HAPTENS: HISTORIE, FUNKTIONER, EGENSKABER, IMMUNRESPONS - BIOLOGI - 2025

En hapten er et ikke-antigent, ikke-proteinmolekyle med lav molekylvægt, der kun er i stand til at fremkalde et immunrespons, når det binder til et protein eller en kulhydratmolekylær bærer eller bærer. Det skal bemærkes, at mange forfattere beskriver det som et "meget lille antigen".

Et antigent molekyle eller antigen defineres i nogle tekster som ethvert stof, der er i stand til at binde med høj specificitet til et antistof produceret af en B-celle eller til en receptor på membranen af ​​en T-celle, som er lymfocytterne, der er ansvarlige for humoral og cellulær immunitet., henholdsvis.

Antigen-antistofkompleks (Kilde: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Antigener kan være molekyler af enhver type, såsom proteiner, metabolitter, sukkerarter, lipider og deres derivater, hormoner, medikamenter, nukleinsyrer osv.

Imidlertid har kun store makromolekyler de antigene egenskaber, der er i stand til at udløse de lymfocytresponser, der er nødvendige til fremstilling af antistoffer.

Ethvert stof, der er fremmed for en organisme, kan betragtes som et antigen, men udtrykket 'immunogen' bruges ofte til at henvise til de antigener, der faktisk udløser en respons fra antistofproducerende B-celler.

En hapten er derfor et ikke-immunogent antigen, som kræver dets associering med et makromolekyle for at udløse immunresponserne, der er karakteristiske for et immunogen.

Funktioner

Da immunsystemet er det vigtigste "våben" til forsvar mod infektioner af forskellige typer patogener og mod ethvert fremmedlegeme eller stof, blandt mange andre ting, investerer et menneskes legeme en stor mængde kræfter og energi i dets drift.

Imidlertid udsættes en person regelmæssigt for hele sit liv for, hvad der kan betragtes som flere antigener, for hvilke immunsystemet har evnen til at "bestemme", hvilken type molekyler man skal reagere på, og hvilken type molekyler man skal ignorere.

En af de mekanismer, som immunsystemet bruger til at beslutte, om det skal reagere på et bestemt antigen eller ej, er dets størrelse. Som diskuteret ovenfor fungerer således kun "store" molekyler såsom proteiner, phospholipider, komplekse kulhydrater og nukleinsyrer som ægte immunogener.

Haptens, da de er meget små molekyler, medmindre de er konjugeret med en form for makromolekyle, har ikke immunogene funktioner. Imidlertid anser forskere inden for den afdeling af medicin, der kaldes immunologi, haptens for at være immunologiske "værktøjer."

Årsagen til ovenstående udsagn har at gøre med det faktum, at nogle forskere er dedikerede til opgaven med at konjugere visse haptener til andre større molekyler, der fungerer i deres "transport" og gør dem immunogene for at opnå dette individ producerer specifikke antistoffer mod en bestemt hapten.

Molekylet, der er resultatet af forbindelsen mellem et hapten- og et bærermolekyle, er kendt som et 'system' eller 'hapten-bærerkompleks', og individer, der er udsat for dette system (virkelig immunogent) producerer antistoffer med evnen til specifikt at binde til disse molekyler i deres Fri form.

Praktisk hjælp

Så en af ​​hovedfunktionerne med hapten-bærersystemer er at stimulere produktionen af ​​antistoffer, som ofte bruges til udvikling af forskellige analytiske test, så de er nyttige ud fra forskning og diagnose..

Et forsøgsdyr udsat for en hapten koblet med et protein for eksempel vil producere antistoffer mod hapten, mod epitoper eller antigene determinanter af bærermolekylet og mod steder dannet i krydset mellem hapten og dets transporter.

Denne egenskab ved hapten-bæreren eller transporteringssystemet er nyttig til at undersøge de immunologiske virkninger af små variationer i strukturen af ​​et antigen på specificiteten af ​​immunresponsen.

egenskaber

Haptens er karakteriseret hovedsageligt ved deres størrelse og af det faktum, at de generelt er ikke-protein organiske molekyler. Her er en kort liste over de vigtigste egenskaber ved disse molekyler:

- Kemiske forbindelser med lav molekylvægt (mindre end 5 kDa). De kan endda være meget små funktionelle grupper.

Hapten-carrier-kompleks. Hapten i dette billede er en dinitrophenylgruppe (Kilde: MantOs via Wikimedia Commons)

- De er molekyler med antigenspecificitet, men uden immunogenisk kraft, eller hvad der er det samme, udløser de ikke produktionen af ​​antistoffer, men de kan specifikt genkendes af dem i organismer, der er immuniseret med hapten-bærerkomplekser.

- De er kun knyttet til en "bærer" eller "transporter" -molekyle (fra den engelske transportør) og får immunogenicitet som antigener, da de genkendes af immunsystemet.

- De er ensartede ud fra det antigene synspunkt, det vil sige antallet af funktionelle antigene determinanter, som haptener har, der er i stand til at binde et antistof, kun er et (i modsætning til et naturligt antigen, der er polyvalent).

Immunresponser forbundet med haptens og lidt historie

Meget af den aktuelle viden om processen med at præsentere antigener af B-lymfocytter såvel som disse cellers rolle i udviklingen af ​​humorale immunresponser stammer fra forskellige undersøgelser, hvor antistofresponset i en immuniseret organisme ønskede at blive observeret. med et hapten-transportørkompleks.

Karl Landsteiner dedikerede mellem 1920 og 1930 sin forskning til skabelsen af ​​et kemisk defineret system til undersøgelse af bindingen af ​​individuelle antistoffer ved anvendelse af dette til dyr immuniseret med hapten-bærer-konjugater og sammenligning af deres sera med andre dyrs. immuniseret med lignende haptener koblet til forskellige molekyler.

Hans sammenlignende eksperimenter var rettet mod at bestemme, om der var krydsreaktioner (at det samme antistof genkender mere end et antigen) mellem antistofferne produceret som respons på forskellige hapten-bærer-komplekser, hvormed han var i stand til at analysere, hvilke modifikationer forhindrede eller tilladte disse reaktioner.

Landsteiner's arbejde formåede at fremhæve immunsystemets specificitet for små strukturelle variationer i de immunogene determinanter af antigener, såvel som den store mangfoldighed af epitoper, som dette system har evnen til at genkende.

Karakteristika for de svar, der er induceret af hapten-carrier-komplekserne

Fra undersøgelserne foretaget af Landsteiner og andre forskere i området kunne nogle særlige karakteristika for de immunresponser, der er induceret ved immunisering med hapten-bærer-proteinkomplekser, genkendes.

- Immunresponser kræver deltagelse af specifikke B-lymfocytter for hver hapten og specifikke hjælper-T-lymfocytter for proteindelen af ​​transporteren.

- Fremkaldelse af et svar er kun muligt, når hapten fysisk er bundet til dens bærerprotein.

- Antistof-antigen-interaktionen er begrænset af molekylerne i klasse II-vigtigste histokompatibilitetskomplekssystem.

Senere, i immunologiens historie, blev det erkendt, at disse egenskaber også er karakteristiske for antistofreaktioner på ethvert proteinantigen.

Referencer

1. Abbas, AK, Lichtman, AH, & Pillai, S. (2014). Cellulær og molekylær immunologi E-bog. Elsevier Sundhedsvidenskab.
2. Skuespiller, JK (2019). Indledende immunologi, 2.: Grundlæggende koncepter til tværfaglige applikationer. Academic Press.
3. Kennedy, M. (2011). Immunologi til dummies - en smertefri gennemgang af grundlæggende koncepter (Proceedings).
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger-principper for biokemi. Macmillan.
5. Owen, JA, Punt, J., & Stranford, SA (2013). Kuby-immunologi (s. 692). New York: WH Freeman.