J-ланцюг

З'єднувальний (J) ланцюг (англ. Joining (J) chain) — це білковий компонент, який бере участь в утворенні полімерів антитіл IgM та IgA, з'єднуючи їхні мономери. Це робить утворені полімери придатними до секреції. J-ланцюг є висококонсервативним у тваринному світі, однак його специфічні функції наразі не повністю вивчені.

Поліпептид, кодований геном IGJ, складається зі 137 залишків.

Структура J-ланцюг — глікопротеїн з молекулярною масою 15 кДа. Вторинна структура досі невизначена, але вважається, що вона містить або один β-циліндр («β-діжка»), або дводоменно складену структуру зі стандартними імуноглобуліновими доменами. Первинна структура J-ланцюга характерна високим вмістом негативно заряджених амінокислот, що робить її надзвичайно кислою.

Глобулін має 8 залишків цистеїну, 6 з яких беруть участь в утворенні внутрішньомолекулярних дисульфідних зв'язків, а інші два — зв'язуються з Fc-хвостовими ділянками антитіл IgA чи IgM (α-ланцюгом та μ-ланцюгом відповідно). N-зв'язаний вуглевод, що утворилився в результаті N-глікозилювання, є важливим елементом під час утворення полімерів антитіл. Наразі немає відомої родини білків зі значною гомологією до J-ланцюга.

Функція

Полімеризація антитіл J-ланцюг регулює полімеризацію IgM та IgA у ссавців. За експресії в клітинах він сприяє утворенню пентамерів IgM та димерів IgA. Імуноглобуліни IgM найчастіше містять один J-ланцюг, проте деяі дослідження виявили до 4 J-ланцюгів в межах одного IgM пентамеру.

Полімеризація IgM

J-ланцюг вбудовується наприкінці полімеризації IgM і термодинамічно сприяє утворенню пентамерів на противагу гексамерам. У мишей з нокаутованим J-ланцюгом (KO) домінує гексамерний IgM. Ці позбавлені J-ланцюга імуноглобуліни у 15-20 разів ефективніше активують систему комплементу, ніж пентамери J-ланцюго-позитивних IgM. Однак, було продемонстровано, що ноукаутовані за J-ланцюгом миші мають низьку концентрацію гексамерного IgM та дефіцит активації комплементу. Це свідчить про додаткові регуляторні механізми in vivo.

Ще одним наслідком зниженої активації системи комплементу пентамерним IgM є те, що це дозволяє J-ланцюгово-позитивним IgM зв'язуватися із антигеном без надмірного пошкодження епітеліальних мембран активованою системою комплементу.

Полімеризація IgA

J-ланцюг сприяє димеризації IgA через зв'язування двох мономерних секреторних хвостів.ґ

З точки зору структури, J-ланцюг з'єднує два мономерних антитіла асиметрично, утворюючи міжмолекулярні дисульфідні зв'язки та об'єднуючи гідрофобні β-сендвічі на кожній молекулі. Цей механізм полімеризації залучає білки шаперони, включно зі зв'язуючим імуноглобуліновий білок (BiP) та MZB1, кожен з яких послідовно залучає різні фактори полімеризації антитіла.

Секреція антитіл Секреція антитіл слизової оболонки з базальної мембрани до апікальних епітеліальних клітин здійснюється з допомогою полімерних Ig-рецептором (pIgR). Базальний білок pIgR, відомий як секреторний компонент (SC), розпізнає готові до секреції Ig. Зв'язування між SC та секреторним Ig здійснюється через J-ланцюг антитіла. Він фізично контактує із секреторним компонентом, аби перевсти конформацію транспортера у відкритий стан.

Далі комплекс трансцитується, а секреторний компонент протеолітично відщеплюється від рецептора, вивільняючи антитіло на апікальну сторону епітеліальної клітини, а згодом і в просвіт загалом. Вважається, що під час секреції IgM та IgA описаний механізм є переважно консервативним.

Регулювання Побутувала думка, що J-ланцюг експресується лише плазматичними клітинами, оскільки саме вони секретують антитіла. Однак, було виявлено, що J-ланцюг також експресується на ранніх стадіях диференціації B-клітин, перед тим як вони почнуть експресувати Ig.

Вважається, що експресія J-ланцюга проходить на ранніх етапах диференціації лімфоїдних клітин, адже його експресія спостерігається як у попередниках B-, так і T-клітин. У міру розвитку клітин, здається, що μ-ланцюг починає бути необхідним за синтезу J-ланцюга.

Ген, який кодує J-ланцюг, транскрипційно регулюється через канонічну репресію Pax5. Оскільки Pax5 є поширеним транскрипційним регулятором, то J-ланцюг продовжує експресується плазматими клітинами, які секретують мономерні антитіла. Вважається, що у таких клітинах J-ланцюг не відіграє жодної функції і швидко руйнується. Імовірно, у плазматичних клітинах, які секретують мономерний IgA, Pax5-незалежний механізм запобігає димеризації IgA.

Філогенез Вірогідно, J-ланцюг виник еволюційно у ранніх щелепних хребетних. Групи кісткових риб, включно з костистими рибами, відтоді втратили експресію J-ланцюга.

Оскільки акули не експресують IgA, то вони використовують J-ланцюг лише для полімеризації IgM. Це робить їх цікавими модельними організмами у сфері вивчення механізмів регуляції та полімеризації J-ланцюга без впливу складних факторів, зокрема секретів слизових оболонок.

Ксенопуси здатні до полімеризації слизового IgX, за відсутності J-ланцюга. Можливо, це викликано втратою консервативних залишків цистеїну, що зв'язують J-ланцюг та секреторний хвіст Ig.

Посилання

Klimovich VB, Samoĭlovich MP, Klimovich BV (2008-04-01).

Додаткова інформація