Удивительная и неповторимая система защиты нашего организма, которая нашла свое применение не только в медицине. Давайте разберемся, как она работает.
Антитела – особые белковые молекулы, являющиеся одной из линий иммунной защиты нашего организма. Для объяснения феномена существования этих удивительных соединений необходимо для начала понять, что такое белки.
Белок – это большая молекула, своеобразный биополемер, состоящий из маленьких молекул – аминокислот, которых существует 20 видов. Особенность всех биологических соединений в том, что их свойства зависят не только от химического состава, но и от пространственного расположения составных частей. В белках аминокислоты собираются в длинные цепочки (это называется первичной структурой), затем они сворачиваются в спирали или слои (это вторичная структура), а после этого образуются клубки (глобулы) или длинные волокна (фибриллы). Некоторые подобные макромолекулы останавливаются на третичной структуре, оставшиеся же имеют четвертый надмолекулярный уровень организации (четвертичная структура), когда несколько глобул собираются в единый комплекс.
Хотя описание пространственного устройства белков в данной статье достаточно поверхностно, однако оно дает понятие о том, что оно чрезвычайно сложное. Антитела также устроены довольно непросто, они состоят из четырех аминокислотных цепей, двух длинных и двух коротких, которые в совокупности дают структуру, похожую на букву Y. Помимо этого некоторые антитела (или иммуноглобулины) могут образовывать димеры или пентамеры.
Теперь перейдем к вопросу о том, как же они могут защитить наш организм. На концах двух «плеч» существуют особые участки, которые способны связываться с различными опасными для нашего организма агентами (которые называются антигенами), будь то бактерии, вирусы, токсины или любые другие инородные тела. Взаимодействие Антиген-Антитело, хоть и обусловлено множеством слабых взаимодействий, по итогу является прочным и необратимым. Присоединившись к патогену, данный белок либо уничтожает его, либо запускает дальнейшие иммунные реакции (то есть привлекает клетки или другие белки для уничтожения).
Такое действие антител вызывает вполне закономерные вопросы: как иммунная система может создать нужное антитело под каждый конкретный антиген? Как устроена эта система узнавания? Ответом на эти вопросы является удивительная и неповторимая система синтеза этих антител. Благодаря случайному «перемешиванию» частей генетического кода наше тело создает десятки и сотни миллионов отличающихся друг от друга антител. В этом наборе обязательно находится хотя бы одно подходящее под антиген, который поражает наш организм, после чего выбранный белок нарабатывается нашим организмом, а все остальные уничтожаются за ненадобностью.
Эта практически сверхъестественная способность синтезировать белки, способные связываться с различными антигенами, и получило широкое распространение в биохимии. Одной из сфер ее применения стал иммунохроматографический анализ. Ученые научились выделять отдельные антитела, на конкретные антигены и модифицировать их (например, красителями). Тогда при соединении этих веществ образуется окрашенный комплекс, который можно увидеть.
Подобный метод анализа очень удобен для быстрого и достоверного определения многих патогенов или антител к этим патогенам (что также может являться показателем заражения). Он нашел применение в таких областях, как медицинская диагностика, терапевтический мониторинг, банки крови и плазмы, самодиагностика, судебная медицина, экологический мониторинг, промышленность (контроль качества, безопасности, идентификация продукта, эко-контроль), продукты питания, сельское хозяйство, агрономия, аквакультуры, ветеринария, оборона (био-защита).