.

הבה ניקח דוגמה. זה A, שם זה האסטר. אתה רוצה לבצע הידרוליזה, באמצעות

ספינינג רגיל באמצעות OH מינוס. אז זהו חומר הביניים הטטרהדרלי, ובזה

ביניים טטרהדרלי, זה מגיע לכאן, והקבוצה הזו עוזבת את הקבוצות האלה. אז אתה

קבל את החומצה הקרבוקסילית ואת הפנול המתאים.

במקרה זה, הפנול הוא חלק האלכוהול אז זה המנגנון. זה שלך

ביניים. אז מה יהיה הפטן שלך? ההפטן הוא החלק הזה שאתה לא משנה

שוב אני חוזר על כך שהחלק הזה נשאר אותו הדבר. עכשיו במקום פחמן, אתה לוקח א

phosphonate P קשר כפול O, O מינוס והחלק השני נשאר זהה. הדבר היחיד הוא

שדרך ה-R הזה מצמידים אותו למקשר ואז לחלבון..

אז זהו ההפטן, הוא דומה בצורה מושלמת את הביניים והבינוני קרוב ל

מצב המעבר. אז אם אתה יכול ליצור נוגדן שמזהה את ההרכב הזה, אז

זה הולך לזרז את ההידרוליזה של התרכובת הזו כך שזה מאוד פשוט, והם

נניח שאתה רוצה לעשות הידרוליזה של אמיד כמו כל הפרוטאזות האלה שמעבירים את האמיד להידרוליזה

אגרת חוב. אתה יכול לעשות את זה עם אלקלי. אז אם אתה מוסיף אלקלי, שוב יש לך את הטטרהדרל הזה

ביניים, ואז מתמוטט הביניים הטטרהדרלי, וזה כבה, ואתה מקבל

הקרבוקסילאט והניטרו אמין. אתה רוצה נוגדן קטליטי כדי לזרז את התגובה הזו.

אז, עכשיו אתה מייצר את ההפטן. כאן במקום פחמן, יש לך חנקן.

אז, זה חנקן, צמוד לחנקן זה זרחן. זה נקרא פוספורמידיט.

אז זה מאוד פשוט התגובות לא מאוד קשות. התגובות כרוכות בעצם

סינתזה של נוגדנים קטליטיים להידרוליזה של אמיד או להידרוליזה של אסטר.

הם עשו גם הידרוליזה של קרבונט.

אתה יכול לומר שאדוני התגובות האלה די קלות, אבל כפי שאמרתי במקרה האמיתי, אתה

עשויות להיות קבוצות מסוימות שיגיבו בתנאים אלה. זה מאוד מתון כאשר אתה משתמש

הנוגדן הקטליטי. והדבר השני הוא שמכיוון שמדובר בתגובות כמו אנזים, ה

גם מספר המחזור יהיה גבוה מאוד בניגוד להידרוליזה בתנאים הבסיסיים

(סינון), גם מספר הסיבובים גבוה מאוד.

כעת, הגענו לתגובות קשות יותר. אתה יודע שחלק מחומצות האמינו הן

חיוניים, חלקם חומצות אמינו לא חיוניות. חומצות אמינו חיוניות אומר שאתה צריך לתת

אותם מבחוץ. חלק מהמיקרואורגניזמים, יכולים ליצור חומצת אמינו מסוימת כמו

פנילאלנין שאיננו יכולים לייצר פנילאלנין חייב להגיע מבחוץ.

כעת, הביוסינתזה של פנילאלנין מעט מורכבת, אבל לקחנו רק חלק

שלבי ביניים שבהם מעורבת פנילאלנין, ביוסינתזה. זוהי מולקולה שהיא

הנקראת חומצה כוריזמית. יש דרך ביוסינתטית כלשהי שדרכה נמצאת מולקולה זו

אנזים הממלא תפקיד מרכזי הוא הביוסינתזה הזו היא מוטאז כרוסמיים. אבל בעצם, זה

הוא כוריזמט, כי כל החומצות הללו נמצאות למעשה בצורת הקרבוקסילאט כך

תמיד יש לך גלוטמט, אספרטאט. אז זה יהיה chorismate mutase שהוא ידוע בתור

מוטאז כי בעצם זו תגובת איזומריזציה שבה השלד משתנה

איזומריזציה פירושה שהנוסחה המולקולרית של אלה זהה לזה. אז זה חייב להיות סוג של א

אז תגובת איזומריזציה זו נעשית על ידי chorismate mutase mutase פירושו שבו

שינויים בשלד. השלד נראה שונה לחלוטין ממה שהיה שם. עכשיו, אם אתה

רוצה לעשות את התגובה הזו בצורה כימית, אתה יכול לעשות את זה אבל אתה צריך לחמם אותה בחום גבוה מאוד

טֶמפֶּרָטוּרָה. זוהי דוגמה לתגובה סיגמטרופית. ספציפית זה נקרא [3,3]

תגובה סיגמטרופית. באלה, שני הקצוות של קשר σ המחדש נודדים שלושה אטומים.

אם אתה מסתכל על כל אלה, הקשר הסיגמא שנשבר הוא זה ואז זה יהיה

מספור כפי שמוצג. אז, זה הופך ל-3 וזה גם 1, וזה 2 וזה 3. אז,

בסופו של דבר הפחמנים ה-3 ו-3 מתחברים אחד עם השני, אז בגלל זה קוראים לזה

נקרא תזוזה סיגמטרופית [3,3].

זו לא הגיאומטריה בפועל שדרכה מתרחשת התגובה. הגיאומטריה בפועל

מוצג כאן. הוא מקבל צורה של משהו כמו סירה הפוכה. ואז יש לך את זה

חמצן, יש לך את הפחמן הזה, ואז הקשר הכפול, וה-CO2 מינוס הזה, והנה כפול

במהלך התגובה, המולקולה תופסת את הגיאומטריה הזו. אתה יכול לטעון כי הפחמן

אטומים מציגים את 3, 3 המיקומים די רחוקים זה מזה, איך הם מגיבים זה עם זה?

אבל במבנה הזה (שהוכח), אתה יכול שאין בעיה כזו. אז זה ה-O

ואז הקשר הכפול הזה וזהו מינוס CO2, והנה יש לך מינוס CO2. ולכן כאשר

התגובה מתרחשת, החץ הולך כך, יש לך מצב מעבר שייראה

אז, זה ה- שלך זה החמצן, זה הקשר הכפול, זה ה-CO2 מינוס, ו

קודם לכן היה כאן קשר כפול וקשר כפול שם, והיה כאן OH.

אז, עכשיו, התגובה עוברת במסלול הזה כפי שמוצג. אז מה שיש לך זה חמצן, ואז אתה

יש את זה שמזהה קרוב לכיסא. אם אתה מסתכל על העמדה הזו, פחות או יותר כמו כיסא. אז זה

הוא מצב מעבר דמוי כיסא שמעורב בתהליך הזה, וזה נכון לגבי כולם [3,3]

תגובות סיגמטרופיות הן עוברות דרך כיסא כמו מצב מעבר. דוגמאות הן Cope

סידור מחדש, סידור מחדש של Claisen וכו'.

כעת, אנשים קודמים חשבו שתגובות פריציקליות מתרחשות על ידי חום או על ידי אור.

אנשים נהגו להאמין שלא ניתן לזרז תגובות פריציקליות. הם לא מושפעים מ

זרזים. אבל הנה אנזים chorismate mutase שעושה את הסידור מחדש מהר מאוד

טמפרטורת החדר אתה לא צריך לחמם אותו. אז, זה למעשה שבר את המיתוס הפריציקלי

ניתן לזרז תגובות. איך האנזימים מזרזים אותו? בעצם האנזים עוזר

המולקולה לאמץ קונפורמציה שדרכה מתרחשת התגובה.

האנזים עוזר למולקולה להיקשר, לאמץ מבנה שדרכו התגובה

מתרחש. אז, אם אתה רוצה ליצור נוגדן קטליטי כדי לזרז את התגובה הזו, מה

אתה צריך לעשות מצב מעבר כמו מולקולה שהיא יציבה ככה. ראה זה ה

מצב מעבר שעליו אנחנו מדברים יש OH כאן קודם זכרו שיש OH

כאן בחומצה כוריסמית, אז דרך ה-OH הזה, אתה מחבר אותו ל-למקשר. המקשר היה א

תרכובת דיאזו ודרך תרכובת הדיאזו, אתה מחבר את החלבון בגלל דיאזוניום

מלחים נוטים לתקוף ועלי החנקן.

אז, על ידי זה אתה יכול לצרף את חלק החלבון שלך. אז בעצם מה עשית? יש לך

יצר מולקולה שנראית כמו מצב המעבר, אבל זה יציב אתה מסנתז את זה

מולקולה ובאמצעות OH זה, אתה מחבר אותה לחלבון הנשא עכשיו אתה מייצר קטליטי

נוגדן והנוגדן הזה הצליח מאוד שהנוגדן זירז את הכוריזמט הזה

תגובת מוטאז. חומצה כורימית עוברת לחומצה פרפנית. זהו האמצעי עבור

סינתזה של פנילאלנין ולכן זהו שלב קריטי מאוד. מכיוון שזו חומצת אמינו חיונית, אז

זה צריך לבוא מבחוץ. השאלה היא איך הצמחים או המיקרואורגניזמים יוצרים

פנילאלנין? אז זה המסלול.

אז, חומצה כוריזמית מתארגנת מחדש לחומצה הפרהפנית, אז יש דקרבוקסילטיבי

התייבשות אבל כאן OH היא קבוצה עוזבת גרועה, ולכן היא הופכת לפוספט, כך

עלים וזה נותן לך תרכובת המכילה את ה-CO CO2H הזה (חומצות α-keto). מתי

נקרא עוד קצת כימיה של קו-אנזים, נראה שחומצות α-keto אלו יכולות להיות

הומר לחומצות אמינו. אז זה הסיפור של פנילאלנין וזה בא בגלל

התגובה האחרונה שאני הולך לדון בה היא כרוכה בתגובות שאינן מוצדקות

תגובות שאינן מתרחשות בתנאי תגובה אורגניים סטנדרטיים. הנה אתה יכול

לאלץ את התגובה על ידי נוגדן קטליטי ללכת בדרך לא מועדפת. איך זה

בוא ניקח את הדוגמה הזו, זה פניל ​​עם תחליף כלשהו, ​​ואז CH2CH2 ו-

אפוקסיד ואז האפוקסיד מחובר בסופו של דבר לקבוצת הידרוקסיל.

עכשיו, אם אתה מוסיף קצת חומצה, זה האפוקסיד יהיה פרוטוני וברגע שהוא יופץ,

מכיוון שהאפוקסידים הם מולקולה מאומצת, הם ייפתחו. הפתיחה שלהם נעזרת בכך

נוקלאופיל סמוך שהוא OH. אז, עכשיו יש לך שני מצבים של פתיחה מחדש איפה על ידי

OH יכול לתקוף כל אחד משני הפחמנים המעורבים בטבעת האפוקסיד בעלת שלושת האיברים.

אחד נקרא 5-exo-tet. מה זה טט? טט אומר שאתה תוקף על פחמן טטרהדרלי,

כי אלה הם פחמן טטרהדרלי sp3

הכלאה, אז טט. למה זה נקרא 5-exo? זֶה

פירושו, כאשר הוא תוקף את זה, מה שאתה עושה הוא טבעת של 5 חברים, אז זה 5.

וכל האפוקסיד שלך נמצא מחוץ לטבעת שנוצרת, אז בגלל זה קוראים לזה

האפשרות האחרת שבה הזוג הבודד תוקף את הפחמן הזה, עכשיו כל הקשר הזה שמכיל

האפוקסיד הופך לחלק מהטבעת, אז זה ייקרא אנדו, אבל שוב אתה תוקף

לפחמן טטרהדרלי, אבל אתה עושה טבעת בת 6 איברים, אז זה נקרא 6-endo-tet.

ישנם כמה כללים הנקראים כללים של בולדווין (הוצע על ידי סר ג'ק אי. בולדווין) השולטים

תגובות המחזוריות הללו. אם תעשה את התגובה הזו, תראה שזה המוצר אשר

נוצר בגלל שהחוקים של בולדווין אומרים ש-5-exo-tet מועדף ו-6-endo-tet הוא

אז, במבחנה, אם אתה עושה את התגובה הזו והריאגנט הכימי המשמש הוא חומצה, כמו

קצת חומצה לואיס, תקבל את המוצר הזה בתור המוצר העיקרי אבל אם המטרה שלך היא לייצר

התרכובת האפשרית האחרת, אז השאלה היא איך להפוך תגובה לא מועדפת למועדפת?

אז, מה שנעשה זה שכאשר OH זה תוקף בתגובה המועדפת שהיא

חלק מקשר ה-C-O הזה נשבר כעת אז זה יהיה δ- והחמצן הזה יהיה δ+ אולי אני

יכול לצייר את מצב המעבר כך שהוא δ- ואז מה שיש לך זה חמצן זה חצי

קשרים (אלה לא נוצרים במלואם) וזו הטבעת הארומטית והיא תהיה δ+. עכשיו אם

אתה יכול לחקות את זה עם מולקולה אז זה יהיה ההפטן שלך, ועם ההפטן הזה, אם אתה

יכול ליצור נוגדן קטליטי ולתת אותו למערכת הזו, אז זה יעשה את התגובה הזו (6-

אז לבסוף הם יוצאים עם מולקולה שהיא מולקולת N-oxide. עכשיו, תראה את זה

מולקולה ונסה לבדוק כאן, ראה מה שאתה צריך זה פחמן שאולי אינו פחמן,

יכולים להיות לך אטומים שונים, אבל זה צריך להיות מחובר למעין מטען שלילי

חַמצָן. במקום הפחמן יש לך חנקן כאן ויש לך O מינוס כאן.

אבל מה שהיית צריך זה מרכז δ+ בפחמן הבא ואתה רוצה מינוס בחמצן.

כעת, מכיוון שהחנקן הזה טעון חיובי N-אוקסיד, אז בגלל השפעה אינדוקטיבית, זה יעשה זאת

ליצור δ+ על הפחמן הסמוך כפי שמוצג. אז, עכשיו אם תסתכלו על זה ועל זה,

הם דומים זה לזה. ראה זה טטרהדר, כלומר טטרהדרל, יש לזה א

מטען שלילי, זה המטען השלילי וזה המטען החיובי והחיובי הזה

מטען נוצר על ידי אפקט אינדוקטיבי ו-R זה מנוצל לחיבור החלבון.

אז, אם אתה יכול ליצור נוגדן קטליטי נגד זה, אז זה יפעל כזרז

תגובה לא מועדפת ובסופו של דבר אתה מקבל את המוצר הזה. למעשה, זה נעשה וזה היה א

דוגמה מאוד קלאסית והיא הראתה את הכוח של נוגדן קטליטי לעשות תגובות לא מועדפות.

ישנן עוד דוגמאות רבות לתגובות לא מועדפות על ידי שימוש בגישה של נוגדנים קטליטיים.

אנחנו לא מכירים שום גישה אחרת שבאמצעותה אתה יכול לקבל תגובה שלילית לתוך א

תהליך מועדף. אז, אני חושב שזה מסתיים ההיבט הזה של ביולוגיה סינתטית שכולל את


אַנְטִיגֵן

אַנְטִיגֵן הוא כל חומר או מולקולה שיכולים לעורר תגובה חיסונית בבעל חיים כולל בני אדם. אנטיגן הוא בעצם כל דבר שזר לגוף ואשר יכול להגיב ספציפית עם נוגדן. הבנה של המאפיינים הבסיסיים של אנטיגנים ו/או פתוגנים המעוררים תגובות אימונולוגיות בגוף חיונית לנו לדעת כיצד מתרחשת תגובת אנטיגן-נוגדנים בפועל. זה גם עוזר לנו לדעת מה מרמזת התגובה המורכבת הזו (כלומר תגובת אנטיגן-נוגדנים) במונחים קליניים. אנטיגנים מורכבים ממיקרואורגניזמים כמו וירוסים פתוגניים, חיידקים, פטריות וטפילים או תולעים והלמינת. הם עשויים לכלול גם חלבונים, גליקוליפידים, פוליסכרידים וכימיקלים מזיקים, חומרים או מולקולות המשתחררים על ידי כל אחד מפתוגנים אלה, ואשר המערכת החיסונית של האורגניזם המארח מחשיבה כמולקולות שאינן עצמיות. באימונולוגיה של השתלות שבהן שתל או איברים מושתלים ממארח ​​אחד למשנהו, מערכת החיסון המקבלת (במיוחד במקרה של תאומים לא זהים) יכולה מתישהו לראות את הרקמות או התאים המושתלים כאנטיגנים מכיוון שהם עשויים להכיל כמה סמנים שאינם זהים. -ההרכב האימונולוגי של המקבל העצמי רואה כמולקות 'לא-עצמי'. עם זאת, לא כל המולקולות הזרות החודרות לגוף מסוגלות לעורר תגובה אימונולוגית שמובילה לייצור נוגדנים.

נְקִישָׁה פה לקניית ספר לימוד אימונוולוגיה

אנטיגנים המעוררים ייצור של נוגדנים על ידי מערכת החיסון נקראים בדרך כלל אימונוגנים. כל החומרים האימונוגניים הם תמיד אנטיגני כי הם מסוגלים להגיב ולהיות מזוהים על ידי נוגדן ספציפי. עם זאת, אנטיגנים מסוימים (במיוחד אלה בעלי משקל מולקולרי נמוך) אינם אימונוגניים בטבעם למרות שהם עשויים להפגין תכונות מסוימות של אנטיגן ונאמר שהם אנטיגנים. חומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך ושאינם אימונוגניים כשלעצמם אך יכולים להפוך לאימונוגניים כאשר הם מחוברים למולקולת נשא כגון חלבון (שהינו אימונוגני) נקראים בדרך כלל מתרחשתרופות עלולות לפעמים להפוך לאימונוגנים כאשר הן מעוררות תגובות אלרגיות אצל המארח הנוטל אותן. חומרים רבים בעלי חשיבות ביולוגית וכימית כמו תרופות, הורמונים סטרואידים והורמונים פפטידים יכולים לשמש גם כהפטנים. דיניטרופנול (DNP), תרכובת אורגנית היא דוגמה טיפוסית להפטן. הביטויים אנטיגן ואימונוגנים משמשים לעתים קרובות לסירוגין. אימונוגניות היא היכולת של חומר לעורר תגובה חיסונית (הן חסינות הומוראלית והן חסינות מתווכת תאים), ותופעה זו מוצגת בדרך כלל על ידי אימונוגנים. אנטיגניות מצד שני, היא תכונה של אנטיגן המאפשרת לו להגיב ספציפית עם תוצר התגובה החיסונית הספציפית (כלומר, נוגדנים או קולטנים של תאי T). למרות שהם קשורים ולעתים קרובות מבולבלים בדיונים אימונולוגיים, אימונוגניות ואנטיגניות הם שני מונחים ייחודיים עם תכונות ותפקודים אימונולוגיים משתנים בכל הקשור לאנטיגנים. במונחים אימונולוגיים, אנטיגנים מתייחסים בדרך כלל ל"חומרים שיכולים להגיב ספציפית עם קולטן הנוגדנים של תאי B אוֹ תא T קוֹלֵט כאשר מורכבים או משולבים עם מולקולות היסטו-תאימות עיקריות (MHC).

לקריאה נוספת

ויליאם E.P (2003). אימונולוגיה בסיסית. מהדורה 5. ליפינקוט וויליאמס ווילקינס, ארצות הברית.

סטיבנס, כריסטין דורסטיין (2010). אימונולוגיה קלינית וסרולוגיה. מהדורה שלישית. חברת F.A. Davis, פילדלפיה.

Silverstein A.M (1999). ההיסטוריה של האימונולוגיה. ב-Paul, WE (עורך): Fundamental Immunology, מהדורה רביעית.ליפינקוט וויליאמס ווילקינס, פילדלפיה, ארה"ב.

פול W.E (2014). אימונולוגיה בסיסית. מהדורה שביעית. ליפינקוט וויליאמס ווילקינס, ארה"ב.

Male D, Brostoff J, Roth D.B and Roitt I (2014). תוֹרַת הַחִסוּן. מהדורה שמונה. Elsevier Saunders, ארה"ב.

לוינסון וו (2010). סקירה של מיקרוביולוגיה ואימונולוגיה רפואית. מהדורה שתים עשרה. חברות מקגרו-היל, ארה"ב.