Эволюция суперсемьи иммуноглобулинов. При рассмотрении вопроса об эволюции антител привлекает внимание несколько фактов: все молекулы представителей суперродины иммуноглобулинов (антитела, ТКР и ВКР, антигены МЧС I и МНС II классов, ряд молекул адгезии) имеют доменную структуру (V-и С-домены) и статистически достоверную гомологию аминокислотных остатков известным иммуноглобулинам. Кроме того, некоторые белки этой суперродины имеют однодоменну структуру (Thy-1 антиген, Ро-белок миелина, 2-микроглобулин). Структуры, подобные однодоменних белков суперродины иммуноглобулинов, встречаются на самых низких ступенях эволюционной лестницы - в простых и даже у некоторых бактерий и дрожжей. Однодоменные белки в самом начале эволюционного развития функционировали как межклеточные лиганды, контролировавшие межклеточное контакт и митотическую активность. Увеличение массы органов и количества тканеспецифической белков осложняли функцию белков суперродины иммуноглобулинов, что обусловило возникновение их многообразие и значительного усиления их рецепторных функций.

 

V-и С-домены, очевидно, образовались из одного общего предшественника, структура которого подобна антигена Thy-1 и к антигенам гистосовместимости I и II классов позвоночных. Древнейшим есть домен С2, который, очевидно, эволюционировал в двух направлениях - С2-У2-У1 и С2-С1. Белки с доменами С2 обнаружены в различных тканях губок, моллюсков, членистоногих, и они подобны NCAM, NgCAM, KIR позвоночных. Некоторые из них (VDV моллюсков, гемолин и пероксидазин насекомых) продуцируются гемоцитов и имеют защитные функции. Ряд белков с доменами типа V2 - белок моллюсков FREP, преципитувальний белок некоторых паразитов и белок насекомых амальган с доменами V2 и С2 отношения по защитным функциям не имеют, но могли быть родоначальниками для Т-клеточного рецептора и отдельных иммуноглобулинов. В результате дупликации первичного гена и транслокационный перестроек гены V-и С-доменов образовались на одной хромосоме, что обусловило возникновение багатодоменних белков - гомо-и гетеродамерив с определенной специализацией, в которых V-домены совместное распознают определенные лиганды. Первичными лигандами рецепторов суперродины иммуноглобулинов были разные аутологичные белки, потомки которых частично сохранились на лимфоцитах как вспомогательные рецепторы лимфоцитов (CD4, CD8 и др.)., Оказываются на предшественниках Т-и В-лимфоцитов в процессе их дифференцировки и входят где состав антигенрозпизнавальних структур примитивных Ту8 - и В1-лимфоцитов и состав антител низших позвоночных. Предполагают, что предками Т-клеточных рецепторов и иммуноглобулинов были рецепторы-димеры клеточных мембран, состоявшие из V-и С-доменов и сформировали антагензвья зувальни участка. Последние были способны распознавать небольшие детерминанты - примитивные антигены гистосовместимости. Это подтверждается родством С-доменов иммуноглобулинов, Т-клеточного рецептора, антигенов I и II классов гистосовместимости одновременная их появление в ходе эволюции (в хрящевых рыб) и особенностями дифференцировку Т-клеток. Основная функция предков Т-клеточных рецепторов и иммуноглобулинов - метки «своего». С-домены Т-клеточных рецепторов и иммуноглобулинов, очевидно, развились одновременно с V-доменами, когда С-и V-домены составляли уже один полипептидная цепь, и это прослеживается в иглокожих, способных к специфическому алотрансплантаци  ого отторжения.

 

Следовательно, вероятной основой для возникновения иммунной системы позвоночных является алоогенна гистонесумиснисть у беспозвоночных, контролирующей аллогенной паразитизм, мимикрию мечения «своего» ксеногенными патогенами и инбридинг. В оболочников обнаружено ингибиторные рецепторы к аутологичных антигенов гистонесумисности и пусковые рецепторы к чужеродным антигенам пстонесумисности. Подобную двойную систему рецепторов к антигенам МЧС и имеют Т-лимфоциты и естественные киллеры позвоночных, свидетельствует о возможной роли некоторых структур гистонесумисности беспозвоночных в формировании определенных звеньев иммунной системы позвоночных. Обнаружение в оболочников белков суперродины иммуноглобулинов с доменами V1 и С1 и характерной для МЧС Иа и МЧС Па последовательности позволили предположить, что генетический локус гистонесумисности беспозвоночных Fu / HC имеет родство с комплексом МЧС. Возможно, трансформированные с Fu / HC антигены МЧС и первоначально представляли аутологичные пептиды ПК, а затем начали презешувато и чужеродные пептиды Т-лимфоцитам. Поэтому в оболочников трансплантационные иммунные реакции приблизились к таковым у позвоночных, тогда как гуморальные реакции оболочников не вышли за пределы естественного иммунитета, но значительно усложнились.

 

Становления иммунной системы позвоночных связано прежде всего с изменением образа жизни и угрозой агрессии различных патогенов. Ранние позвоночные в результате появления у них органов дыхания, пищеварения, кровообращения стали чувствительными к агрессии патогенов. Размещение лимфоидных органов у основных возможных ворот инфекции имеет протективный характер. Механизмы естественной резистентности в такой ситуации не могли эффективно защищать организм от микроорганизмов, что способствовало формированию на базе определенных структур естественной резистентности оболочников зачатков адаптивной иммунного ответа у позвоночных. Вследствие дупликации и диверсификации зародышевых V-генов и их соматических мутаций появилось многообразие рецепторов лимфоцитоподобных клеток, обусловливает формирование самостоятельных клеточных линий лимфоцитов. Важную роль в закреплении клонального разнообразия лимфоцитов по принципу одна клетка - один рецептор и увеличение вариабельности самих рецепторов сыграл механизм соматического реаранжування V-генов с помощью RAG-1 и RAG-2, которые, как полагают, возникли из вирусных транспозазы-интегразы. В новых условиях резко уменьшается угроза аллогенного паразитизма, но возрастает вероятность бактериально-вирусной агрессии, что способствовало превращению антигенов гистонесумисности на поверхностные пептодопрезентувальни антигены МЧС и и МНС II классов, а их рецепторов - на рецепторы лимфоцитов. Таким образом, ТКР и ВКР образовались из рецепторов, потерявшие связь с антигенами гистонесумисности.

 

Преобразования с помощью аллельных полиморфизма мечения «своего» на антигены тканевой несовместимости обусловило синхронную перестройку иммунной системы-возникновение разнообразия рецепторов и специальных механизмов адаптации их к индивидуальных наборов антигенов гистосовместимости. Этому способствовали дупликации и возникновения различных генов и разделение V-генов Нитрон на V-, D-и J-сегмента и вторичное сбора данных кластеров. Этот процесс способствовал экспрессии в каждой клетке только одного варианта полипептидной цепи, соответственно рецептора одной специфичности и, как результат, - формирование клональной структуры лимфоцитов.

 

У беспозвоночных развивались домены, которые составляют основу опознавательных структур вариабельных и константных доменов Т-клеточных рецепторов и константных доменов МЧС. У позвоночных, за исключением млекопитающих, возникают домены иммуноглобулинов и распределение (дивергенция) начальных доменов ТКР, МЧС и легких цепей на различные типы доменов (вариабельны и константные домены иммуноглобулинов и др..). У млекопитающих происходит дивергенция доменов на классы и подклассы иммуноглобулинов. Количество V-генов позвоночных увеличивается по мере усложнения организации позвоночных. Это проявляется в увеличении изотопов и аффинности антител в процессе развития иммунного ответа у представителей, стоящих выше на филогенетическом ступени эволюционной лестницы. В примитивных позвоночных - круглоротых - в крови и некоторых органах обнаруживаются лимфоциты-и плазмоцитоподибни клетки. Количество последних после введения чужеродных эритроцитов увеличивается, и они производят аньгагензвьязувальни вещества, которые не принадлежат к иммуноглобулинам. Считают, что плазмоцитов продуцируют антагензвьязувальни компоненты комплемента. Однако ни генов иммуноглобулинов, ТКР, МЧС I и II, ни антител в сыворотке крови, ни белков, вызывающих реаранжування V-генов и транспортировки пептидов к антигенам МЧС, ни иммунной памяти у круглоротых не обнаружено.

 

Первые четко определены иммуноглобулины обнаружено в эволюционно более развитых хрящевых рыб. У них наблюдается синтез специфических антител с различными изотипов - IgH и IgL, ТКР обоих типов, МЧС I и МНС II классов, соматическое перегруппировки V-генов. Иммуноглобулины хрящевых рыб имеют эффективную специфичность и есть двух типов - с высокой (900 кД) и низкой (180 кД) молекулярной массой. Иммуноглобулины с высокой молекулярной массой состоят из пяти идентичных мономеров, соединенных дисульфидными связями. Н-цепи низко-и высокомолекулярных форм имеют сходный аминокислотный состав, серологическую специфичность, содержание углеводов и гомологичные по аминокислотному составу с Н-цепями IgM млекопитающих, их гены гомологичные за нуклеотадною последовательностью. Высокомолекулярное пентамерна форма иммуноглобулина гомологичная IgM млекопитающих. У костистых рыб выделяют несколько видов молекулярных форм иммуноглобулинов, но для большинства из них характерно наличие тетра-и мономерных форм IgM-образного иммуноглобулина. Н-цепь у отдельных видов рыб имеет различную молекулярную массу. Иммуноглобулины костистых рыб, несмотря на существование двух их форм и двух вариантов Н-цепей, относятся к классу IgM и гомологичные IgM млекопитающих. У костистых рыб впервые происходит разделение L-цепей на два типа по молекулярной массе - 22 - 24 и 26 кД (возможно, к-и 1-тапив). В некоторых случаях иммунный ответ рыб сопровождается формированием иммунной памяти, но в основном в слабой форме. По мере развития первичной и вторичной иммунного ответа у рыб аффинность антител не меняется и формируется мало изотопов иммуноглобулинов. Это свидетельствует о малом количестве V-генов, работающих, иммуноглобулинов и, соответственно, незначительное количество предетерминованих антигенспецифичних В-клонов. Однако наблюдается и значительный скачок в становлении иммунной системы по сравнению с круглоротыми, и в этом развитии, как предполагают, важную, а, возможно, основную роль играет горизонтальное переноса генов ретровирусами, в результате чего вирусные ретрогазы превратились в RAG-1 и RAG-2 (ферменты рекомбиназы, обусловливающие составления V-генов иммуноглобулинов и ТКР). Определенное значение имеет становление иммунной системы у хвостатых и бесхвостых амфибий. Хвостатые амфибии постоянно живут в воде и их иммунная система мало отличается от иммунной системы костистых рыб. Бесхвостые амфибии в процессе эволюционного развития живой природы впервые выходят на сушу и сталкиваются с большим количеством патогенных микроорганизмов. Это потребовало совершенствования защитных сил организма, что способствовало возникновению функционирующего костного мозга - источники В-клеток, формированию эффективной иммунной памяти, появление механизмов повышения аффинности антител и возникновению дополнительных изотопов иммуноглобулинов. Эти новые эффективные защитные факторы эволюционно закреплялись и совершенствовались в рептилий, птиц и млекопитающих. У амфибий преимущественно обнаружено три изотопа иммуноглобулинов: у всех видов - высокомолекулярный пентамер (900 кД), аналогичный IgM млекопитающих, а в некоторых обнаружены еще два изотипа - мономер IgY (очевидно, аналог IaG) и гексамеры IgX с молекулярной массой 80 кД. Характерно, что в состав молекулы IaY входят гликозилированного и негликозильовани Н-цепи.

 

У рептилий также выявлено три типа иммуноглобулинов - высокомолекулярный пентамер (900 кД), что серологически идентичный IeM млекопитающих, иммуноглобулин IgY с промежуточной молекулярной массой (175 кД) и иммуноглобулин с низкой молекулярной массой (120 кД) и низким содержанием углеводов (IgN). У птиц случается четыре типа иммуноглобулинов - высокомолекулярный пентамер (900 кД), который серологически идентичный IgM млекопитающих, иммуноглобулин IgY с молекулярной массой 175 кД и IgN - возможный аналог секреторного isa2 млекопитающих, который проявляется в различных секретах кур, плазмоцитах слизистых кишечника и имеет сходство по составом и последовательностью аминокислот. У уток обнаружены IgN, который составляет основную массу сывороточного иммуноглобулина.

 

Мономерные иммуноглобулины сыворотки крови характеризуются опсонизувальною активностью и высокой афинностью к антигенам сравнению с IgM. Их появление у позвоночных коррелирует с появлением иммунной памяти. IgE выявлены лишь у млекопитающих, начиная с сумчатых.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+