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Le secret des liaisons chimiques: comment les antigènes et les anticorps obtiennent-ils une liaison précise par des interactions faibles?
L'interaction entre l'antigène et l'anticorps est une réaction chimique spéciale, un processus provoqué par l'interaction approfondie entre les anticorps et les antigènes produits par les cellules B dans les globules blancs.Ce processus de liaison spécifique est appelé coagulation.C'est la réaction de base de notre corps pour résister aux agents pathogènes étrangers et à leurs toxines.Dans le sang, les antigènes se lient aux anticorps avec une affinité et une spécificité élevés, formant des complexes antigènes-anticorps et sont ensuite transportés vers le système cellulaire pour une élimination ou une inactivation facile.
Cette théorie a été appelée la "théorie de Goldberg" depuis que Richard J. Goldberg a d'abord décrit correctement la réaction antigène-anticorps à l'Université du Wisconsin en 1952.
Il existe de nombreux types d'anticorps et d'antigènes, et chaque anticorps ne peut se lier qu'à un antigène spécifique.La raison de cette spécificité est la structure chimique spécifique de l'anticorps.Le déterminant antigénique ou l'épitope d'un antigène est reconnu par le site de liaison de l'anticorps, qui est situé dans la région variante de la chaîne polypeptidique.Ces régions variantes ont elles-mêmes des régions d'hypermutation, qui sont une série de séquences d'acides aminés uniques, et tous les types d'anticorps sont différents.La liaison entre l'antigène et les anticorps est principalement obtenue par diverses interactions faibles non covalentes telles que la liaison électrostatique, la liaison hydrogène, les forces de van der Waals et les interactions hydrophobes.
Base moléculaire de l'immunité
L'immunité produite par un individu lorsqu'elle est exposée à un antigène est appelée immunité acquise.L'immunité acquise repose sur l'interaction entre un antigène et un groupe de protéines appelées anticorps produites par les cellules B dans le sang.Chaque anticorps est spécifique à un type spécifique d'antigène, de sorte que la réponse immunitaire de l'immunité acquise provient de la liaison précise entre l'antigène et l'anticorps.
Dans la structure des anticorps, le fragment de liaison de l'antigène (Fab) est composé de l'extrémité amino des chaînes légères et lourdes du polypeptide d'immunoglobuline.Le domaine variant de cette région se compose de séquences d'acides aminés qui déterminent l'affinité de liaison du type d'anticorps avec son antigène.Les séquences de liaison des chaînes lumineuses variantes (VL) et des chaînes lourdes variantes (VH) forment trois régions d'hypermutation (Hv1, Hv2, Hv3), qui sont les principales parties de la reconnaissance des anticorps et de la liaison aux antigènes.
Base chimique de l'interaction antigène-anticorps
La liaison des anticorps aux antigènes dépend principalement des interactions chimiques faibles, qui sont essentiellement non covalentes.Selon la partie spécifique de l'interaction, les effets impliqués incluent la liaison électrostatique, l'hydrogène, les forces Van der Waals et les interactions hydrophobes.La liaison non covalente entre les anticorps et les antigènes peut également être aidée par des molécules d'eau d'interface, et ces liaisons indirectes favorisent la réaction croisée, c'est-à-dire la reconnaissance d'antigènes différents mais apparentés par un seul anticorps.
Propriétés et affinité des anticorps
L'interaction entre l'antigène et l'anticorps montre une affinité élevée, similaire à la liaison de la serrure et de la clé.Il y a un équilibre dynamique dans ce processus, où la réaction est réversible.L'évaluation de l'affinité et de l'affinité peut être réalisée par des constantes de dissociation. Plus la constante de dissociation est faible, plus l'affinité ou l'affinité est élevée, et plus la force de liaison est forte.
Défis des maladies auto-immunes
Dans des circonstances normales, les anticorps peuvent faire la distinction entre les molécules externes et les molécules internes produites par les activités cellulaires et rester silencieuses à leurs propres molécules.Mais dans certains cas, les anticorps reconnaissent leurs propres molécules comme des antigènes, déclenchant des réponses immunitaires inattendues, conduisant à différents types de maladies auto-immunes.Ces maladies sont souvent extrêmement nocives et même mortelles.
Application de l'interaction antigène-anticorps
Les interactions antigènes-anticorps sont largement utilisées dans les techniques de laboratoire pour les tests d'hémocompatibilité et le diagnostic de diverses infections pathogènes.L'application la plus élémentaire consiste à déterminer le groupe sanguin ABO, ce qui est très important pour la transfusion sanguine.Les applications plus complexes incluent le test immuno-enzymatique (ELISA), la technologie d'immunospot et l'immunoélectrophorèse.
Grâce à ces méthodes, les scientifiques peuvent étudier davantage les mécanismes de la maladie et favoriser le développement de vaccins et de traitements.Dans les applications potentielles, les recherches futures peuvent-elles explorer les mystères plus profonds entre les antigènes et les anticorps?
