抗原和抗體之間的相互作用是什么？【抗體技術(shù)的基本原理】

  抗原和抗體之間的結(jié)合

  使用免疫化學(xué)的抗體技術(shù)已成為生命科學(xué)研究許多領(lǐng)域的重要工具。免疫化學(xué)的基本原理是“特異性抗體與特異性抗原結(jié)合，形成獨特的抗原抗體復(fù)合物組合。” 在這篇文章中，我們將解釋抗原抗體復(fù)合物形成過程中涉及的“抗原抗體相互作用”。

  抗原上的抗原位點與抗體之間相互作用的強度表示為抗體對抗原的親和力?？贵w“臂”的可變區(qū)通過每個抗原位點處的弱非共價力與抗原上的多個位點相互作用。互動越多，親和力就越大。

  親和力主要受三個因素控制：（1）抗體對表位的親和力，（2）抗原和抗體兩者的結(jié)合價（3）相互作用位點的構(gòu)型。最終，這些因素決定了抗體特異性，或者特定抗體與精確抗原表位結(jié)合的可能性。

  

  什么是交叉反應(yīng)？

  交叉反應(yīng)性是指抗體或抗體群體與除觸發(fā)抗體產(chǎn)生的抗原之外的抗原上的表位的結(jié)合。這種情況的發(fā)生可能是由于抗體的親和力或特異性較低，或者是因為不同的抗原具有相同或非常相似的表位。

  當(dāng)相關(guān)抗原基團需要普遍結(jié)合時，或者在表位的蛋白質(zhì)序列在進化過程中不高度保守的情況下嘗試進行種間標記時，可能需要交叉反應(yīng)性。

  交叉反應(yīng)可能導(dǎo)致高估或低估抗原濃度，這是免疫測定中的一個問題。

  利用抗原抗體相互作用的實驗示例

  免疫化學(xué)技術(shù)依賴于每種免疫球蛋白對其各自抗原的極端分子水平特異性，即使存在高水平的污染分子。大多數(shù)抗原和抗體具有多個相互作用位點，相互作用后會形成沉淀。使用抗體的實驗示例包括蛋白質(zhì)印跡、免疫組織化學(xué)和免疫細胞化學(xué)、酶聯(lián)免疫吸附測定 (ELISA)、免疫沉淀和流式細胞術(shù)。

  抗原抗體相互作用的動力學(xué)

  抗原和抗體之間的特異性結(jié)合是由于氫鍵、疏水相互作用、靜電力和范德華力。盡管這些力中的每一個都是弱非共價鍵，但抗原和抗體之間的結(jié)合可以非常強。

  與抗體一樣，抗原可以具有多個相互作用位點，例如具有相同表位的多個拷貝或具有被多個抗體識別的多個表位。涉及多個相互作用位點的結(jié)合會導(dǎo)致形成更穩(wěn)定的復(fù)合物，但也會引入構(gòu)象干擾，從而降低結(jié)合的可能性。

  所有抗原-抗體結(jié)合都是可逆的，并遵循適用于可逆雙分子相互作用的基本熱力學(xué)原理。

  

  KA是親和常數(shù)，[Ab-Ag] 是抗原抗體復(fù)合物的摩爾濃度，[Ab] 和 [Ag] 是抗體 (Ab) 或抗原 (Ag) 中游離的、非相互作用的結(jié)合位點分別代表摩爾濃度

  達到平衡所需的時間取決于擴散速率和抗體對抗原的親和力，并且可能有很大差異?？贵w-抗原結(jié)合的親和常數(shù)也可以在很寬的范圍內(nèi)變化，范圍從小于10 5 /mol到大于10 12 /mol。親和常數(shù)受溫度、pH 值和溶劑的影響。雖然可以測定單克隆抗體的親和常數(shù)，但不可能測定多克隆抗體的親和常數(shù)，因為多克隆抗體和抗原之間形成多重鍵。

  抗體對抗原的親和力的定量測量可以通過平衡透析進行。通過保持抗體濃度恒定并在改變配體濃度的同時重復(fù)平衡透析來創(chuàng)建斯卡查德圖。該圖提供了有關(guān)親和力和潛在交叉反應(yīng)性的信息。

  在設(shè)計實驗程序時區(qū)分單克隆抗體和多克隆抗體非常重要，因為單克隆抗體和多克隆抗體之間的差異在其使用中各有優(yōu)缺點。

  抗原抗體結(jié)合的性質(zhì)

  抗體的結(jié)合位點位于抗體分子的F(ab)部分，該部分由重鏈和輕鏈的高變區(qū)組成。該位點與抗原結(jié)合的特點及過程如下。

•   抗原和抗體結(jié)合位點的綴合是非共價的，因此是可逆的。這些鍵是由氫鍵、靜電力鍵或范德華力產(chǎn)生的。
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•   通常觀察到多重鍵形成，導(dǎo)致抗體和抗原之間相對緊密的結(jié)合。
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•   負責(zé)細胞上抗原決定簇（表位）與抗體上抗原結(jié)合位點（互補位）之間特異性結(jié)合的位點是這些分子的很小一部分，通常僅由幾個氨基酸組成。
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•   這些位點在抗原抗體反應(yīng)中至關(guān)重要，因為必須克服兩個分子之間的排斥力才能進行特異性結(jié)合。
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•   當(dāng)表位與互補位接觸時，它們最初通過離子力和疏水力相互吸引。這些力有助于克服水合能，隨著表位和互補位靠近而取代水分子。然后，通過添加范德華力，這種吸引力變得更強，使表位和互補位更加緊密地結(jié)合在一起。

  影響抗原抗體反應(yīng)的因素

  抗原抗體反應(yīng)可能受到多種因素的影響。常見因素包括：

  溫度

  抗原-抗體反應(yīng)的最佳溫度取決于表位或互補位的化學(xué)性質(zhì)以及參與這些相互作用的鍵的類型。例如，氫鍵的形成往往是放熱的。使用碳水化合物抗原時，溫度很重要，因為這些鍵在較低溫度下更穩(wěn)定。

  pH值

  pH 對抗原抗體復(fù)合物平衡常數(shù)的影響發(fā)生在 pH 6.5 至 8.4 之間。當(dāng)pH低于6.5和高于8.4時，抗原抗體反應(yīng)受到強烈抑制。pH 5.0 或 9.5 時的平衡常數(shù)比 pH 6.5-7.0 時小 100 倍。在極端 pH 條件下，抗體可能會發(fā)生構(gòu)象變化，從而損害其與抗原的互補性。

  離子強度

  離子強度對抗原抗體反應(yīng)的影響在血型血清學(xué)中尤為重要，其中鈉離子和氯離子對反應(yīng)有顯著影響。例如，在生理鹽水中，Na +和 Cl -聚集在復(fù)合物周圍，部分中和電荷，從而可能干擾抗體與抗原的結(jié)合。當(dāng)使用低親和力抗體時，這可能是一個問題。眾所周知，γ-球蛋白會凝集，與紅細胞脂蛋白形成可逆復(fù)合物，并在暴露于極低離子強度時沉淀。

  上面，我們解釋了抗原抗體復(fù)合物形成中涉及的“抗原抗體相互作用”?？乖贵w復(fù)合物的形成是免疫化學(xué)的基本原理。理解好原理，用好抗體技術(shù)。