272: 分泌型抗体(Secretory Antibodies)

Author: Lauryn Brooks, Carolina Colón-Colón, Aayushi Patel, Asya Polat, David S. Goodsell Translator: 于 健(PDBj)


本文由Lauryn Brooks, Carolina Colón-Colón, Aayushi Patel和Asya Polat撰写和插图,是罗格斯定量生物医学研究所(Rutgers Institute for Quantitative Biomedicine)为本科生和研究生举办的为期一周的训练营的一部分。

生物的守护者

这里显示的是分泌型IgA,抗原结合域(Fab)为砖红色,固定域(Fc)为橙色和黄色,J链为紫红色,分泌片为紫色。该图包含两个结构:中心部分的原子级结构(PDB:6ue7)和Fab结构域的低分辨率结构(PDB:3chn)。
这里显示的是分泌型IgA,抗原结合域(Fab)为砖红色,固定域(Fc)为橙色和黄色,J链为紫红色,分泌片为紫色。该图包含两个结构:中心部分的原子级结构(6ue7)和Fab域的低分辨率结构(3chn)。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

不是所有的(antibody)都能对抗所有种类的感染。当你想到我们的免疫系统时,你可能会认为所有的战斗都是在血液中完成的,但事实上我们产生的大多数抗体是在保护身体的其他部分。这些抗体被称为分泌型抗体(secretory antibody),是我们对抗粘膜病原体(mucosal pathogen)的第一道防线。分泌型抗体有两种类型:分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulins A,sIgA)和分泌型免疫球蛋白MsIgM),在整个身体的粘膜保护中起着主要作用。值得注意的是,由于粘膜表面的大面积特性,我们每天在肠道中产生大约2-3克这种抗体。这些抗体是我们对粘膜病原体,如SARS冠状病毒2型(SARS-CoV-2)和肠道内细菌的免疫反应的关键。它们还在与肠道内共生细菌的有益互动中发挥作用。最近发表的研究表明,这些友善细菌通过与病原菌竞争菌落形成的场所、产生抑制性分子和准备我们的免疫防御来促进对感染的抵抗。

牢牢掌握

分泌型抗体具有特殊的结构,由于其独特的功能,使其能够承受肺、胃、小肠和大肠、胆道和泌尿生殖器官的恶劣环境。分泌型抗体是以典型的Y型结构的抗体为基础,加上一些独特的修饰来促进其功能。为了帮助识别病原体,分泌型抗体通常有很多臂膀:sIgA(见PDB条目3chn6ue7结构)由两个(或多个)Y形亚单位组成,sIgM含有五个Y形亚单位。这种大量的臂膀使它能够同时与病原体上的许多位点结合,增强相互作用。一个特殊的J链将它们固定在一起,链的两端有短的延伸,形成一个类似淀粉样纤维的β折叠排列,进一步稳定了整个组装。

向外排放

分泌型抗体在专门的蛋白质的作用下被送至适当的地方。在内质网或高尔基体中,高分子量的免疫球蛋白受体(immunoglobulin receptors)与抗体结合,帮助它们离开细胞。一旦到了细胞外,受体蛋白就会被裂解并释放出抗体。受体中与抗体结合的部分,称为 "分泌片"(secretory component),如图所示结构。

对抗守护机制的策略

细菌蛋白酶(sIgA1P,每个结构域用不同的蓝色色调表示)与一部分分泌型IgA结合。请注意,请注意抗体的Fab和Fc区域之间的连接体是如何延伸并准备好进行裂解的。
细菌蛋白酶(sIgA1P,每个结构域用不同的蓝色色调表示)与一部分分泌型IgA结合。请注意抗体的Fab和Fc区域之间的连接体是如何延伸并准备好进行裂解的。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

细菌对这些分泌型抗体进行反击。例如,引起肺炎(pneumonia)和脑膜炎(meningitis)的肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)会分泌一种蛋白酶(IgA1P)来降解和灭活抗体,如PDB条目6xja所示。它由三部分组成:一个与抗原结合部分Fab区域)结合的结构域,一个与抗体的恒定部分Fc区域)结合的结构域,以及一个位于两者之间的活性位点,用于裂解蛋白。有趣的是,这些细菌利用Fab片段作为保护层来躲避宿主免疫系统。

探索结构

分泌型IgM的中心部分

显示方式: 静态图像

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分泌型IgM抗体有五个典型的Y形抗体,可以与病原体表面的许多相邻位点结合。与sIgA一样,这种复合物由J链(红紫色)和来自抗体链(亮黄色)尾部的β折叠固定在一起。它还含有一种分泌片,图中紫色部分。这里显示的PDB条目6kxs包含分子的中央核心,但缺少Fab结构域。点击图片下方的按钮,切换到可操作的交互式界面,更详细地了解这个结构。

进一步的讨论议题

  1. 通过构建纸质模型,了解更多关于PDB-101中抗体的结构和功能的信息。
  2. 分泌型IgA还能与另外两种Y型抗体形成较大的复合体。请在PDBj主网站上搜索分泌型IgA(secretory IgA),以了解更多详细信息。

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本文是由RCSB PDBPDB-101提供的《当月的分子2022年8月的文章的中文翻译。请参考我们的条款和条件页面。

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