Vasta-aine
Vasta-aineet eli immunoglobuliinit (Ig) ovat immuunijärjestelmään kuuluvia liukoisia glykoproteiineja, joiden avulla elimistö tunnistaa vieraita organismeja tai niiden osia. Jokainen vasta-aine tunnistaa tietyn antigeenin. Vasta-aineita syntetisoivat ja erittävät plasmasoluiksi muuntuneet immuunijärjestelmän B-lymfosyytit eli B-solut. Vasta-aineen esiasteet toimivat B-solujen reseptoreina. Aktivoituessaan B-solu alkaa tuottaa ja erittää reseptorinsa kaltaisia vasta-aineita.
Vasta-aineiden tuotanto on liukoisen puolustusjärjestelmän päätehtävä.
Virheellisesti toimivat vasta-aineet reagoivat elimistön omien kudosten soluihin. Yhdessä virheellisesti toimivien imusolujen kanssa virheelliset vasta-aineet aiheuttavat autoimmuunisairauksia, kuten diabetestä ja nivelreumaa.
Immunoglobuliinit ovat Y:n muotoisia proteiineja, jotka koostuvat neljästä polypeptidiketjusta: kahdesta identtisestä kevytketjusta ja kahdesta identtisestä raskasketjusta, jotka kiinnittyvät toisiinsa rikkisilloilla. Vasta-aine voi koostua yhdestä tai useammasta immunoglobuliinista.
Sekä raskasketjuissa että kevytketjuissa on yksi variaabeli domeeni. Kevytketjussa on lisäksi yksi vakiodomeeni ja raskasketjussa kolme. Variaabelit domeenit vastaavat antigeenien tunnistuksesta. Niiden monimuotoisuus selittää myös sen, miten on mahdollista, että immunoglobuliinit ovat spesifisiä, mutta elimistö pystyy kuitenkin tunnistamaan lukuisan määrän vieraita partikkeleita.
Kevytketjut koostuvat variaabelista domeenista (V), vakiodomeenista (C) ja nämä J-segmentistä (joining, liittävä). J-segmentti koodaa 13 aminohapon aluetta kevytketjussa. Kevytketjujen geeniperheitä on kaksi, κ ja λ.
Ihmisen perimän κ-perheessä on 76 eri variaabelia geeniä, 5 eri J-segmenttiä, ja 1 vakiogeeni. λ-perheessä on noin 300 variaabelia geeniä, ja noin 6 JC-geeniparia.
Raskasketjut muodostuvat pääasiassa variaabelista domeenista (V) ja kolmesta vakiodomeenista (C). Näiden välissä on lisäksi J-segmentti ja D-segmentti (diversity, monipuolisuus).
Immunoglobuliinit jaetaan isotyyppeihin (luokkiin) niiden raskasketjujen vakiodomeenien mukaan. Isotyyppejä on viisi: IgG, IgA, IgM, IgD ja IgE. Näitä vastaavat raskasketjut ovat γ, α, μ, δ ja ε.
IgG on immunoglobuliineista yleisin. Se esiintyy monomeerisenä. IgG voi kulkeutua istukan läpi ja suojella sikiötä, kun sen oma immuunijärjestelmä ei vielä ole kehittynyt.
Lymfosyytit ilmentävät yleensä vain yhtä isotyyppiä kerrallaan, mutta joissain tapauksissa solun isotyyppi saattaa muuttua solunjakautumisen yhteydessä.
Nisäkkäät voivat tuottaa 10–10 erilaista vasta-ainemolekyyliä. Geneettinen monimuotoisuus selittää tästä vain murto-osan.
V- D- ja J-geenisekvenssien päissä on konservoituneita nukleotidisekvenssejä, joiden kohdalta geenisegmentit yhdistetään. Yhdistämisen yhteydessä entsyymit poistavat ja lisäävät nukleotideja yhdistymiskohtaan, mikä luo vaihtelua vasta-aineisiin. VJ-yhdistymiskohta on osa antigeeniä sitovaa kohtaa ja osallistuu kontaktien luomiseen kevyt- ja raskasketjun välillä. (Jos lisättyjen nukleotidien määrä ei ole jaettu kolmella, geenin lukukehys muuttuu ja geeniä ei voi ekspressoida.)
Vasta-aineiden monimuotoisuuden takana on myös somaattisia mutaatioita, joita tapahtuu B-solujen klonaalisen lisääntymisen yhteydessä. Somaattinen mutaatio kohdistuu joka 1000:een DNA:n emäkseen. Somaattisen mutaation ansiosta puolet alkuperäisen solun jälkeläisistä kantaa mutaatiota.