Ini adalah jenis globulin.
Disebut demikian karena muncul terakhir ketika protein dipisahkan dari serum darah melalui elektroforesis.
Istilah gamma globulin sering digunakan sebagai sinonim untuk imunoglobulin, karena kebanyakan imunoglobulin adalah gamma globulin; namun, karena beberapa imunoglobulin bermigrasi ke daerah beta atau alfa, istilah ini cenderung lebih jarang digunakan.
Imunoglobulin adalah protein heterodimer yang terdiri dari dua rantai berat (H) dan dua rantai ringan (L). Mereka dapat secara fungsional dipisahkan menjadi domain variabel (V) yang mengikat antigen dan domain konstan (C) yang menentukan fungsi efektor seperti aktivasi komplemen atau pengikatan reseptor Fc.
Domain variabel dibuat melalui serangkaian peristiwa penataan ulang gen yang kompleks, dan kemudian dapat mengalami hipermutasi somatik setelah tantangan antigen untuk memungkinkan pematangan afinitas.
Setiap domain V dapat dibagi menjadi tiga wilayah variabilitas urutan, yang disebut wilayah penentu komplementaritas, atau CDR, dan empat wilayah dengan urutan yang relatif konstan yang disebut wilayah kerangka kerja, atau FR.
Tiga CDR rantai H bergabung dengan tiga CDR rantai L untuk membentuk situs pengikatan antigen, seperti yang didefinisikan secara klasik. Ada lima kelas utama domain C rantai berat.
Setiap kelas mendefinisikan isotipe IgM, IgG, IgA, IgD dan IgE. IgG dapat dibagi menjadi empat subkelas, IgG1, IgG2, IgG3, dan IgG4, masing-masing dengan sifat biologisnya sendiri; dan IgA dapat dibagi sama menjadi IgA1 dan IgA2.
Domain konstan rantai H dapat diubah untuk memungkinkan perubahan fungsi efektor sambil mempertahankan spesifisitas antigen.
Lebih dari 100 tahun penelitian tentang struktur dan fungsi gamma globulin hanya berfungsi untuk menekankan sifat kompleks protein ini. Biasanya, reseptor melekat pada set terbatas dan terdefinisi.
Namun, meskipun gamma globulin individu juga mengikat ligan yang terbatas dan ditentukan, imunoglobulin sebagai suatu populasi dapat mengikat susunan antigen yang hampir tidak terbatas yang memiliki sedikit kesamaan atau tidak sama sekali.
Sifat pengikatan yang dapat disesuaikan ini bergantung pada serangkaian mekanisme kompleks yang mengubah DNA sel B individu.
Gamma globulin juga melayani dua tujuan:
- Reseptor permukaan sel untuk antigen yang memungkinkan pensinyalan sel.
- Aktivasi seluler dan molekul efektor terlarut yang dapat mengikat dan menetralisir antigen secara individual pada jarak tertentu.
Struktur gamma globulin
Molekul antibodi (atau gamma globulin) adalah glikoprotein yang terdiri dari satu atau lebih unit, masing-masing dengan empat rantai polipeptida; dua rantai berat identik (H) dan dua rantai ringan identik (L).
Termini amino rantai polipeptida menunjukkan variasi yang cukup besar dalam komposisi asam amino dan disebut daerah variabel (V) untuk membedakannya dari daerah yang relatif konstan (C).
Setiap rantai L terdiri dari domain variabel, VL, dan domain konstan, CL. Rantai H terdiri dari domain variabel, VH, dan tiga domain konstan CH1, CH2, dan CH3.
Setiap rantai berat kira-kira dua kali lebih banyak asam amino dan berat molekul (~ 50.000) dibandingkan setiap rantai ringan (~ 25.000), menghasilkan berat molekul monomer imunoglobulin total sekitar 150.000.
Rantai berat dan ringan disatukan oleh kombinasi interaksi non-kovalen dan ikatan kovalen antar rantai disulfida, membentuk struktur simetris bilateral.
Daerah V dari rantai H dan L terdiri dari situs pengikatan antigen molekul imunoglobulin (Ig). Setiap monomer Ig mengandung dua tempat pengikatan antigen dan dikatakan bivalen.
Daerah engsel adalah daerah rantai H antara domain pertama dan kedua daerah C dan disatukan oleh ikatan disulfida. Daerah engsel fleksibel ini (ditemukan pada IgG, IgA, dan IgD, tetapi tidak pada IgM atau IgE) memungkinkan jarak antara dua situs pengikatan antigen bervariasi.
Kelas gamma globulin
Lima kelas utama gamma globulin adalah IgG, IgM, IgA, IgD, dan IgE. Ini dibedakan berdasarkan jenis rantai berat yang ditemukan dalam molekul.
Molekul IgG memiliki rantai berat yang dikenal sebagai rantai gamma; IgM memiliki rantai mu; IgA memiliki rantai alfa; IgE memiliki rantai epsilon; dan IgD memiliki rantai delta.
Perbedaan dalam polipeptida rantai berat memungkinkan gamma globulin ini berfungsi dalam berbagai jenis respons imun dan pada tahap tertentu dari respons imun.
Urutan protein polipeptida yang bertanggung jawab atas perbedaan ini terutama ditemukan dalam fragmen Fc. Meskipun ada lima jenis rantai berat yang berbeda, hanya ada dua jenis utama rantai ringan: kappa (κ) dan lambda (λ).
Kelas antibodi berbeda dalam valensinya sebagai akibat dari perbedaan jumlah unit mirip Y (monomer) yang bergabung bersama untuk membentuk protein lengkap.
Sebagai contoh, pada manusia, antibodi IgM yang bekerja memiliki lima unit berbentuk Y (pentamer) yang mengandung total 10 rantai ringan, 10 rantai berat, dan 10 rantai pengikat antigen.
Subkelas gamma globulin
Selain kelas utama gamma globulin, beberapa subkelas Ig ada di semua anggota spesies hewan tertentu.
Antibodi diklasifikasikan ke dalam subkelas menurut perbedaan kecil dalam jenis rantai berat dari setiap kelas Ig. Pada manusia ada empat subkelas IgG: IgG1, IgG2, IgG3 dan IgG4 (dinomori berdasarkan penurunan konsentrasi dalam serum).
Varians antara subclass yang berbeda lebih kecil dari varians antara kelas yang berbeda. Misalnya, IgG1 lebih erat hubungannya dengan IgG2, IgG3, dan IgG4 daripada dengan IgA, IgM, IgD, atau IgE.
Akibatnya, protein pengikat antibodi (misalnya, Protein A atau Protein G) dan sebagian besar antibodi sekunder yang digunakan dalam metode deteksi imun bereaksi silang dengan beberapa subkelas tetapi umumnya tidak dengan beberapa kelas Ig.
Antibodi poliklonal dan monoklonal
Antibodi (apapun kelas atau subkelasnya) diproduksi dan dimurnikan dalam dua bentuk dasar untuk digunakan sebagai reagen dalam pengujian imun: poliklonal dan monoklonal.
Biasanya, respon imun terhadap antigen adalah heterogen, menghasilkan banyak garis sel limfosit B yang berbeda (prekursor sel plasma) yang menghasilkan antibodi terhadap antigen yang sama.
Semua sel ini berasal dari sel induk umum, tetapi masing-masing mengembangkan kemampuan individu untuk menghasilkan antibodi yang mengenali determinan tertentu (epitop) pada antigen yang sama.
Sebagai konsekuensi dari respon heterogen ini, serum hewan yang diimunisasi akan mengandung banyak klon antibodi spesifik antigen, berpotensi dari beberapa kelas gamma globulin dan subkelas yang berbeda yang umumnya terdiri dari 2 hingga 5% dari total imunoglobulin.
Karena mengandung koleksi heterogen gamma globulin pengikat antigen ini, antibodi yang dimurnikan dari sampel semacam itu disebut antibodi poliklonal.
Antibodi poliklonal, yang umumnya dimurnikan langsung dari serum, sangat berguna sebagai antibodi sekunder berlabel dalam immunoassays.