272: 分泌抗體(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撰寫和插圖,是羅格斯定量生物醫學研究所(Rutgers Institute for Quantitative Biomedicine)為本科生和研究生舉辦的為期一周的訓練營的一部分。

生物的守護者

這裡顯示的是分泌型IgA,抗原結合域(Fab)為磚紅色,固定域(Fc)為橙色和黃色,J鍊為紫紅色,分泌片為紫色。該圖包含兩個結構:中心部分的原子級結構(PDB:6ue7)和Fab結構域的低分辨率結構(PDB:3chn)。
這裡顯示的是分泌型IgA,抗原結合域(Fab)為磚紅色,固定域(Fc)為橙色和黃色,J鍊為紫紅色,分泌片為紫色。該圖包含兩個結構:中心部分的原子級結構(6ue7)和Fab域的低分辨率結構(3chn)。 高質量的TIFF圖片可以從這裡獲得。

不是所有的(antibody)都能對抗所有種類的感染。當你想到我們的免疫系統時,你可能會認為所有的戰鬥都是在血液中完成的,但事實上我們產生的大多數抗體是在保護身體的其他部分。這些抗體被稱為分泌型抗體(secretory antibody),是我們對抗粘膜病原體(mucosal pathogen)的第一道防線。分泌型抗體有兩種類型:分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulins A,sIgA)和分泌型免疫球蛋白MsIgM),在整個身體的粘膜保護中起著主要作用。值得注意的是,由於粘膜表面的大面積特性,我們每天在腸道中產生大約2-3克這種抗體。這些抗體是我們對粘膜病原體,如SARS冠狀病毒2型(SARS-CoV-2)和腸道內細菌的免疫反應的關鍵。它們還在與腸道內共生細菌的有益互動中發揮作用。最近發表的研究表明,這些友善細菌通過與病原菌競爭菌落形成的場所、產生抑制性分子和準備我們的免疫防禦來促進對感染的抵抗。

牢牢掌握

分泌型抗體具有特殊的結構,由於其獨特的功能,使其能夠承受肺、胃、小腸和大腸、膽道和泌尿生殖器官的惡劣環境。分泌型抗體是以典型的Y型結構的抗體為基礎,加上一些獨特的修飾來促進其功能。為了幫助識別病原體,分泌型抗體通常有很多臂膀:sIgA(見PDB條目3chn6ue7結構)由兩個(或多個)Y形亞單位組成,sIgM含有五個Y形亞單位。這種大量的臂膀使它能夠同時與病原體上的許多位點結合,增強相互作用。一個特殊的J鏈將它們固定在一起,鏈的兩端有短的延伸,形成一個類似澱粉樣纖維的β折疊排列,進一步穩定了整個組裝。

向外排放

分泌型抗體在專門的蛋白質的作用下被送至適當的地方。在內質網或高爾基體中,高分子量的免疫球蛋白受體(immunoglobulin receptors)與抗體結合,幫助它們離開細胞。一旦到了細胞外,受體蛋白就會被裂解並釋放出抗體。受體中與抗體結合的部分,稱為"分泌片",如圖所示結構。

對抗守護機制的策略

細菌蛋白酶(sIgA1P,每個結構域用不同的藍色色調表示)與一部分分泌型IgA結合。請注意,請注意抗體的Fab和Fc區域之間的連接體是如何延伸並準備好進行裂解的。
細菌蛋白酶(sIgA1P,每個結構域用不同的藍色色調表示)與一部分分泌型IgA結合。請注意抗體的Fab和Fc區域之間的連接體是如何延伸並準備好進行裂解的。 高質量的TIFF圖片可以從這裡獲得。

細菌對這些分泌型抗體進行反擊。例如,引起肺炎(pneumonia)和腦膜炎(meningitis)的肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)會分泌一種蛋白酶(IgA1P)來降解和滅活抗體,如PDB條目6xja所示。它由三部分組成:一個與抗原結合部分Fab區域)結合的結構域,一個與抗體的恆定部分Fc區域)結合的結構域,以及一個位於兩者之間的活性位點,用於裂解蛋白。有趣的是,這些細菌利用Fab片段作為保護層來躲避宿主免疫系統。

探索結構

分泌型IgM的中心部分

顯示方式: 靜態圖像

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分泌型IgM抗體有五個典型的Y形抗體,可以與病原體表面的許多相鄰位點結合。與sIgA一樣,這種複合物由J鏈(紅紫色)和來自抗體鏈(亮黃色)尾部的β折疊固定在一起。它還含有一種分泌片,圖中紫色部分。這裡顯示的PDB條目6kxs包含分子的中央核心,但缺少Fab結構域。點擊圖片下方的按鈕,切換到可操作的交互式界面,更詳細地了解這個結構。

進一步的討論議題

  1. 通過構建紙質模型,了解更多關於PDB-101中抗體的結構和功能的信息。
  2. 分泌型IgA還能與另外兩種Y型抗體形成較大的複合體。請在PDBj主網站上搜索分泌型IgA(secretory IgA),以了解更多詳細信息。

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本文是由RCSB PDBPDB-101提供的《當月的分子2022年8月的文章的中文翻譯。請參考我們的條款和條件頁面。

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