ANTIBODI:

Struktur dan Fungsi

Antibodi adalah antigen-binding protein yang berada di membran sel B dan

disekresikan oleh sel plasma. Antibodi yang terikat membran memberikan spesifisitas

antigen pada sel B; antigen-proliferasi spesifik dari klon sel B didapatkan dari interaksi

membran antibodi dengan antigen. Antibodi yang disekresikan bersirkulasi di dalam

darah., dimana mereka berperan sebagai efektor imunitas humoral dengan menyelusuri

dan menetralisir antigen atau menandai mereka untuk eliminasi. Semua antibodi

menunjukkan gambaran struktural, mengikat antigen dan berpartisipasi dalam jumlah

yang terbatas dari fungsi efektor.

Antibodi yang diproduksi, sebagai respon terhadap antigen khusus, bersifat

heterogen. Banyak antigen bersifat kompleks dan mengandung banyak determinan

antigen yang berbeda, dan sistem imun biasanya merespon dengan memproduksi

antibodi ke beberapa epitop antigen. Respon ini membutuhkan perekrutan beberapa

klon sel B. Hasilnya adalah antibodi monoclonal, masing-masing secara spesifik

mengikat sebuah determinan antigen tak berpasangan. Bersama-sama, antibodi-antibodi

monoclonal ini menyusun serum antibodi poliklonal dan heterogen yang berespon

terhadap antigen yang terimunisasi.

Struktur Dasar Antibodi

Darah dapat dipisahkan dalam sebuah sentrifugasi menjadi fraksi cairan dan

seluler. Fraksi cairan adalah plasma dan fraksi seluler mengandung sel darah merah,

leukosit, dan platelet. Plasma mengandung semua molekul solubel kecil dan

makromolekul dari darah, termasuk fibrin dan protein lain yang diperlukan untuk

pembentukan bekuan darah. Jika darah atau plasma membeku, fase cairan yang masih

tersisa disebut serum. Itu telah diketahui sejak pergantian abad bahwa antibodi terletak

dalam serum. Bukti pertama bahwa antibodi terkandung dalam fraksi serum protein

berasal dari eksperimen klasik oleh A. Tiselius dan E.A. Kabat, pada 1939. mereka

mengimunisasi kelinci dengan protein ovalbumin (albumin putih telur) dan kemudian

membagi serum kelinci yang sudah diimunisasi menjadi dua aliquot. Elektroforesis satu

aliquot serum mengungkap empat puncak yang terkait dengan albumin dan alfa (α), beta

1

(β), dan gamma (γ) globulin. Aliquot serum lainnya bereaksi dengan ovalbumin, dan

endapan yang terbentuk hilang; protein serum yang tersisa, yang tidak bereaksi dengan

antigen, kemudian terelektroforesis. Sebuah perbandingan dari profil elektroforesis dari

dua aliquot serum ini mengungkapkan bahwa terdapat tetes signifikan dalam puncak γ-

globulin dalam aliquot yang telah bereaksi dengan antigen (gambar 4-1). Demikian,

fraksi γ-globulin teridentifikasi mengandung serum antibodi, yang dikenal dengan

imunoglobulin, untuk membedakan mereka dari protein lain yang mungkin terkandung

dalam fraksi γ-globulin. Eksperimen awal dari Kabat dan Tilesius memecahkan serum

protein kedalam tiga puncak pokok nonalbumin-α, β, dan γ. Kita sekarang tahu bahwa

meskipun imunoglobulin G (IgG), kelas utama dari molekul antibodi, memang

kebanyakan ditemukan pada fraksi γ-globulin, jumlah signifikan dari itu dan kelas

molekul antibodi lainnya yang penting ditemukan dalam fraksi serum α dan β.

Antibodi merupakan Heterodimer

Molekul antibodi memiliki struktur umum berupa empat rantai peptida (gambar

4-2). struktur ini terdiri dari dua rantai ringan identik (L), polipeptida sekitar 25.000

berat molekul, dan dua rantai berat identik (H), polipeptida besar dari berat molekul

50.000 atau lebih. Seperti molekul antibodi lain, rantai H dan L juga disebut

immunoglobulin. setiap rantai ringan terikat dengan rantai berat oleh ikatan disulfida,

dan oleh interaksi noncovalent seperti ikatan garam, ikatan hidrogen, dan ikatan

hidrofobik, untuk membentuk sebuah heterodimer (H-L). interaksi noncovalent serupa

dan jembatan disulfida menghubungkan dua kombinasi rantai ringan dan berat yang

identik (HL) satu sama lain untuk membentuk empat rantai dasar (H-L)2 struktur

antibodi, sebuah dimer dari beberapa dimer. sebagaimana dapat kita lihat, jumlah pasti

dan posisi yang tepat dari ikatan disulfida antar-rantai ini berbeda diantara kelas dan

sub-kelas antibodi.

Seratus sepuluh pertama atau lebih asam amino wilayah amino-terminal dari

rantai ringan atau berat sangat bervariasi diantara antibodi-antibodi dengan spesifisitas

berbeda. Segmen dari sekuen yang sangat bervariasi ini disebut regio V; VL pada rantai

ringan dan VH pada yang berat. Semua perbedaan dalam spesifisitas yang ditunjukkan

oleh antibodi yang berbeda dapat ditelusuri ke dalam perbedaan-perbedaan dalam

sekuen asam amino regio V. Pada kenyataannya, sebagian besar perbedaan antara

2

antibodi yang jatuh di area regio V disebut complementary-determining regions (CDR),

dan CDRs inilah, baik pada rantai ringan dan berat, yang merupakan situs ikatan antigen

dari molekul antibodi. Sebaliknya, dalam kelas antibodi yang sama, perbedaan jauh

lebih sedikit terlihat ketika kita membandingkan urutan seluruh sisa molekul. Regio dari

sekuen yang relatif konstan di luar variabel regio telah dijuluki dengan regio C, CL pada

rantai ringan dan CH pada rantai berat. Antibodi adalah glikoprotein, dengan beberapa

pengecualian, situs perlekatan karbohidrat dibatasi untuk regio yang konstan. Kita tidak

sepenuhnya memahami peran yang dimainkan oleh glikosilasi dari antibodi, tapi itu

mungkin meningkatkan kelarutan dari molekul. glikosilasi yang tidak tepat, atau

ketiadaannnya, mempengaruhi tingkat dimana antibodi dibersihkan dari serum, dan

menurunkan efisiensi interaksi antara antibodi dan sistem komplemen dan antara

antibodi dan reseptor Fc.

Metode Kimia dan Enzimatik mengungkapkan Struktur Dasar Antibodi

Pengetahuan kita tentang struktur dasar antibodi berasal dari berbagai

pengamatan eksperimental. ketika fraksi γ-globulin serum dipisahkan menjadi fraksi

berat molekul tinggi dan rendah, antibodi dari sekitar 150.000 MW, yang dinamakan

sebagai imunoglobulin G (IgG), ditemukan dalam fraksi berat molekul rendah. Dalam

sebuah percobaan kunci, pencernaan singkat IgG dengan enzim proteolitik papain

menghasilkan tiga fragmen, dua di antaranya adalah fragmen identik, dengan yang

ketiga cukup berbeda (Gambar 4-3). Dua fragmen identik (masing-masing dengan MW

45.000) memiliki aktivitas pengikatan antigen dan disebut Fab fragmen ("fragmen,

mengikat antigen"). Fragmen lainnya (MW 50.000) tidak memiliki aktivitas pengikatan

antigen sama sekali. Karena ditemukan mengkristal selama penyimpanan dingin, itu

disebut fragmen Fc ("fragmen, crystallizable"). Pencernaan dengan pepsin, sebuah

enzim proteolitik yang berbeda, juga menunjukkan bahwa sifat pengikatan antigen dari

sebuah antibodi dapat dipisahkan dari sisa molekul. Pencernaan pepsin menghasilkan

fragmen tunggal 100.000 MW yang terdiri dari dua fragmen seperti Fab yang

dinamakan fragmen F('ab)2, yang mengikat antigen. Fragmen Fc tidak selamat dari

pencernaan pepsin karena telah dicerna menjadi fragmen multipel.

Pengamatan kunci dalam menyimpulkan struktur multi-rantai dari IgG dibuat

ketika molekul menjadi sasaran pengurangan mercaptoethanol dan alkilasi, pengobatan

3

kimia yang secara ireversibel memotong ikatan disulfida. Jika sampel dikromatografi

pada kolom yang memisahkan molekul berdasarkan ukuran yang mengikuti

pemotongan ikatan disulfida, jelaslah bahwa molekul molekul IgG 150.000 MW yang

utuh, pada kenyataannya, terdiri dari subunit. Setiap molekul IgG terdiri dari dua rantai

polipeptida 50.000-MW, yang dinamakan sebagai rantai berat (H), dan dua rantai

25.000-MW, yang dinamakan sebagai rantai ringan (L) (lihat Gambar 4-3).

Antibodi itu sendiri digunakan untuk menentukan bagaimana produk pencernaan

enzim -Fab, F(ab’) 2, dan Fc-yang terkait dengan produk reduksi rantai berat dan rantai

ringan. Pertanyaan ini dijawab dengan menggunakan antiserum dari kambing yang telah

diimunisasi dengan kedua fragmen Fab atau fragmen Fc dari kelinci IgG. Antibodi pada

fragmen Fab dapat bereaksi dengan baik dengan kedua rantai H dan L, sedangkan

antibodi pada fragmen Fc bereaksi hanya dengan rantai H. Observasi ini membawa pada

kesimpulan bahwa fragmen Fab terdiri dari sebagian dari rantai berat dan ringan dan

bahwa Fc hanya berisi komponen rantai berat. Dari hasil ini, dan yang disebutkan di

atas, struktur IgG yang ditunjukkan pada Gambar 4-3 telah disimpulkan. Menurut

model ini, molekul IgG terdiri dari dua rantai H identik dan dua rantai L identik, yang

dihubungkan oleh jembatan disulfida. Enzim papain memotong tepat di atas ikatan

disulfida antar-rantai yang menghubungkan rantai berat, sedangkan enzim pepsin

memotong tepat di bawah ikatan ini, sehingga dua enzim proteolitik menghasilkan

produk pencernaan yang berbeda. Reduksi Mercaproethanol dan alkilasi memungkinkan

pemisahan rantai berat dan ringan secara individu.

Hambatan untuk Mengurutkan Antibodi

Upaya awal untuk menentukan urutan asam amino dari antibodi rantai berat dan

ringan terhalang karena insufisiensi jumlah protein homogen yang tersedia. Meskipun

struktur dasar dan sifat kimia dari antibodi yang berbeda adalah sama, spesifisitas

pengikatan antigennya, dan karena itu sekuens asam aminonya yang tepat, sangat

berbeda. Populasi antibodi dalam fraksi serum γ-globulin terdiri dari spektrum yang

antibodi yang heterogen. Bahkan jika imunisasi dilakukan dengan konjugat hapten-

carrier, antibodi yang dibentuk hanya untuk hapten saja heterogen: mereka mengenali

epitop yang berbeda dari hapten dan memiliki afinitas pengikatan yang berbeda.

4

Heterogenesitas dari serum antibodi ini membuat mereka tidak cocok untuk studi

pengurutan.

Imunoglobulin Murni yang Diperoleh dari Pasien Multiple Myeloma

membuat Sekuensing Memungkinkan

Analisis sekuensing akhirnya menjadi memungkinkan dengan penemuan

multiple myeloma, sebuah kanker dengan antibodi yang memproduksi sel plasma. Sel

plasma dalam individu normal merupakan sel stadium akhir yang mensekresikan suatu

spesies antibodi molekul tunggal dalam periode waktu yang terbatas dan kemudian

mati. Sebaliknya, sebuah klon dari sel plasma pada seorang individu dengan multiple

myeloma telah lolos kontrol normal pada masa hidup dan proliferasi mereka dan tidak

bukan merupakan sel stadium akhir, melainkan, mereka membagi lagi dengan tidak

beraturan tanpa memerlukan aktivasi oleh antigen untuk menginduksi proliferasi.

Meskipun seperti sel plasma kanker, yang disebut sel myeloma, telah berubah, mesin

sintesis protein dan fungsi sekretoriknya tidak berubah, dengan demikian, sel terus

mensekresikan antibodi homogen secara molekuler. Antibodi ini tidak dapat dibedakan

dari molekul antibodi normal tetapi disebut protein myeloma untuk menunjukkan

sumbernya. Pada pasien yang menderita multiple myeloma, protein myeloma dapat

menyusun 95% dari imunoglobulin serum. Pada banyak pasien, sel-sel myeloma juga

mengeluarkan jumlah yang berlebihan dari rantai ringan. Rantai ringan yang berlebihan

ini pertama kali ditemukan dalam urin pasien myeloma dan diberi nama protein Bence-

Jones untuk penemu mereka.

Multiple myeloma juga terjadi pada hewan lain. Pada tikus dapat timbul secara

spontan, seperti halnya pada manusia, atau kondisi yang memungkinkan induksi

myeloma dapat dibuat dengan menyuntikkan minyak mineral ke dalam rongga

peritoneum. Klon sel plasma ganas yang berkembang disebut plasmacytomas, dan

banyak dari ini dinamakan MOPCs, yang menunjukkan induksi minyak mineral sel

plasmacytoma. Sejumlah besar jenis MOPC tikus mensekresikan kelas imunoglobulin

berbeda yang saat ini dibawa oleh American Type-Culture Collection, repositori nirlaba

dari jenis sel yang biasa digunakan dalam penelitian.

5

Sekuensing Rantai Ringan mengungkapkan bahwa Immunoglobulin

memiliki Regio Konstan dan Variabel

Ketika sekuens asam amino dari beberapa protein Bence-Jones (rantai ringan)

dari individu yang berbeda dibandingkan, pola mencolok muncul. Setengah amino-

terminal dari rantai, yang terdiri dari 100-110 asam amino, ditemukan bervariasi antara

berbagai protein Bence-Jones. Regio ini disebut regio variabel (V). Setengah

carboxyl-terminal dari molekul, yang disebut regio konstan (C), memiliki salah satu

dari dua sekuens asam amino. Hal ini mengarahkan pengakuan bahwa terdapat dua tipe

rantai ringan, kappa (κ) dan lambda (λ). Pada manusia, 60% dari rantai ringan adalah

kappa dan 40% adalah lambda, sedangkan pada tikus, 95% dari rantai ringan adalah

kappa dan hanya 5% adalah lambda. Sebuah molekul antibodi yang normal hanya berisi

satu jenis rantai ringan, baik κ atau λ, tidak pernah keduanya.

Urutan asam amino λ rantai ringan menunjukkan perbedaan kecil yang

digunakan untuk mengklasifikasikan rantai ringan menjadi subtipe. Pada tikus, ada tiga

subtype (λ1, λ2, λ3); pada manusia, ada empat subtipe. Substitusi asam amino pada

beberapa posisi hanya bertanggung jawab untuk perbedaan subtipe.

Sekuensing Rantai Berat mengungkapkan Lima Varietas Dasar dari Rantai

Berat

Untuk studi sekuensing rantai berat, protein myeloma berkurang dengan

mercaptoethanol dan alkilasi, dan rantai berat dipisahkan oleh filtrasi gel dalam pelarut

terdenaturasi. Ketika sekuens asam amino dari beberapa rantai protein berat myeloma

dibandingkan, pola yang sama dengan yang ada pada rantai ringan muncul. Bagian

amino-terminal dari rantai, yang terdiri dari 100-110 asam amino, menunjukkan variasi

sekuen yang besar di antara myeloma rantai berat dan karena itu disebut regio variabel

(V). Bagian sisa dari protein mengungkapkan lima pola dasar sekuen, sesuai dengan

lima rantai berat regio konstan (C) yang berbeda (μ, δ, γ, ε, dan α). Masing-masing lima

rantai berat berbeda ini disebut sebuah isotipe. Panjang regio konstan adalah sekitar 330

asam amino untuk δ, γ, dan α, dan 440 asam amino untuk μ dan ε. Rantai berat dari

molekul antibodi yang diberikan menentukan kelas antibodi: IgM (μ),

IgG (γ), IgA (α), IgD (δ), atau IgE (ε). Setiap kelas dapat memiliki κ atau λ rantai

6

ringan. Sebuah molekul antibodi tunggal memiliki dua rantai berat identik dan dua

rantai ringan identik, H2L2, atau kelipatan (H2L2) n dari struktur empat rantai dasar

(Tabel 4-1).

Perbedaan kecil dalam sekuens asam amino α dan γ dari rantai berat menuntun

kepada klasifikasi lebih lanjut dari rantai berat ke sub-isotipe yang menentukan sub-

kelas dari molekul antibodinya. Pada manusia, ada dua sub-isotipe dari rantai berat α--

α1 dan α2-- (dan dengan demikian dua sub-kelas, IgA1 dan IgA2)-dan empat sub-

isotipe dari rantai berat γ: γ1, γ2, γ3, dan γ4 (dan dengan demikian empat sub-kelas,

IgG1, IgG2, IgG3, dan IgG4). Pada tikus, ada empat sub-isotipe, γ1, γ2a, γ2b, dan γ3,

dan sub-kelas yang sesuai.

Struktur Halus Imunoglobulin

Struktur dari molekul imunoglobulin ditentukan oleh organisasi primer,

sekunder, tersier, dan kuartener dari protein. Struktur primer, sekuen asam amino, terdiri

dari regio variabel dan konstan dari rantai berat dan ringan. Struktur sekunder dibentuk

oleh lipatan dari rantai polipeptida yang diperpanjang dengan bolak-balik terhadap

dirinya sendiri menjadi serangkaian lembaran antiparalel β yang berlipat (Gambar 4-4).

Rantai ini kemudian berlipat menjadi struktur tersier dari domain globular kompak,

yang terhubung ke domain tetangga dengan persambungan dari rantai polipeptida yang

terletak diluar lembar β yang berlipat. Akhirnya, domain globular yang berdekatan dari

rantai polipeptida berat dan ringan berinteraksi dalam struktur kuartener (Gambar 4-5),

membentuk domain fungsional yang memungkinkan molekul untuk secara khusus

mengikat antigen dan pada saat yang sama melakukan sejumlah fungsi efektor biologis.

Imunoglobulin memiliki Beberapa Domain berdasarkan Lipatan

Imunoglobulin

Analisis yang cermat dari sekuen asam amino imunoglobulin rantai berat dan

ringan menunjukkan bahwa kedua rantai berisi beberapa unit homolog dari sekitar 110

residu asam amino. Dalam setiap unit, disebut domain, ikatan disulfida antar-rantai

membentuk loop dari sekitar 60 asam amino. Rantai ringan mengandung satu domain

variabel (VL) dan satu domain konstan (CL); rantai berat mengandung satu domain

7

variabel (VH) dan tiga atau empat domain konstan (CH1, CH2, CH3, dan CH4),

tergantung pada kelas antibodi ( Gambar 4-6).

Analisis X-ray kristalografi mengungkapkan bahwa domain imunoglobulin

berlipat ke dalam sebuah karakteristik struktur kompak disebut lipatan imunoglobulin.

Struktur ini terdiri dari "sandwich" dari dua lembar β yang berlipat, setiap helai β

mengandung antiparalel dari asam amino, yang dihubungkan oleh loop dari berbagai

panjang (Gambar 4-7). Untaian β dalam lembar distabilisasi oleh ikatan hidrogen antara

gugus amino (-NH) dalam satu untai dengan gugus karbonil dari untai yang berdekatan

(lihat Gambar 4-8). Untai β ditandai dengan asam amino hidrofobik dan hidrofilik yang

bergantian yang sisi rantainya tersusun tegak lurus terhadap bidang lembar; asam amino

hidrofobik berorientasi ke bagian dalam sandwich, dan asam amino hidrofilik

menghadap ke luar.

Dua lembaran β dalam sebuah lipat imunoglobulin distabilkan oleh interaksi

hidrofobik dan dengan ikatan disulfida yang terlindung. Sebuah analogi yang dapat

dibuat, yaitu dua potong roti dengan mentega diantaranya, dan tusuk gigi memegang

irisan agar tetap melekat. Irisan roti merepresentasikan dua lembar β yang berlipat;

mentega merepresentasikan interaksi hidrofobik diantara mereka; dan tusuk gigi

merepresentasikan ikatan disulfida antar-rantai. Meskipun domain variabel dan konstan

memiliki struktur yang sama, ada perbedaan halus diantara mereka. Domain V sedikit

lebih panjang dari domain C dan berisi sepasang untai β dalam struktur lembar β, serta

urutan lingkar ekstra yang menghubungkan pasangan ini dari untai β (lihat Gambar 4-

7).

Struktur dasar dari lipatan immunoglobulin berkontribusi untuk struktur

kuartener dari imunoglobulin dengan memfasilitasi interaksi antara domain noncovalent

diantara domain yang berhadapan dengan lembaran β (lihat Gambar 4-8). Interaksi

membentuk link antara domain identik (misalnya, CH2/CH2, CH3/CH3, dan CH4/CH4)

dan antara domain non-identik (misalnya, VH / VL dan CH1/CL). Struktur lipatan

imunoglobulin juga memungkinkan untuk panjang variabel dan urutan asam amino

yang membentuk loop yang menghubungkan helai β. Sebagaimana sesi berikutnya

menjelaskan, beberapa sekuen loop VH dan domain VL berisi variabel asam amino dan

merupakan situs pengikatan antigen dari molekul.

8

Keanekaragaman dalam domain regio variabel terkonsentrasi di CDRs

Perbandingan rinci dari sekuens asam amino dari sejumlah besar domain VL dan

VH mengungkapkan bahwa variasi sekuen terkonsentrasi di beberapa regio diskrit dari

domain ini. Pola variasi ini paling baik diringkas oleh plot kuantitatif dari variabilitas

pada setiap posisi dari rantai polipeptida. Variabilitas didefinisikan sebagai:

Variabilitas =

#dari asam amino berbeda pada posisi yang diberikan

Frekuensi dari asam amino yang paling banyak pada

posisi yang diberikan

Jadi, jika sebuah perbandingan dari sekuen 100 rantai berat mengungkapkan

bahwa serin yang ditemukan di posisi 7 di 51 dari sekuen (frekuensi 0,51), itu akan

menjadi asam amino yang paling umum. Jika pemeriksaan 49 urutan lain menunjukkan

bahwa posisi 7 ditempati oleh salah glutamin, histidin, prolin, atau triptofan, variabilitas

pada posisi itu akan menjadi 9,8 (5/0.51). Variabilitas bidang dari domain VL dan VH

antibodi manusia menunjukkan bahwa variasi maksimum terlihat dalam bagian-bagian

dari sekuen yang sesuai dengan loop yang menggabungkan untai β (Gambar 4-12).

Regio ini awalnya disebut regio hipervariabel sebagai pengakuan atas variabilitas yang

tinggi. Regio hipervariabel membentuk situs pengikatan antigen dari molekul antibodi.

Karena situs pengikatan antigen adalah pelengkap struktur epitop itu, daerah ini saat ini

lebih banyak disebut complementary determining regions (CDR). Tiga rantai berat dan

tiga rantai ringan regio CDR terletak di loop yang menghubungkan untai β dari domain

VH dan VL. Sisa dari domain VL dan VH menunjukkan variasi yang jauh lebih sedikit;

peregangan ini disebut framework regions (FR). Beragam kekhususan yang

dipamerkan oleh antibodi adalah karena variasi panjang dan sekuen asam amino dari

enam CDRs yang berada dalam wilayah yang sesuai untuk fragmen Fab. Framework

regions bertindak sebagai perancah yang mendukung enam loop ini. Struktur tiga

dimensi dari framework regions secara virtual hampir semua antibodi dianalisis untuk

dapat ditumpangkan pada satu sama lain, sebaliknya, loop hipervariabel (yaitu, CDRs)

memiliki orientasi yang berbeda dalam antibodi yang berbeda.

9

CDRs mengikat antigen

Sebuah penemuan bahwa CDRs adalah regio pengikat antigen dari antibodi yang

telah dikonfirmasi langsung oleh resolusi tinggi x-ray kristalografi kompleks antigen-

antibodi. Analisis kristalografi telah dilengkapi untuk banyak fragmen Fab dari

kompleks antibodi monoklonal baik dengan antigen protein globular besar atau dengan

sejumlah antigen yang lebih kecil, termasuk karbohidrat, asam nukleat, peptida, dan

haptens kecil. Selain itu, struktur yang lengkap telah diperoleh untuk beberapa antibodi

monoklonal utuh. Analisis difraksi sinar-X dari kompleks antigen-antibodi telah

menunjukkan bahwa CDRs mungkin memiliki kontak dengan antigen, dan sejumlah

kompleks telah diamati dimana keenam CDRs berhubungan dengan antigen. Secara

umum, residu berlebih pada CDRs rantai berat muncul untuk berhubungan dengan

antigen daripada CDRs rantai ringan. Dengan kata lain, domain VH sering memberikan

kontribusi lebih terhadap pengikatan antigen dari domain VL. Peran dominan dari rantai

berat dalam mengikat antigen ditunjukkan dalam sebuah penelitian di mana suatu rantai

berat tunggal yang spesifik untuk antigen glycoprotein dari human immunodeficiency

virus (HIV) dikombinasikan dengan berbagai rantai ringan dari spesifisitas antigen yang

berbeda. Semua antibodi hibrida terikat pada antigen glikoprotein HIV, menunjukkan

bahwa rantai berat saja sudah cukup untuk memberikan spesifisitas. Namun, tidak harus

disimpulkan bahwa rantai ringan sangat tidak relevan; dalam beberapa reaksi antigen-

antibodi, rantai ringan memiliki kontribusi yang lebih penting.

Bentuk sebenarnya dari situs ikatan antigen dibentuk oleh kombinasi CDRs

yang digunakan dalam antibodi tertentu yang telah telah terbukti dapat bervariasi secara

dramatis. Seperti yang ditunjukkan dalam bab 3, kontak antara antigen protein globular

besar dan antibodi terjadi pada permukaan yang lebar, sering agak datar, dan

bergelombang. Di bidang kontak, tonjolan atau cekungan pada antigen yang mungkin

cocok melengkapi sekungan atau tonjolan pada antibodi. Dalam kasus yang telah

dipelajari dengan baik pada enzim lisozim/anti-lisozim, studi kristalografi telah

menunjukkan bahwa area permukaan interaksi cukup besar, mulai dari sekitar 650 A2

untuk lebih dari 900 A2. Dalam daerah ini, sekitar 15-22 residu asam amino pada

10

antibodi berhubungan dengan sejumlah residu yang sama dari antigen protein.

Sebaliknya, antibodi mengikat antigen yang lebih kecil, seperti hapten kecil, dalam

suatu yang lebih kecil, kantong tersembunyi dimana ligan tertimbun. Hal ini dengan

baik diilustrasikan oleh interaksi dari hormon angiotensin II octapeptide kecil dengan

situs pengikatan dari antibodi anti-angiotensin (gambar 4-10).

Perubahan konformasi dapat diinduksi dengan pengikatan antigen

Sebagai analisis kristalografi sinar-x dari fragmen Fab telah diselesaikan,

menjadi jelaslah bahwa dalam beberapa kasus, pengikatan antigen menginduksi

perubahan konformasi dalam antibodi, antigen, atau keduanya. Pembentukan kompleks

antara neuramidase dan anti-neuramidase disertai dengan perubahan orientasi rantai sisi

rantai dari kedua epitop dan situs ikatan antigen. Perubahan konformasi menghasilkan

kesesuaian yang lebih erat antara epitop dan situs pengikatan antibodi tersebut.

Dalam contoh lain, perbandingan sebuah fragmen Fab anti-hemaglutinin

sebelum dan setelah mengikat antigen peptida hemagglutinin telah mengungkapkan

perubahan konformasi dalam loop CDR3 rantai berat di permukaan dari situs ikatan.

Contoh lain yang mencolok dari perubahan konformasi telah terlihat di kompleks antara

fragmen Fab yang berasal dari antibodi monoklonal terhadap protease HIV dan epitop

peptida protease. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 4-11, ada perubahan signifikan

dalam Fab terhadap ikatan. Bahkan, setelah mengikat antigen, regio CDR1 dari rantai

ringan bergerak sebanyak 1 Å, dan rantai berat CDR3 bergerak 2,7 Å. Dengan

demikian, selain variabilitas panjang dan komposisi asam amino dari loop CDR,

kemampuan loop ini untuk mengubah konformasi signifikan pada pengikatan antigen

antibodi memungkinkan untuk mengasumsikan bentuk komplementer yang lebih efektif

terhadap epitop mereka.

Seperti telah disebutkan, perubahan konformasi setelah mengikat antigen tidak

terbatas pada antibodi. Meskipun tidak ditunjukkan pada Gambar 4-11, konformasi dari

peptida protease yang terikat dengan Fab tidak menunjukkan kesamaan struktur dengan

epitop terkait dalam protease HIV asli. Diasumsikan bahwa penghambatan aktivitas

protease oleh antibodi protease anti-HIV adalah hasil distorsi dari konformasi asli

enzim.

11

Domain Regio Konstan

Domain regio konstan imunoglobulin ambil bagian dalam berbagai fungsi

biologis yang ditentukan oleh urutan asam amino dari setiap domain.

Domain CH1 dan CL

Domain CH1 dan CL berfungsi untuk memperpanjang lengan Fab dari molekul

antibodi, sehingga memfasilitasi interaksi dengan antigen dan meningkatkan rotasi

maksimum pada lengan Fab. Selain itu, domain regio konstan ini membantu menahan

domain VH dan VL bersama-sama melalui keutamaan ikatan disulfida antar-rantai di

antara mereka (lihat Gambar 4-10). Demikian, domain CH1 dan CL juga dapat

menyebabkan keragaman antibodi dengan memungkinkan asosiasi lebih acak antara

domain VH dan VL daripada yang akan terjadi jika hubungan ini didorong oleh

interaksi VH / VL saja. Pertimbangan ini memiliki implikasi penting untuk membangun

sebuah repertoar beragam dari antibodi. Sebagaimana akan ditunjukkan dalam Bab 5,

penyusunan ulang acak dari gen imunoglobulin menghasilkan sekuen VH dan VL yang

unik untuk rantai berat dan ringan yang diekspresikan oleh setiap limfosit B; asosiasi

sekuen VH dan VL kemudian menghasilkan sebuah situs ikatan antigen unik. Kehadiran

domain CH1 dan CL tampaknya meningkatkan jumlah interaksi VH dan VL stabil yang

memungkinkan, sehingga memberikan kontribusi bagi keragaman keseluruhan molekul

antibodi yang dapat diekspresikan oleh hewan.

Regio Engsel

Rantai berat γ, δ, dan α mengandung sekuen peptida yang diperpanjang antara

domain CH1 dan CH2 yang tidak memiliki homolog dengan domain lainnya (lihat

Gambar 4-8). Regio ini, disebut regio engsel, kaya residu prolin dan fleksibel,

memberikan IgG, IgD, IgA dan fleksibilitas segmental. Akibatnya, dua lengan Fab

dapat mengasumsikan berbagai sudut satu sama lain ketika antigen terikat. Fleksibilitas

dari regio engsel ini dapat divisualisasikan dalam mikrograf elektron dari kompleks

antigen-antibodi. Sebagai contoh, ketika sebuah molekul yang mengandung dua

kelompok dinitrophenol (DNP) bereaksi dengan antibodi anti-DNP dan kompleks

direkam dalam kotak, pewarnaan negatif, dan diamati dengan mikroskop elektron,

kompleks besar (misalnya, dimer, trimer, tetramers) terlihat. Sudut antara lengan

12

molekul antibodi yang berbentuk Y berbeda dalam kompleks yang berbeda, yang

mencerminkan fleksibilitas dari regio engsel (Gambar 4-12).

Dua asam amino yang menonjol di regio engsel adalah praline dan sistein.

Banyaknya residu prolin di regio engsel memberinya sebuah konformasi polipeptida

yang diperpanjang, sehingga sangat rentan terhadap pembelahan oleh enzim proteolitik,

yang merupakan regio yang dibelah dengan papain atau pepsin (lihat Gambar 4-3).

Residu sistein membentuk ikatan disulfida antar-rantai yang menahan dua rantai berat

bersama-sama. Jumlah ikatan disulfida antar-rantai di regio engsel bervariasi di antara

berbagai kelas antibodi dan antar spesies. Walaupun rantai μ dan ε tidak memiliki regio

engsel, mereka memiliki domain tambahan dari 110 asam amino (CH2/CH2) yang

memiliki fitur mirip engsel.

Domain Regio Konstan Lain

Seperti telah, rantai berat dalam IgA, IgD, dan IgG mengandung tiga domain

regio konstan dan regio engsel, sedangkan rantai berat dalam IgE dan IgM mengandung

empat domain regio konstan dan tidak memiliki regio engsel. Domain yang sesuai dari

kedua kelompok tersebut adalah sebagai berikut:

IgA, IgD, IgG IgE, IgM

CH1/CH1 CH1/CH1

Regio engsel CH2/CH2

CH2/CH2 CH3/CH3

CH3/CH3 CH4/CH4

Meskipun domain CH2/CH2 dalam IgE dan IgM menempati posisi yang sama

dalam rantai polipeptida sebagai regio engsel di kelas-kelas imunoglobulin lain, fungsi

dari domain tambahan ini belum ditentukan.

Analisis X-ray kristalografi telah mengungkapkan bahwa dua domain CH2 dari

IgA, IgD, dan IgG (dan domain CH3 dari IgE dan IgM) dipisahkan oleh sisi rantai

oligosakarida; sebagai akibatnya, kedua domain globular jauh lebih mudah diakses dari

lingkungan berair lainnya. Aksesibilitas ini adalah salah satu unsur yang memberikan

13

kontribusi untuk aktivitas biologis dari domain dalam aktivasi komplemen oleh

komponen IgG dan IgM.

Situs karboksil-terminal dinamakan CH3 / CH3 dalam IgA, IgD, dan IgG dan

CH4/CH4 dalam IgE dan IgM. Lima kelas antibodi dan subkelas mereka dapat

diekspresikan baik sebagai imunoglobulin yang disekresikan (SIG) atau sebagai

imunoglobulin yang terikat membran (MIG). Domain karboksil-terminal dalam

imunoglobulin yang disekresikan berbeda dalam struktur dan fungsi dari domain

imunoglobulin yang terikat membran. Imunoglobulin yang disekresikan mmemiliki

sekuen asam amino hidrofilik dari berbagai panjang pada akhir karboksil-terminal.

Fungsi domain ini dalam berbagai kelas antibodi yang disekresikan akan dijelaskan

kemudian. Dalam imunoglobulin yang terikat membran, domain karboksil-terminal

berisi tiga daerah:

■ Sebuah sekuen "spacer" hidrofilik ekstraseluler terdiri dari 26 residu asam amino

■ Sebuah sekuen hidrofobik transmembran

■ Sebuah ekor sitoplasmik singkat

Panjang sekuen transmembran adalah konstan di antara semua isotipe

imunoglobulin, sedangkan panjang dari sekuen spacer ekstraseluler dan ekor

sitoplasmik bervariasi.

Sel B mengekspresikan kelas yang berbeda dari mig pada tahap perkembangan

yang berbeda. Sel B yang imatur, disebut sel pra-B, hanya mengekspresikan mIgM;

kemudian dalam maturasi, mIgD muncul dan co-ekspresikan dengan IgM pada

permukaan sel B matur sebelum mereka diaktifkan oleh antigen. Sebuah memori sel B

dapat mengekspresikan mIgG, MIGA, atau mIgE. Bahkan ketika kelas yang berbeda

diekspresikan secara berurutan pada satu sel, spesifisitas antigenik dari semua molekul

membran antibodi diekspresikan oleh satu sel identik, sehingga setiap molekul antibodi

berikatan dengan epitop yang sama. Mekanisme genetik yang memungkinkan sel B

tunggal untuk mengekspresikan beberapa isotipe imunoglobulin dengan spesifisitas

antigen yang sama dijelaskan dalam Bab 5.

Antibodi yang dimediasi Fungsi efektor

14

Selain mengikat antigen, antibodi berpartisipasi dalam berbagai aktivitas biologi

lainnya yang luas. Ketika mempertimbangkan peran antibodi dalam mempertahankan

tubuh dari penyakit, penting untuk diingat bahwa antibodi umumnya tidak membunuh

atau menghilangkan patogen hanya dengan mengikat mereka. Agar efektif melawan

patogen, antibodi tidak hanya mengenali antigen tetapi juga memanggil tanggapan-

fungsi efektor-yang menghasilkan penghapusan antigen dan kematian patogen.

Meskipun regio variabel antibodi adalah agen tunggal yang mengikat antigen, regio

konstan rantai berat (CH) bertanggung jawab untuk berbagai interaksi kolaboratif

dengan protein lain, sel, dan jaringan yang menghasilkan fungsi efektor dari respon

humoral.

Karena fungsi efektor ini dihasilkan dari interaksi antara regio konstan rantai

berat dan serum protein lain atau reseptor sel membran, tidak semua kelas

imunoglobulin memiliki sifat fungsional yang sama. Gambaran dari empat fungsi

efektor utama dimediasi oleh domain dari regio konstan disajikan di sini. Kelima fungsi

unik untuk IgE, aktivasi sel mast, eosinofil, dan basofil, akan dijelaskan kemudian.

Opsonisasi dipromosikan oleh antibodi

Opsonisasi, promosi fagositosis dari antigen oleh makrofag dan neutrofil,

merupakan faktor penting dalam pertahanan antibakteri. Molekul protein yang disebut

reseptor Fc (FCR), yang dapat mengikat regio konstan dari molekul Ig, hadir pada

permukaan makrofag dan neutrofil. Pengikatan reseptor Fc fagosit dengan beberapa

molekul antibodi dikomplekskan dengan target yang sama, seperti sel bakteri,

menghasilkan interaksi yang menahan patogen ke membran fagosit. Ini silang dari FCR

dengan mengikat berbagai daerah Fc antibodi yang memulai jalur transduksi sinyal-

yang menghasilkan fagositosis dari kompleks antigen-antibodi. Di dalam fagosit

tersebut, patogen menjadi target proses destruktif yang meliputi berbagai pencernaan

enzimatik, kerusakan oksidatif, dan efek dekstruksi membran dari peptida anti-bakteri.

Antibodi mengaktifkan komplemen

Sub-kelas IgM dan, pada manusia, sebagian besar IgG dapat mengaktifkan

koleksi serum glikoprotein yang disebut sistem komplemen. Komplemen adalah

sekelompok protein yang dapat melubangi membran sel. Sebuah produk sampingan

15

penting dari jalur aktivasi pelengkap adalah fragmen protein yang disebut C3b, yang

mengikat secara nonspesifik kompleks sel dan antigen-antibodi dekat situs di mana

komplemen diaktifkan. Banyak jenis sel-sebagai contoh, sel darah merah dan makrofag

memiliki reseptor untuk-C3b dan mengikat sel atau kompleks yang sudah dilekati C3b.

Ikatan dari C3b yang dilekati oleh makrofag menyebabkan fagositosis dari sel-sel atau

kompleks molekul yang melekat pada C3b. Ikatan kompleks antigen-antibodi oleh

reseptor C3b dari sel darah merah eritrosit memungkinkan untuk menyalurkan

kompleks ke hati atau limpa, dimana populasi makrofag menghilangkannya tanpa

merusak sel darah merah. Kolaborasi antara antibodi dan sistem pelengkap penting

untuk inaktivasi dan penyingkiran antigen dan pembunuhan patogen. Proses aktivasi

komplemen dijelaskan secara rinci dalam Bab 13.

Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity (ADCC) Membunuh Sel

Hubungan dari antibodi yang terikat ke sel target (misalnya, virus yang

menginfeksi sel dari host) dengan reseptor Fc dari sejumlah jenis sel, terutama sel

natural killer (NK), dapat mengarahkan aktivitas sitotoksik dari sel efektor terhadap sel

target. Dalam proses ini, yang disebut antobody-dependent cell-mediated cytotoxicity

(ADCC), antibodi bertindak sebagai reseptor baru yang memungkinkan sel untuk

menyerang untuk mengenali dan membunuh sel target. Fenomena ADCC dibahas dalam

Bab 14.

Beberapa antibodi dapat melewati lapisan epitel oleh transcytosis

Pengiriman antibodi pada permukaan mukosa saluran pernapasan, pencernaan,

dan urogenital, serta ekspor ke ASI, membutuhkan pergerakan imunoglobulin di seluruh

lapisan epitel, proses yang disebut transcytosis. Kapasitas yang akan diangkut

tergantung pada sifat dari regio konstan. Pada manusia dan tikus, IgA adalah kelas

antibodi utama yang mengalami transcytosis tersebut, meskipun IgM juga dapat

diangkut ke permukaan mukosa. Beberapa spesies mamalia, seperti manusia dan tikus,

juga mentransfer sejumlah besar subkelas IgG dari ibu ke janin. Karena sistem

peredaran darah ibu dan janin terpisah, antibodi harus diangkut di seluruh jaringan

plasenta yang memisahkan ibu dan janin. Pada manusia, transfer ini terjadi selama

trimester ketiga kehamilan. Konsekuensi penting adalah bahwa janin yang sedang

16

berkembang menerima sampel repertoar antibodi ibu sebagai sumbangan protektif

terhadap patogen. Seperti fungsi efektor lain yang dijelaskan di sini, kapasitas untuk

menjalani transportasi transplasenta tergantung pada sifat dari regio konstan dari

molekul antibodi.

Pengalihan IgG dari ibu ke janin adalah bentuk dari imunisasi pasif, yang

merupakan akuisisi dari imunitas dengan penerimaan dari antibodi yang telah dibentuk

sebelumnya, bukan oleh produksi antibodi aktif setelah terpapar antigen. Kemampuan

untuk mentransfer kekebalan dari satu orang ke orang lain dengan pengalihan antibodi

adalah dasar dari terapi antibodi, suatu prosedur medis yang penting dan banyak

dilakukan (lihat Fokus Klinis).

Kelas Antibodi dan Aktivitas Biologi

Isotipe dan kelas imunoglobulin yang beragam telah disebutkan secara singkat.

Setiap kelas dibedakan oleh urutan asam amino yang unik di regio konstan rantai berat

yang memberikan sifat kelas struktural dan fungsional yang spesifik. Pada bagian ini,

fungsi struktur dan efektor masing-masing kelas akan dijelaskan lebih terinci. Sifat-sifat

molekul dan aktivitas biologi dari kelas imunoglobulin dirangkum dalam Tabel 4-2

(halaman 90). Struktur dari lima kelas utama didiagramkan pada Gambar 4-13 (halaman

91).

Imunoglobulin G (IgG)

IgG, kelas yang paling melimpah dalam serum, menyusun sekitar 80% dari total

imunoglobulin serum. Molekul IgG terdiri dari dua rantai berat γ dan dua rantai ringan κ

atau dua rantai ringan λ (lihat Gambar 4-13a). Ada empat subkelas IgG manusia,

dibedakan oleh perbedaan dalam sekuen rantai γ dan jumlah sesuai dengan penurunan

konsentrasi serum rata-rata mereka: IgG1, IgG2, IgG3, dan IgG4 (lihat

Tabel 4-2).

Urutan asam amino yang membedakan empat subkelas IgG dikodekan oleh

berbagai gen CH germ-line, dimana sekuens DNA adalah 90% sampai 95% homolog.

Karakteristik struktural yang membedakan subkelas dari satu sama lain adalah ukuran

dari regio engsel dan jumlah dan posisi ikatan disulfida antar-rantai diantara rantai berat

17

(Gambar 4-14, halaman 92). Perbedaan halus antara subkelas asam amino IgG

mempengaruhi aktivitas biologis dari molekul:

■ IgG1, IgG3, dan IgG4 mudah melewati plasenta dan memainkan peran penting dalam

melindungi janin.

■ IgG3 adalah pelengkap aktivator yang paling efektif, diikuti oleh IgG1, IgG2 kurang

efisien, dan IgG4 tidak dapat mengaktifkan komplemen sama sekali.

■ IgG1 dan IgG3 mengikat dengan afinitas tinggi pada reseptor Fc pada sel fagositik

dan dengan demikian menengahi opsonisasi. IgG4 memiliki afinitas reseptor Fc

perantara untuk dan IgG2 memiliki afinitas yang sangat rendah.

Imunoglobulin M (IgM)

IgM menyumbang 5% sampai 10% dari total serum imunoglobulin, dengan

konsentrasi serum rata-rata 1,5 mg / ml. Monomer IgM (180.000 Da) dinyatakan

sebagai antibodi yang terikat membran pada sel B. IgM disekresikan oleh sel plasma

sebagai pentamer di mana lima unit monomer yang ditahan bersama oleh ikatan

disulfida yang menghubungkan karboksil-terminal pada domain rantai berat (Cμ4/Cμ4)

dan domain Cμ3/Cμ3 (lihat Gambar 4-13e). Lima subunit monomer disusun dengan

dregio Fc di tengah pentamer dan sepuluh situs ikatan antigen di pinggiran molekul.

Setiap pentamer berisi sebuah tambahan Fc yang terhubung dengan polipeptida, disebut

J (Joining) rantai, yang terikat sulfida pada karboksil-terminal sistein residu dua dari

sepuluh rantai μ. Rantai J tampaknya diperlukan untuk polimerisasi monomer untuk

membentuk IgM pentameric; itu akan ditambahkan sebelum sekresi pentamer tersebut.

IgM adalah kelas imunoglobulin yang pertama kali diproduksi pada respons

primer terhadap antigen, dan juga merupakan imunoglobulin pertama yang disintesis

oleh neonatus. Karena struktur pentameric dengan sepuluh situs pengikatan antigen,

serum IgM memiliki valensi lebih tinggi dari isotipe lainnya. Sebuah molekul IgM

dapat mengikat sepuluh molekul hapten kecil, namun karena halangan sterik, hanya

lima atau lebih sedikit molekul antigen yang lebih besar dapat terikat secara bersamaan.

Karena valensi tinggi, IgM pentameric lebih efisien daripada isotipe lain pada ikatan

antigen dengan pengulangan epitop yang banyak seperti partikel virus dan sel darah

merah (sel darah merah). Misalnya, ketika sel darah merah diinkubasi dengan antibodi

spesifik, mereka mengumpul menjadi agregat besar dalam proses yang disebut

18

aglutinasi. Dibutuhkan 100 sampai 1000 kali lebih banyak molekul IgG dari IgM untuk

mencapai tingkat aglutinasi yang sama. Fenomena yang sama terjadi dengan partikel

virus: IgM kurang dari IgG diperlukan untuk menetralisir infektivitas virus. IgM juga

lebih efisien dari pada IgG dalam mengaktifkan komplemen. Aktivasi komplemen

membutuhkan paling tidak dua daerah Fc yang berdekatan, dan struktur pentameric dari

satu molekul IgM yang memenuhi persyaratan ini.

Karena ukurannya yang besar, IgM tidak tersebar dengan baik dan karena itu

ditemukan dalam konsentrasi yang sangat rendah dalam cairan jaringan antar sel.

Keberadaan dari rantai J memungkinkan IgM untuk mengikat reseptor pada sel-sel

sekretorik, yang mengangkutnya di seluruh lapisan epitel untuk masuk kedalam sekresi

eksternal yang membanjiri permukaan mukosa. Meskipun IgA adalah isotipe utama

yang ditemukan dalam sekret, IgM memainkan peran aksesori penting sebagai

imunoglobulin sekretorik.

Imunoglobulin A (IgA)

Meskipun IgA hanya 10% sampai 15% dari jumlah imunoglobulin dalam serum,

itu adalah kelas imunoglobulin yang dominan dalam sekresi eksternal seperti ASI, air

liur, air mata, dan lendir dari saluran bronkial, genitourinary, dan pencernaan. Dalam

serum, IgA ada terutama sebagai monomer, tapi bentuk polimer (dimer, trimer, dan

beberapa tetramers) kadang-kadang terlihat, semua berisi rantai-J polipeptida (lihat

Gambar 4-13d). Sekresi eksternal IgA, yang disebut sekresi IgA, terdiri dari dimer atau

tetramer, rantai-J polipeptida, dan rantai polipeptida yang disebut komponen sekretori

(Gambar 4-15a, halaman 93). Seperti dijelaskan di bawah, komponen sekretori berasal

dari reseptor yang bertanggung jawab untuk mengangkut polimer IgA melintasi

membran sel. Rantai-J polipeptida di IgA identik dengan yang ditemukan di IgM

pentameric dan berfungsi hampir sama dalam memfasilitasi polimerisasi kedua serum

IgA dan sekresi IgA. Komponen sekretori adalah polipeptida dari 70.000-MW

diproduksi oleh sel epitel selaput lendir. Ini terdiri dari lima imunoglobulin seperti

domain yang mengikat regio Fc dari domain dimer IgA. Interaksi ini distabilkan oleh

ikatan disulfida antara domain kelima komponen sekretori dan salah satu rantai dari

dimer IgA.

19

Produksi harian sekretori IgA lebih besar dari setiap kelas imunoglobulin

lainnya. IgA yang mensekresi sel plasma terkonsentrasi sepanjang permukaan selaput

lendir. Sepanjang jejunum dari usus kecil, misalnya, ada lebih dari 2,5 x 1010 sel-

plasma IgA yang mensekresi jumlah yang melebihi populasi sel plasma total sumsum

tulang, limpa, dan limpa dikombinasikan! Setiap hari, manusia memberikan dari 5 g

sampai 15 g sekretori IgA ke sekresi lendir.

Sel plasma yang memproduksi IgA secara istimewa bermigrasi ke jaringan

subepitel, di mana mereka berdiferensiasi menjadi sel plasma yang mengeluarkan IgA,

yang berikatan erat pada reseptor molekul imunoglobulin polimer (Gambar 4-15b).

Reseptor poli-Ig ini diekspresikan pada permukaan basolateral epitel mukosa (misalnya

lapisan pencernaan, pernapasan, dan saluran kelamin) dan pada epitel kelenjar dalam

kelenjar susu, saliva, dan lacrimal. Setelah polimer IgA berikatan dengan reseptor poli-

Ig, kompleks reseptor-IgA diangkut melintasi barier epitel untuk lumen. Transport

kompleks reseptor-IgA melibatkan reseptor yang dimediasi endositosis dan transportasi

yang diarahkan dari vesikel di sel epitel pada membran luminal, di mana vesikel berfusi

dengan membran plasma. Reseptor poli-Ig kemudian dibelah secara enzimatik dari

membran dan menjadi komponen sekretori, yang terikat dan dirilis bersamaan dengan

polimer IgA ke dalam sekresi lendir. Komponen masker sekretori rentan terhadap

pembelahan protease di regio engsel situs sekretori IgA, yang memungkinkan molekul

polimer ada lagi di lingkungan protease yang kaya mukosa daripada yang sebaliknya.

IgM pentameric juga diangkut ke dalam sekresi mukosa oleh mekanisme ini, meskipun

persentasenya jauh lebih rendah dari antibodi dalam cairan lendir daripada IgA.

Reseptor poli-Ig berinteraksi dengan rantai J dari kedua polimer antibodi IgA dan IgM.

IgA sekretori memiliki fungsi efektor penting pada permukaan selaput lendir,

yang merupakan situs masuk utama bagi organisme yang paling patogen. Karena

polimer, sekretori IgA bisa menyeberang hubungan antigen dengan epitop ganda. Ikatan

dari sekretori IgA terhadap antigen permukaan bakteri dan virus mencegah perlekatan

patogen ke sel-sel mukosa, sehingga menghambat infeksi virus dan kolonisasi bakteri.

Kompleks dari IgA sekretori dan antigen mudah terperangkap dalam lendir dan

kemudian dieliminasi oleh sel-sel epitel bersilia pada saluran pernapasan atau dengan

gerak peristaltik usus. IgA sekretori telah terbukti memberikan garis penting dari

20

pertahanan terhadap bakteri seperti Salmonella, Vibrio cholerae, dan Neisseria

gonorrhoeae dan virus seperti polio, influenza, dan reovirus.

ASI mengandung IgA sekretorik dan molekul lain yang membantu melindungi

bayi terhadap infeksi selama bulan-bulan pertama kehidupan. Karena sistem kekebalan

tubuh bayi tidak berfungsi penuh, ASI memainkan peran penting dalam menjaga

kesehatan bayi baru lahir.

Imunoglobulin E (IgE)

Aktivitas biologis IgE memungkinkan identifikasi dalam serum meskipun rata-

rata konsentrasinya dalam serum sangat rendah (0,3 g / ml). Antibodi IgE memediasi

reaksi hipersensitif yang bertanggung jawab untuk gejala-gejala demam, asma, gatal-

gatal, dan syok anafilaksis. Kehadiran komponen serum bertanggung jawab untuk reaksi

alergi pertama kali ditunjukkan pada tahun 1921 oleh K. Prausnitz dan H.

Kustner, yang menyuntikkan secara intradermal serum dari orang yang alergi. Ketika

antigen yang sesuai kemudian disuntikkan di tempat yang sama, reaksi wheal dan flare

(pembengkakan dan kemerahan) berkembang pada tempat tersebut. Reaksi ini, disebut

reaksi PK (dinamai pencetus nya, Prausnitz dan Kustner), merupakan dasar untuk uji

biologis pertama untuk aktivitas IgE.

Identifikasi Realisasi IgE dicapai oleh K. dan T. Ishizaka pada tahun 1966.

Mereka memperoleh serum dari individu alergi dan kelinci yang diimunisasi dengan

membuat suatu persiapan antiserum anti-isotipe. Antiserum kelinci kemudian dibiarkan

bereaksi dengan kelas antibodi manusia yang dikenal pada waktu itu (yaitu IgG, IgA,

IgM, IgD dan). Dengan cara ini, masing-masing antibodi anti-isotipe yang dikenal

diendapkan dan dihilangkan dari antiserum kelinci. Apa yang tersisa adalah anti-isotipe

antibodi spesifik untuk kelas yang tidak teridentifikasi antara antibodi. Antibodi ini

ternyata benar-benar memblokir reaksi PK. Antibodi baru itu disebut IgE (mengacu

pada antigen T dari serbuk sari ragweed, yang merupakan inducer kuat kelas ini

antibodi).

IgE berikatan dengan reseptor Fc pada membran basofil darah dan sel-sel

jaringan tiang. Cross-linkage molekul IgE yang terikat reseptor oleh antigen (alergen)

menginduksi basofil dan sel mast untuk mentranslokasi butiran mereka ke membran

plasma dan melepaskan isinya ke lingkungan ekstraselular, proses yang dikenal sebagai

21

degranulasi. Akibatnya, berbagai mediator farmakologis aktif dilepaskan dan

menimbulkan manifestasi alergi (Gambar 4-16). Degranulasi sel mast yang terlokalisasi

diinduksi oleh IgE dan dapat melepaskan mediator yang memfasilitasi penumpukan

berbagai sel yang diperlukan untuk pertahanan antiparasit ADCC (lihat Bab 15).

Imunoglobulin D (IgD)

IgD pertama kali ditemukan ketika seorang pasien mengidap multiple myeloma

dimana protein myeloma gagal untuk bereaksi dengan anti-isotipe antiserum melawan

isotipe yang dikenal dengan: IgA, IgM, dan IgG. Ketika kelinci diimunisasi dengan

protein myeloma ini, antisera yang dihasilkan digunakan untuk mengidentifikasi kelas

antibodi yang sama pada tingkat rendah dalam serum manusia normal. Kelas baru, yang

disebut IgD, memiliki konsentrasi serum 30 g/ml dan merupakan 0,2% dari

imunoglobulin total dalam serum. IgD, bersama dengan IgM, merupakan imunoglobulin

yang terikat membran utama yang diekspresikan oleh sel B matur, dan perannya dalam

fisiologi sel B sedang diselidiki. Tidak ada fungsi efektor hayati yang telah

diidentifikasi untuk IgD.

Determinan antigenik pada Imunoglobulin

Sejak antibodi adalah glikoprotein, mereka dapat berfungsi sebagai immunogens

ampuh untuk merangsang respon antibodi. Seperti anti-antibodi Ig adalah alat yang kuat

untuk studi sel-B dan respon imun humoral. Determinan antigenik, atau epitop, pada

molekul imunoglobulin terbagi dalam tiga kategori utama: determinan isotypic,

allotypic, dan idiotypic, yang terletak di bagian karakteristik molekul (Gambar 4-17).

Isotipe

determinan Isotypic adalah determinan regio konstan yang secara kolektif

mendefinisikan setiap kelas dan subkelas rantai berat dan setiap jenis subtipe rantai

ringan dalam suatu spesies (lihat Gambar 4-17a). Setiap isotipe dikodekan oleh gen

regio konstan yang terpisah, dan semua anggota suatu spesies membawa koleksi yang

sama dari gen regio konstan (yang mungkin termasuk alel ganda). Dalam suatu spesies,

masing-masing individu normal akan mengekspresikan semua isotipe dalam serum.

Spesies yang berbeda mewarisi gen regio konstan yang berbeda dan karena itu

22

mengekspresikan isotipe yang berbeda. Jadi, ketika antibodi dari satu spesies

disuntikkan ke spesies lain, faktor determinan isotypic akan diakui sebagai benda asing,

yang merangsang respon antibodi terhadap faktor determinan isotypic antibodi pada

benda asing. Anti-isotipe antibodi secara rutin digunakan untuk tujuan penelitian untuk

menentukan kelas atau subkelas dari antibodi serum yang diproduksi selama respon

imun atau untuk menandai kelas antibodi yang terikat membran pada sel B.

Allotype

Meskipun semua anggota suatu spesies mewarisi set gen isotipe yang sama, alel

ganda ada untuk beberapa gen (lihat Gambar 4-17b). Alel menyandikan perbedaan asam

amino yang halus, yang disebut determinan allotypic, yang terjadi di beberapa, tapi

tidak semua, anggota suatu spesies. Jumlah determinan allotypic individu ditampilkan

oleh antibodi dalam menentukan allotype nya. Pada manusia, allotypes telah ditandai

menjadi keempat subkelas IgG, untuk satu subkelas IgA, dan untuk rantai ringan κ.

Allotype rantai γ disebut sebagai penanda Gm. Sedikitnya 25 allotypes Gm berbeda

telah diidentifikasi, mereka dinamakan oleh kelas dan subkelas yang diikuti dengan

jumlah alel, misalnya, G1m (1), G2m (23), G3M (11), G4M (4a). Dari dua subclass

IgA, hanya subclass IgA2 yang memiliki allotypes, A2m (1) dan A2m (2). Rantai

ringan κ memiliki tiga allotypes, yang dinamakan km(1), km (2), dan km (3). Masing-

masing faktor determinan allotypic merepresentasikan perbedaan dalam satu sampai

empat asam amino yang dikodekan oleh alel berbeda dari gen yang sama. Antibodi

terhadap faktor-faktor penentu allotypic dapat diproduksi dengan menyuntikkan

antibodi dari salah satu anggota spesies ke anggota lain dari spesies yang sama yang

membawa determinan allotypic berbeda. Antibodi terhadap faktor-faktor determinan

allotypic kadang diproduksi oleh seorang ibu selama kehamilan dalam menanggapi

determinan allotypic ayah pada imunoglobulin janin. Antibodi terhadap faktor-faktor

determinan allotypic juga dapat timbul dari transfusi darah.

Idiotype

Urutan asam amino yang unik dari domain VH dan VL dari antibodi yang

diberikan dapat berfungsi tidak hanya sebagai situs ikatan antigen tetapi juga sebagai set

determinan antigenik. Faktor determinan idiotypic timbul dari urutan daerah variabel

23

rantai berat dan ringan. Setiap determinan antigenik individu dari daerah variabel ini

disebut sebagai idiotope (lihat Gambar 4-17c). Setiap antibodi akan memiliki idiotopes

ganda, beberapa di antaranya adalah situs ikatan antigen yang sebenarnya, beberapa

regio variabel yang terdiri dari urutan di luar situs pengikatan. Jumlah dari idiotopes

individu disebut idiotype dari antibodi.

Karena antibodi yang diproduksi oleh sel B individu yang berasal dari klon yang

sama harus identik sekuen regio variabel, mereka semua memiliki idiotype sama. Anti-

idiotype antibodi diproduksi dengan menyuntikkan antibodi yang bervariasi minimal di

isotypes dan allotypes, sehingga perbedaan idiotypic dapat dikenali. Seringkali antibodi

homogen seperti protein myeloma atau antibodi monoklonal digunakan. Injeksi seperti

antibodi ke penerima yang secara genetik identik dengan donor akan menghasilkan

pembentukan anti-idiotype antibodi terhadap faktor penentu idiotypic.

Reseptor Sel B

Immunologists telah lama dibingungkan tentang bagaimana membrane-bound Ig

(MIG) pada sel B menengahi sebuah sinyal pengaktif setelah kontak dengan antigen.

Dilema bahwa semua isotypes dari mig memiliki ekor sitoplasmik yang sangat pendek:

mIgM dan ekor sitoplasmik mIgD hanya berisi tiga asam amino; ekor MIGA, 14 asam

amino, dan mIgG dan ekor mIgE, 28 asam amino. Dalam setiap kasus, ekor sitoplasmik

ini terlalu singkat untuk dapat mengaitkan molekul sinyal intraselular (misalnya tirosin

kinase dan protein G).

Jawaban untuk teka-teki ini adalah bahwa mig bukanlah keseluruhan reseptor

ikatan antigen pada sel B. Sebaliknya, reseptor sel B (BCR) adalah protein

transmembran yang kompleks terdiri dari mig dan disulfida-linked heterodimer disebut

Ig-α/Ig-β. Molekul asosiasi heterodimer dengan molekul mig ini membentuk BCR

(Gambar 4-22). Rantai Ig-α memiliki ekor sitoplasma panjang yang mengandung 61

asam amino; ekor dari rantai Ig-β mengandung 48 asam amino. Ekor di kedua Ig-α dan

Ig-β cukup lama untuk berinteraksi dengan molekul sinyal intraselular. Penemuan

heterodimer Ig-α /Ig-β oleh Michael Reth dan rekan-rekannya pada awal tahun 1990

secara substansial memberikan pemahaman yang lebih jauh tentang aktivasi sel B, yang

dibahas secara rinci dalam Bab 11.

24

Reseptor Fc mengikat daerah Fc dari antibodi

Banyak fitur sel membran glikoprotein yang disebut reseptor Fc (FCR) yang

memiliki afinitas untuk bagian Fc dari molekul antibodi yang disekresikan. Reseptor ini

sangat penting untuk banyak fungsi biologis dari antibodi. Reseptor Fc bertanggung

jawab untuk pergerakan antibodi dalam melintasi membran sel dan transfer IgG dari ibu

ke janin melalui plasenta. Reseptor ini juga memungkinkan akuisisi pasif dari antibodi

oleh jenis sel, termasuk limfosit B dan T, neutrofil, sel mast, eosinofil, makrofag, dan

sel pembunuh alami. Akibatnya, reseptor Fc menyediakan sarana produk antibodi dari

sistem imun adaptif yang dapat merekrut elemen seperti kunci seluler dari kekebalan

bawaan makrofag dan sel-sel pembunuh alami. Keterlibatan antibodi-antigen yang

terikat oleh reseptor Fc makrofag atau neutrofil memberikan sinyal efektif untuk

fagositosis yang efisien (opsonisasi) dari kompleks antigen-antibodi. Selain memicu

fungsi efektor seperti opsonisasi atau ADCC, antigen dimediasi silang FCR yang terikat

antibodi dapat menghasilkan sinyal immunoregulatory yang mempengaruhi aktivasi sel,

menginduksi diferensiasi, dan, dalam beberapa kasus, menurunkan respon regulasi

seluler.

Ada berbagai reseptor Fc (Gambar 4-19). Reseptor poli-Ig sangat penting untuk

pengangkutan polimer imunoglobulin (polimer IgA dan sampai batas tertentu,

pentameric IgM) di seluruh permukaan epitel. Pada manusia, reseptor Fc neonatal

(FcRN) mentransfer IgGs dari ibu ke janin selama kehamilan dan juga berperan dalam

pengaturan kadar IgG serum. Reseptor Fc telah ditemukan untuk banyak kelas Ig.

Dengan demikian, ada reseptor FcαR yang mengikat IgA, sebuah FcεR yang mengikat

IgE (lihat juga Gambar 4-16), dan beberapa varietas FcγR yang mampu mengikat IgG

dan ditemukan pada manusia. Dalam banyak kasus, silang reseptor ini dengan mengikat

kompleks antigen-antibodi hasil dalam inisiasi kaskade transduksi sinyal yang

menghasilkan perilaku seperti fagositosis atau ADCC. Reseptor Fc sering menjadi

bagian dari kompleks sinyal-pentransduksi yang melibatkan partisipasi lain rantai

polipeptida aksesori. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 4-19, ini mungkin melibatkan

sepasang rantai γ atau, dalam kasus dari reseptor IgE, kumpulan lebih kompleks dari

dua rantai γ dan rantai β. Hubungan dari reseptor ekstraselular dengan unit sinyal-

25

pentransduksi intraseluler terlihat pada reseptor sel-B (Gambar 4-18) dan merupakan

ciri utama dari kompleks reseptor sel-T (lihat Bab 9).

Superfamili Imunoglobulin

Berbagai struktur imunoglobulin rantai berat dan ringan dijelaskan dalam

beberapa fitur sebelumnya, yang menunjukkan bahwa mereka memiliki keturunan

evolusi umum. Secara khusus, semua rantai kelas berat dan ringan memiliki struktur

imunoglobulin domain berlipat (lihat Gambar 4-7). Kehadiran karakterstik struktur

dalam semua rantai imunoglobulin berat dan ringan menunjukkan bahwa pengkodean

gen mereka muncul dari sebuah gen purba umum pengkodean polipeptida dari sekitar

110 asam amino. Duplikasi gen dan divergensi kemudian bisa menghasilkan berbagai

gen rantai berat dan ringan.

Sejumlah besar protein membran telah terbukti memiliki satu atau lebih daerah

homolog ke imunoglobulin domain. Masing-masing protein membran diklasifikasikan

sebagai anggota dari superfamili imunoglobulin. Superfamili istilah digunakan untuk

menunjukkan protein gen yang sesuai berasal dari sebuah gen primordial yang

mengkode struktur domain dasar. Gen ini telah berevolusi secara independen dan tidak

berbagi hubungan genetik atau fungsi. Protein berikut, di samping imunoglobulin

sendiri, adalah anggota perwakilan dari superfamili imunoglobulin (Gambar 4-20):

■ Ig-α/Ig-β heterodimer, bagian dari reseptor sel-B

■ Poli-Ig reseptor, yang memberikan kontribusi komponen sekretori IgA dan IgM

■ T-sel reseptor

■ T-sel protein aksesori, termasuk CD2, CD4, CD8, CD28, dan γ, δ, dan ε rantai CD3

■ Kelas I dan II molekul MHC

■ β2-mikroglobulin, sebuah protein invarian yang terkait dengan kelas I molekul MHC

■ Berbagai molekul adhesi sel, termasuk, VCAM-1 ICAM-1, ICAM-2, dan LFA-3

■ trombosit yang diturunkan dari faktor pertumbuhan

26

Banyak protein lain, beberapa dari mereka dibahas dalam bab-bab lain, juga

termasuk dalam superfamili imunoglobulin.

Analisis X-ray kristalografi belum dicapai untuk semua anggota superfamili

imunoglobulin. Namun demikian, urutan asam amino utama dari protein ini

menunjukkan bahwa mereka semua berisi domain imunoglobulin tipikal berlipat. Secara

khusus, semua anggota superfamili imunoglobulin mengandung setidaknya satu atau

lebih regangan dari sekitar 110 asam amino, mampu menyusun menjadi lembaran

berlipat antiparalel untai β, biasanya dengan ikatan disulfida antar-rantai invarian yang

menutup loop mencakup 50 sampai 70 residu.

Kebanyakan anggota superfamili imunoglobulin tidak dapat mengikat antigen.

Dengan demikian, struktur karakteristik lipatan Ig ditemukan dalam begitu banyak

membran protein yang harus memiliki beberapa fungsi selain mengikat antigen. Satu

kemungkinan adalah bahwa lipatan imunoglobulin dapat memfasilitasi interaksi antara

protein membran. Seperti dijelaskan sebelumnya, interaksi dapat terjadi antara lembar β

yang berhadapan pada kedua domain homolog imunoglobulin (misalnya, CH2/CH2

interaksi) dan domain nonhomolog (misal, VH / VL dan interaksi CH1/CL).

Antibodi monoklonal

Seperti disebutkan dalam chapter 3, banyak antigen menawarkan beberapa

epitop dan karena itu menginduksi proliferasi dan diferensiasi dari berbagai klon sel-B,

masing-masing berasal dari sel B yang mengakui epitop tertentu. Antibodi serum yang

dihasilkan heterogen, yang terdiri dari campuran antibodi, masing-masing spesifik

untuk satu epitop (Gambar 4-21). Seperti respon antibodi poliklonal yang memfasilitasi

lokalisasi, fagositosis, dan pelengkap yang dimediasi lisis antigen, tetapi tentunya

memiliki keuntungan yang jelas bagi organisme in vivo. Sayangnya, heterogenitas

antibodi yang meningkatkan perlindungan imun in vivo sering mengurangi efektivitas

antiserum bagi berbagai keperluan vitro. Untuk sebagian besar penelitian, diagnostik,

dan tujuan terapi, antibodi monoklonal, berasal dari klon tunggal dan dengan demikian

spesifik untuk epitop tunggal, yang lebih baik.

Pemurnian biokimia langsung dari antibodi monoklonal dari persiapan antibodi

poliklonal tidak memungkinkan. Pada tahun 1975, Georges Köhler dan Cesar Milstein

menemukan metode untuk mempersiapkan antibodi monoklonal, yang dengan cepat

27

menjadi salah satu teknologi kunci imunologi itu. Dengan menggabungkan sebuah aktif

antibodi yang memproduksi sel B yang normal dan aktif dengan sel myeloma (kanker

sel plasma), mereka mampu menghasilkan sel hibrida, yang disebut hibridoma, yang

properti pertumbuhan tidak terbatas yang imortal dari sel myeloma dan menyekresikan

antibodi yang diproduksi oleh sel B (lihat Gambar 4-21). Klon yang dihasilkan dari sel

hibridoma, yang mengeluarkan sejumlah besar antibodi monoklonal, dapat

dibudidayakan tanpa batas. Pengembangan teknik untuk menghasilkan antibodi

monoklonal, rincian dibahas dalam Bab 23, memberikan immunologists alat penelitian

yang kuat dan serbaguna. Arti penting dari pekerjaan dengan Köhler dan Milstein diakui

ketika masing-masing dianugerahi hadiah Nobel.

Antibodi monoklonal memiliki kegunaan klinis yang penting

Antibodi monoklonal terbukti sangat berguna sebagai diagnostik, imaging, dan

reagen terapi dalam pengobatan klinis. Awalnya, antibodi monoklonal digunakan

terutama sebagai dalam reagen diagnostik in vitro. Di antara banyak antibodi

monoklonal reagen diagnostik sekarang tersedia adalah produk untuk mendeteksi

kehamilan, mendiagnosis mikroorganisme patogen banyak, mengukur kadar darah dari

berbagai obat, pencocokan antigen histokompatibilitas, dan mendeteksi antigen gudang

dengan tumor tertentu.

Antibodi monoklonal radiolabeled juga dapat digunakan secara in vivo untuk

mendeteksi atau mencari antigen tumor, memungkinkan diagnosis dini dari beberapa

tumor primer atau metastasis pada pasien. Sebagai contoh, antibodi monoklonal untuk

sel kanker payudara diberi label dengan iodine-131 dan diperkenalkan ke dalam darah

untuk mendeteksi penyebaran tumor ke kelenjar getah bening regional. Teknik

pencitraan monoklonal dapat mengungkapkan metastasis kanker payudara

yang tidak akan terdeteksi oleh yang lain, teknik pemindaian kurang sensitif.

Abzymes adalah antibodi monoklonal yang mengkatalisis reaksi

Pengikatan antibodi terhadap antigen yang mirip dalam banyak cara untuk

pengikatan enzim dengan substrat tersebut. Dalam kedua kasus mengikat melibatkan

interaksi yang lemah dan noncovalent dan menunjukkan kekhususan dan afinitas yang

tinggi. Apa yang membedakan interaksi antigen-antibodi dari interaksi enzim-substrat

28

adalah bahwa antibodi tidak mengubah ikatan kovalen antigen, sedangkan enzim

mengkatalisis perubahan kimia dalam substratnya. Namun, seperti enzim, antibodi

dengan spesifisitas yang tepat dapat menstabilkan keadaan transisi dari substrat yang

terikat, sehingga mengurangi energi aktivasi untuk modifikasi kimia dari substrat.

Kesamaan antara interaksi antigen-antibodi dan interaksi enzim-substrat

memunculkan pertanyaan apakah beberapa antibodi bisa berperilaku seperti enzim dan

mengkatalisis reaksi kimia. Untuk menyelidiki kemungkinan ini, sebuah kompleks

hapten-carrier disintesis di mana hapten struktural ditransisi dari suatu ester dan

mengalami hidrolisis. Sel limpa dari tikus yang diimunisasi dengan analog status

transisi yang tergabung dengan sel myeloma untuk menghasilkan antibodi monoklonal

antihapten. Ketika antibodi monoklonal diinkubasi dengan substrat ester, beberapa dari

mereka mempercepat hidrolisis sekitar 1000-lipat; yaitu, mereka bertindak seperti enzim

yang mengkatalisis hidrolisis substrat tersebut. Aktivitas katalitik dari antibodi adalah

sangat spesifik: mereka hanya menghidrolisis ester yang dengan struktur mirip analog

status transisi yang digunakan sebagai hapten dalam konjugasi imunisasi. Antibodi

katalitik ini disebut abzymes mengacu pada peran ganda mereka sebagai antibodi dan

enzim.

Tujuan utama penelitian antibodi katalitik merupakan turunan dari baterai

abzymes yang memotong ikatan peptida di residu asam amino tertentu, sebanyak enzim

restriksi memotong DNA pada situs tertentu. Abzymes seperti itu akan menjadi alat

bantu dalam analisis struktural dan fungsional dari protein. Selain itu, dimungkinkan

untuk menghasilkan abzymes dengan kemampuan untuk melarutkan bekuan darah atau

untuk membelah glikoprotein virus pada situs tertentu, sehingga menghalangi virus

infectivity. sayangnya, antibodi katalitik yang membelah ikatan peptida protein sangat

sulit untuk didapatkan. Banyak penelitian yang mengejar bidang ini untuk menemukan

suatu solusi masalah ini penting namun sulit.

RINGKASAN

sebuah molekul antibodi terdiri dari dua rantai ringan identik dan dua rantai

berat identik, yang dihubungkan oleh ikatan disulfida. Masing-masing rantai

berat memiliki regio variabel amino-terminal yang diikuti oleh regio konstan

29

Dalam semua molekul antibodi yang diberikan, regio konstan mengandung satu

dari lima sekuen dasar rantai berat (μ, γ, δ, α, atau ε) yang disebut isotipe dan

satu dari dua sekuen dasar rantai ringan (κ atau λ) yang disebut tipe

Isotipe rantai berat menentukan kelas dari antibodi (μ, IgM; γ, IgG; δ, IgD; α,

IgA; ε,IgE)

Lima kelas antibodi memiliki fungsi efektor yang berbeda, konsentrasi serum

rata-rata, dan setengah hidup.

Setiap domain dalam molekul imunoglobulin memiliki karakteristik struktur

tersier yang disebut lipatan imunoglobulin. Kehadiran domain imunoglobulin

berlipat juga mengidentifikasi banyak protein non-antibodi lain sebagai anggota

dari superfamili imunoglobulin.

Dalam domain variabel amino-terminal dari masing-masing rantai berat dan

ringan, terdapat tiga complementary-determining regions (CDR). Regio

polipeptida ini memberikan kontribusi antigen yang mengikat situs antibodi,

menentukan spesifisitas.

Imunoglobulin diekspresikan dalam dua bentuk: secreted antibody yang

diproduksi oleh sel plasma dan membrane-bound antibody yang berhubungan

dengan heterodimer Ig-α/Ig-β untuk membentuk reseptor antigen sel-B antigen

yang ada pada permukaan sel B.

Tiga fungsi utama efektor yang memungkinkan antibodi untuk melenyapkan

antigen dan membunuh patogen adalah: opsonisasi, yang mempromosikan

fagositosis antigen oleh makrofag dan neutrofil; aktivasi komplemen, yang

mengaktifkan jalur yang mengarah ke generasi dari kumpulan protein yang

dapat melubangi membran sel; dan antibody-dependent cell-mediated

cytotoxicity (ADCC), yang dapat membunuh sel target yang terikat antibodi.

Tidak seperti antibodi poliklonal, yang timbul dari banyak klon sel B dan

memiliki koleksi situs ikatan yang heterogen, antibodi monoklonal berasal dari

klon sel B tunggal dan memiliki situs pengikatan tunggal.

30

31