抗體技術(shù)基本原理：抗原抗體相互作用

抗原和抗體的結(jié)合

利用免疫化學的抗體技術(shù)已成為許多生命科學研究領(lǐng)域的重要工具。免疫化學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。在本文中，我們將解釋抗原抗體復(fù)合物形成中涉及的“抗原抗體相互作用”。

抗體與抗原上抗原位點相互作用的強度以抗體對抗原的親和力來表示。在每個抗原位點，抗體“臂”的可變區(qū)通過弱非共價力與抗原上的多個位點相互作用。相互作用越大，親和力越高。關(guān)于抗原抗體復(fù)合物的整體穩(wěn)定性或強度，親和力可能比親和力更具參考價值。

親和力由三個主要因素控制：1）抗體對表位的親和力，2）抗原和抗體的價態(tài)，以及3）相互作用位點的三維結(jié)構(gòu)。最終，這些因素決定了抗體的特異性——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)是指抗體或抗體群與引起其產(chǎn)生的抗原以外的抗原表位結(jié)合。發(fā)生這種情況可能是因為抗體的親和力或特異性較低，或者因為幾種不同的抗原具有相同或非常相似的表位。

當需要與一組相關(guān)抗原進行一般結(jié)合時，或在表位的蛋白質(zhì)序列在進化過程中不是高度保守的情況下嘗試跨物種標記時，可能需要交叉反應(yīng)。

交叉反應(yīng)可能導致抗原濃度估計過高或過低，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應(yīng)用

免疫化學技術(shù)依賴于分子水平上每種免疫球蛋白對其各自抗原的極端特異性，即使存在高濃度的污染分子。大多數(shù)抗原和抗體具有多個相互作用位點，因此相互作用形成沉淀物。使用抗體的實驗示例包括蛋白質(zhì)印跡法、免疫組織化學和免疫細胞化學、酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)、免疫沉淀和流式細胞術(shù)。

抗原-抗體相互作用的動力學

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。這些力中的每一種都是弱的非共價鍵，但抗原和抗體之間的鍵可以非常強。

與抗體一樣，抗原可能具有多個相互作用位點，要么具有相同表位的多個副本，要么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)合可能會產(chǎn)生更穩(wěn)定的復(fù)合物，但也可能導致構(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原理。

其中K A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]分別是抗體(Ab)或抗原(Ag)上自由、未相互作用的結(jié)合位點的摩爾濃度。

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)也可以在很大的范圍內(nèi)變化，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?？梢源_定單克隆抗體的親和常數(shù)，但不能確定多克隆抗體的親和常數(shù)，因為抗體和抗原之間形成了多個鍵。

可以通過平衡透析定量測量抗體對抗原的親和力。通過重復(fù)平衡透析，同時保持抗體濃度恒定并改變配體濃度，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)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，因為它們之間的差異為它們的使用帶來了優(yōu)點和缺點。

抗原抗體結(jié)合的性質(zhì)

抗體結(jié)合位點位于抗體分子的F(ab)部分，由重鏈和輕鏈的高變區(qū)組成。該位點與抗原結(jié)合的特點和步驟如下：

1.抗原和抗體結(jié)合位點之間的鍵是非共價的，因此是可逆的。這些鍵可能是由于氫鍵、靜電鍵或范德華力引起的。

2.通常觀察到多重鍵的形成，導致抗體和抗原之間相對緊密的結(jié)合。

3.負責細胞上的抗原決定簇（表位）與抗體上的抗原結(jié)合位點（互補位）之間特異性結(jié)合的位點是這些分子中非常小的一部分，通常僅由幾個氨基酸組成。

4.這些位點對于抗原抗體反應(yīng)至關(guān)重要，因為特定的結(jié)合必須克服兩個分子之間的排斥力。

5.當表位與互補位接觸時，它們最初會通過離子和疏水力相互吸引。這些力有助于克服水合能，當表位和互補位相互接近時，水合能會取代水分子。然后，范德華力進一步增強了這種吸引力，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)會受到多種因素的影響。常見因素包括：

1.溫度

抗原抗體反應(yīng)的最佳溫度取決于表位和互補位的化學性質(zhì)以及這些相互作用中涉及的鍵的類型。例如，氫鍵的形成往往是放熱的。這些鍵在較低溫度下更穩(wěn)定，因此使用碳水化合物抗原時溫度可能很重要。

2.pH

pH對抗原抗體復(fù)合物平衡常數(shù)的影響發(fā)生在pH6.5-8.4之間。當pH值低于6.5或高于8.4時，抗原抗體反應(yīng)受到強烈抑制。pH5.0或9.5時的平衡常數(shù)比pH6.5-7.0時的平衡常數(shù)小100倍。極端的pH值條件會導致抗體構(gòu)象變化，從而破壞其與抗原的互補性。

3.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中尤為重要，其中鈉離子和氯離子對反應(yīng)有顯著的影響。例如，在生理鹽水中，Na +和Cl?聚集在復(fù)合物周圍并部分中和它們的電荷，這會干擾抗體與抗原的結(jié)合。當使用低親和力抗體時，這可能是一個問題。眾所周知，γ-球蛋白會聚集，與紅細胞脂蛋白形成可逆復(fù)合物，并在極低離子強度下沉淀。

以上我們講解了抗原抗體復(fù)合物形成過程中涉及的“抗原抗體相互作用”。抗原抗體復(fù)合物的形成是免疫化學的基本原理。讓我們好好理解原理，好好利用抗體技術(shù)。