Strašidelná pohádka o záhadných protilátkách

3. 07. 2020 10:01:46
Tuhle jsem ti Micíku neuváženě slíbil, že když budeš hodný, tak ti povím strašidelnou pohádku o záhadných protilátkách. Tak pěkně zavři očička a poslouchej.

Protilátky (imunoglobuliny) vyrábějí v našem těle bíle krvinky, konkrétně B-buňky a jejich potomci, plasmatické buňky. Hlavním úkolem protilátek je se co nejpevněji navázat na cizorodé molekuly – antigeny, tedy třeba na bílkoviny na povrchu parazitů, a přitom se nenavázat na molekuly tělu vlastní. Parazit je navázanými protilátkami označkován jako cosi cizího a nejspíš nebezpečného. Díky této značce se následně stane terčem útoku jiných buněk našeho imunitního systému, třeba makrofágů. Každá molekula protilátky má minimálně dvě stejná vazebná místa, a proto může také svazovat do řetězců nebo chomáčů menší antigeny, například molekuly hadího jedu nebo i celé viry. Chomáč virů má smůlu – do buňky se nedostane a je pohlcen a zničen makrofágy. Protilátky plní v naší obraně i mnoho dalších úkolů, některé umí parazity i přímo zabíjet. Ale nejzáhadnější na nich je to, že se dokážou tak pevně „přilepit“ na cizorodý antigen, a přitom se nepřilepit na molekuly tělu vlastní. A aby byla záhada ještě záhadnější, B-buňky umí v případě potřeby vytvořit protilátky i proti antigenům, které vytvořil uměle člověk a které se do té doby v přírodě vůbec nevyskytovaly.

Proč se protilátka tak pevně váže na určité místo antigenu (epitop) už víme dlouho. Velmi přesně kopíruje jeho tvar, takže vytváří jeho dokonalý otisk včetně potřebného rozložení elektrických nábojů. Když se v mikrosvětě k sobě velmi těsně přiloží dva hrbolaté povrchy, tak se k sobě pevně přilepí. Jenže, u kulhavé myši, jak takový přesný otisk antigenu v našem těle vzniká? Jestli jsi Micíku dobře poslouchal minulou pohádku o T-buňkách, tak by tě mohlo napadnout, že v těle náhodným kombinováním kousků genů pro vazebné místo protilátek vznikají miliony druhů B-buněk, každá vytvářející jinou protilátku schopnou pevně vázat jiný antigen. Nezralé B-buňky, které by produkovaly protilátku vázající se na tělu vlastní struktury, by spáchaly sebevraždu, jako to dělají nezralé T-buňky v brzlíku. Ty ostatní, přeživší, by v těle trpělivě čekaly, až jednou potkají „svůj“ antigen. Pak by se začaly množit a vytvořily tak klon produkující příslušnou protilátku. No, kdybys s tímhle nápadem přišel v polovině minulého století, mohl jsi Nobelovku za imunologii získat ty a pan Burnet by ostrouhal. To by bylo paštiček!

Jenže ono je to jinak. Začátek máš dobře – výchozí populace B-buněk lišících se vyráběnými protilátkami skutečně vzniká kombinováním kousků genů pro vazebné místo antigenů. Ale tyhle protilátky mají příliš slabou vazbu na antigen. Příroda vymyslela něco mnohem chytřejšího. Pěkně zavřela B a T-buňky do takových malých komůrek v našich lymfatických uzlinách, do kterých jiná skupina bílých krvinek, folikulárně-dendritické buňky, průběžně přinášejí vzorky antigenů z míst, kde se v tělu děje něco nekalého. Tam antigen pomalu uvolňují. Každá B-buňka má na svém povrchu připevněny molekuly té protilátky, kterou sama vyrábí a každá tak váže jiné molekuly. Navázané molekuly, a to jak tělu vlastní, tak tělu cizí, transportuje do svého nitra. Bílkoviny, tedy dlouhé řetězce až stovek aminokyselin, zde rozštěpí na krátké peptidy, krátké řetízky několika aminokyselin. Ty dopraví navázané na MHC molekuly na svůj povrch.

O MHC molekulách, dopravnících pro peptidy, jsme si povídali už minule. To ovšem byly MHC molekuly první třídy, které slouží k dopravě peptidů z bílkovin syntetizovaných přímo v buňce. Peptidy vzniklé z bílkovin, které buňka nalapala ve svém okolí, jsou navázány na poněkud odlišné MHC molekuly druhé třídy. Ty nerozpoznávají T-buňky-zabíječi, ale T-buňky-pomahači. Jestliže B-buňka vystavuje na svém povrchu peptid, který dokáže rozpoznat nějaká T-buňka-pomahač, je jasné, že dokáže prostřednictvím protilátky na svém povrchu vázat bílkovinu, obsahující cizorodé peptidy – tedy bílkovinu pocházející nejspíš z nějakého parazita. Stejně jako T-buňky-zabíječi, prošly i T-buňky-pomáhači v mládí thymem, a ty z nich, které rozpoznávaly jakýkoli peptid pocházející z tělu vlastních bílkovin zde spáchaly sebevraždu. Když rozpozná T-buňka-pomahač na povrchu B-buňky peptid, B-buňku nezabije (jak by to udělala T-buňka-zabíječ), ale poskytne jí naopak růstový faktor a tím jí umožní se začít množit. V komůrkách našich lymfatických orgánů se proto množí pouze ty B-buňky, které umí produkovat protilátku schopnou vázat nějakou cizorodou bílkovinu obsahující cizorodé peptidy. Přitom se přednostně množí ty z nich, jejichž protilátky zároveň neváží bílkoviny tělu vlastní, protože ty nemají své povrchové protilátky blokované navázanými tělu vlastními bílkovinami.

Během množení B-buňky průběžně náhodnými mutacemi mírně pozměňují ty úseky svých genů pro protilátky, které určují přesný tvar místa vázajícího antigen. Všichni potomci úspěšné B-buňky vytvářejí protilátku podobnou té původní, vlivem mutací však některé původní antigen vážou silněji, jiné naopak slaběji. A podobně se liší i ve schopnosti vázat kromě onoho cizorodého antigenu i molekuly tělu vlastní. V komůrce lymfatických orgánů je přitom antigenu málo, takže se B-buňky o něj přetahují. Nejvíc ho nakonec navážou, pohltí a na peptidy rozštěpí ty mutované B-buňky, jejichž protilátky se k němu nejpevněji vážou a zároveň se nejméně vážou k tělu vlastním bílkovinám. A právě tyto B-buňky druhé generace získají od T-buněk růstový faktor, mohou se rozdělit a vytvořit B-buňky třetí, následně čtvrté, páté a další generace, pokaždé opět s mírně pozměněnými geny protilátek.

Náš imunitní systém si tak vlastně zapřáhl do svých služeb darwinovskou evoluci. Ano, i ten tvůj, Micíku. A nemrač se, už se konečně smiř s tím, že vevnitř se člověk od kočky zase tak moc neliší. Pomocí náhodných mutací vytváří imunitní systém varianty B-buněk, z těchto variant vybírá v každé generaci ty nejúspěšnější v soutěži o antigen a pouze těm umožňuje se množit a dále mutovat. Během několika buněčných generací tak vyšlechtí populaci B-buněk, které dokážou produkovat protilátky s vysokou přilnavostí (afinitou) k danému antigenu a s minimální přilnavostí k tělu vlastním bílkovinám. Tomuto procesu říkáme zrání afinity protilátek. A to je celé. Jednoduché a přitom geniální. A jdeme na snídani. Dneska budeme mít Mascarpone, tak ne abys mi ho zase rozpatlal na ubruse.

Ívinko, kočko naše přemoudřelá, přestaň se tvářit pobaveně. Však já vím taky, že je to zase trochu složitější. Micíkovi přeci nemohu hned po ránu prozrazovat, že si náš imunitní systém možná dokázal zapřáhnout do svých služeb nejen darwinovskou evoluci, ale i mnohem rychlejší evoluci lamarckovskou. Ještě by se mu z toho zatočila hlava a zase by nám spadl do dřezu na nádobí.

Ano, zrání afinity protilátek je podezřele rychlé a mezi mutacemi ve variabilních oblastech genů pro protilátky podezřele převládají ty, které zvyšují jejich afinitu. Asi nejpravděpodobnějším vysvětlením je, že B-buňky vytvářejí náhodné mutace pouze v jednom řetězci dvoušroubovice DNA, v tom, podle kterého se syntetizují bílkoviny. Na základě mutovaných genů vytvoří zkusmo protilátky. Když se mutace neosvědčí, tedy když protilátky nevychytají z prostředí antigen, nedopraví ho do nitra buňky a ta proto neprezentuje na povrchu cizorodé peptidy a nedostane tak od T-buněk pomahačů růstový faktor, tak zase mutace opraví nazpět podle druhého nemutovaného řetězce DNA. A vygeneruje nové náhodné mutace. Teprve když se B-buňka touto metodou pokusu a omylu trefí do těch správných mutací a vytvoří díky nim lepší protilátku než její předci a konkurenti, dostane růstový faktor, zreplikuje svou DNA a rozdělí se. Darwinovské evoluci by vyšlechtění linie B-buněk produkujících protilátky s vysokou afinitou k cizorodým antigenům a nízkou afinitou s tělu vlastními antigenům trvalo mnoho buněčných generací a tolik času parazitem napadený organismus obvykle nemá. Lamarckovská evoluce je mnohem rychlejší a vše se tak stihne během pár dnů. Spokojená? Tak proč se sakra pořád takhle usmíváš?

Autor: Jaroslav Flegr | pátek 3.7.2020 10:01 | karma článku: 44.15 | přečteno: 2814x

Další články blogera

Jaroslav Flegr

Jedovatí hadi nejsou nijak nebezpeční, pozor na králíky!

O toto zásadní zjištění se s námi nyní podělila doktorka Krátká v časopise proLekaře.cz. Ano, jedovatí hadi jsou ve srovnání s králíky prakticky neškodní. A panečku, to není žádná teorie, na to jsou vědecká data.

26.7.2023 v 16:56 | Karma článku: 33.65 | Přečteno: 1403 | Diskuse

Jaroslav Flegr

Flegrovo postcovidové desatero

Během pandemie jsem usilovně šířil své proticovidové desatero. Ač si to varianta Kraken zatím odmítá přiznat, je pandemie skoro jistě za námi. Pro mne tak nastal čas po sobě uklidit – zveřejnit nové, postcovidové desatero.

2.3.2023 v 9:02 | Karma článku: 43.85 | Přečteno: 7712 | Diskuse

Jaroslav Flegr

Nalejme si čistého vína – většina Čechů chce za prezidenta Babiše

Ano, taky mám radost, že příštím prezidentem bude Petr Pavel a ne ulhaný, bezcharakterní Babiš. Ale nalejme si čistého vína – kdyby volily i ty 2,44 miliony oprávněných voličů, co k volbám nepřišly, tak by u nás vyhrál Babiš.

1.2.2023 v 19:19 | Karma článku: 43.41 | Přečteno: 10219 | Diskuse

Jaroslav Flegr

Byl jednou jeden covid

Od dubna 2020 jsem zde každé 4 měsíce zveřejňoval předpovědi vývoje covidové epidemie. Dnes končím. Místo předpovědi už jen popíšu, co se to vlastně stalo. A jak už mám ve zvyku, napíšu to narovinu, bez příkras a taktizování.

30.12.2022 v 19:19 | Karma článku: 44.07 | Přečteno: 5505 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Čokoládoví velikonoční zajíčci

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, odkud se vlastně vzali velikonoční zajíčci a vajíčka z čokolády, kterých jsou před velikonocemi plné obchody? (délka blogu 3 min.)

18.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 19.88 | Přečteno: 302 | Diskuse

Dana Tenzler

První lidé, kteří přišli do Evropy - nové datování hornin

Nedávno proběhla médii zpráva o tom, že lidstvo začalo osídlovat Evropu z východu kontinentu. Jak ale vědci určili stáří vzorků? Na datování pomocí radioaktivních izotopů uhlíku totiž byly moc staré. (délka blogu 5 min.)

14.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 24.60 | Přečteno: 427 | Diskuse

Dana Tenzler

Umělé zatmění Slunce

ESA se chystá vytvořit (s pomocí dvou satelitů) první umělé zatmění Slunce. Nový převratný experiment na oběžné dráze Země. (délka blogu 3 min.)

11.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.23 | Přečteno: 266 | Diskuse

Martin Tuma

Matematický mozkolam s váhami

Nepravidelný občasník zaměření na občerstvení mozkových závitů v matematice. Neváhejte to zkusit, třeba v sobě objevíte netušený talent.

8.3.2024 v 12:55 | Karma článku: 10.36 | Přečteno: 493 | Diskuse

Rudolf Pekař

Praotec Ukrajinec? No a co?

Naděje a očekávání vyplývající z vědeckých objevů jsou něčím, co nás jako lidstvo posouvá vpřed. Nedávno objevené nejstarší pravěké lidské osídlení na území Evropy v západní Ukrajině je přesně takovým objevem.

7.3.2024 v 11:45 | Karma článku: 10.12 | Přečteno: 567 | Diskuse
Počet článků 41 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 16392

Jsem biolog, profesor na Přírodovědecké Fakultě UK v Praze. Když zrovna nepřednáším tak se věnuji evoluční biologií, parazitologií a evoluční psychologií a hledáním ztracených předmětů v nepořádku na svém stole. Mým hlavním koníčkem je moje práce (což je, přiznávám, pro mě i mé okolí poněkud vysilující). Rád se ploužím přírodou (Ďábličák stačí, Balkán je lepší) a fotografuji co mi vleze před objektiv. Na poli vědy i v běžném životě jsem postupně učinil řadu objevů; vzhledem ke své mizerné paměti mnohé z nich i opakovaně.

Najdete mne na flegr.com a  www.facebook.com/prof.jaroslav.flegr 

<a rel="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/"><img alt="Licence Creative Commons" style="border-width:0" src="https://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/88x31.png" /></a><br />Toto dílo podléhá licenci <a rel="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">Creative Commons Uveďte původ-Neužívejte komerčně-Nezpracovávejte 4.0 Mezinárodní License</a>

Nutný výchovný pohlavek, souhlasí Bouček i Havlová s přerušením projevu na Lvu

Moderátor Libor Bouček ostře zareagoval na kauzu ohledně délky proslovu režisérky Darji Kaščejevové na předávání cen...

Švábi, vši a nevychované děti. Výměna manželek skončila už po pěti dnech

Nová Výměna manželek trvala jen pět dní, přesto přinesla spoustu vyhrocených situací. Martina ze Znojma se pokoušela...

Vyzkoušeli jsme podvod z Aliexpressu. Může vás přijít draho, i po letech

Nakoupili jsme na Aliexpressu a pěkně se spálili. Jednu USB paměť, dvě externí SSD a jeden externí HDD. Ve třech...

Chtěli, abych se vyspala s Baldwinem kvůli jeho výkonu, říká Sharon Stone

Herečka Sharon Stone (66) jmenovala producenta, který jí řekl, aby se vyspala s hercem Williamem Baldwinem (61). Měla...

Byla to láska na první pohled, říká hvězda Gilmorek o manželství s modelkou

Milo Ventimiglia (46), představitel Jesse ze seriálu Gilmorova děvčata nebo Jacka Pearsona ze seriálu Tohle jsme my, je...