编辑推荐：
生物通报道：鱼翅，也就是鲨鱼鱼鳍，在中国倍受推崇，以前是因为珍贵，现在则多了一条理由：鲨鱼一生极少患病，从不得癌症，所以吃这个可以提高免疫力、防癌。当然这只是坊间茶余饭后的谈资，不过揭示鲨鱼免疫系统的秘密一直是研究人员关注的目标之一。最近，美国斯克里普斯研究中心（The Scripps Research Institute）和马里兰大学医学院的研究人员鉴定了护士鲨（Ginglymostoma cirratum）体内一种抗体的分子结构。斯克里普斯研究中心Ian Wilson教授说：“这是首次从非哺乳动物中鉴定一种抗体的结构”。文章发表在Science上。
鲨鱼是最原始的拥有抗体的动物，通过对鲨鱼抗体结构的研究可以进一步了解它的免疫系统如何起作用。鲨鱼抗体的结合区域明显小于人类抗体的结合区域，而且鲨鱼抗体的结构显示出鲨鱼适应性免疫系统的作用方式与人类和其它动物的适应性免疫系统相比有一些不同。此外，鲨鱼抗体的结构可以为用于治疗人类疾病的抗体改造提供一个有用的模板。
抗体，也称为免疫球蛋白，是由适应性免疫系统中的B细胞产生的，它们可以识别多种异体抗原物质。当细菌、病毒和其它的抗原进入机体的血液系统以后，机体就会产生大量针对异源抗原的抗体。抗体激活免疫系统，并吸引免疫效应细胞聚集于感染部位。
研究人员通过生物结构学中的X射线结晶学技术确定了鲨鱼抗体的结构，这种技术先将蛋白质纯化结晶，再用X射线对冰冻的结晶体进行轰击。蛋白质结晶体中的原子对通过其中的X射线发生衍射作用，研究人员通过收集和分析X射线的衍射形式，来确定蛋白质的分子结构。这种信息能揭示蛋白质的分子结构的细节，其他方法不能替代。所以，通过鲨鱼抗体蛋白的结构可以知道鲨鱼如何产生包含各种形式抗体的抗体库（antibody repertoire）。
抗体免疫是免疫系统中最重要的部分。抗体集合（antibody repertoire）的存在是免疫系统识别和消灭各种异体抗原的关键因素。人类的抗体库都是由骨髓中的B细胞产生的。在骨髓中，发育中的B细胞可以将抗体基因排列组合成成千上万种组合形式，每一个成熟的B细胞都可以产生独特的抗体。多种形式的抗体最终构成了抗体集合（库）。
存在多种多样的专一性抗体的关键在于决定簇互补区（complementarity-determining region, CDR）——抗体保守区末端存在的高度可变区。人类抗体保守区每个末端都拥有六个决定簇互补区。鲨鱼的抗体上决定簇互补区比较少，每个抗体结构末端仅有两个这种特殊结构。尽管如此，鲨鱼依然可以产生多种类型的抗体，因为鲨鱼抗体上的其中一个决定簇互补区很长，足以产生足够多的变化从而产生结合位点形态特征各异的多种抗体。
这是一个非常有趣的有关进化的问题。鲨鱼抗体通过两个决定簇互补区就可以产生足够多的抗体来抵抗外界异体抗原，为什么包括人类在内的其它脊椎动物的抗体结构上却需要六个互补决定区来产生足够数量的抗体？“我们不知道这个问题的答案”，Flajnik说，“一种可能就是鲨鱼拥有两类抗体，它们的作用是互补的。”
结合位点减少对我们开发设计治疗性的抗体具有重要的意义。设计抗体对于治疗一系列人类疾病例如风湿性关节炎和白血病等具有重要的前景，因为抗体可以特异结合特定的细胞，并吸引其他免疫细胞协助治疗。部分抗体已经获得美国食品和药品监督管理局（FDA）的许可。
马里兰大学医学院的Flajnik和他的研究人员多年来一直致力于对鲨鱼免疫系统的研究，斯克里普斯研究中心的Wilson和他的研究人员一直致力于对抗体结构的研究。他们的合作研究是科学合作上的一次巨大成功。
斯克里普斯研究中心的Robyn Stanfield助教授、Wilson博士和马里兰大学医学院的Helen Dooley、MartinF.Flajnik教授所鉴定的鲨鱼抗体的结构已经在最新一期的《科学》杂志上面发表，题目是"Crystal structure of a shark single domain antibody V region in complex with lysozyme" 。
Source：Science
生物通微信公众号
生物通 版权所有
