Každá protilátka se váže na specifický antigen, což je interakce podobná zámku a klíči.
imunoglobuliny (protilátky) jsou bílkoviny, které se nacházejí v krvi nebo jiných tělesných tekutinách obratlovců a imunitní systém je využívá k identifikaci a neutralizaci cizích předmětů, jako jsou bakterie a viry. Jsou tvořeny několika základními strukturálními jednotkami nazývanými řetězce; každá protilátka má dva velké těžké řetězce a dva malé lehké řetězce. Protilátky jsou vytvářeny druhem bílé krvinky nazývané B buňka. Existuje několik různých typů těžkého řetězce protilátek a několik různých druhů protilátek, které jsou seskupeny do různých izotypů na základě toho, který těžký řetězec mají. U savců je známo pět různých izotypů protilátek, které plní různé role a pomáhají řídit vhodnou imunitní odpověď pro každý jiný typ cizího předmětu, se kterým se setkají.
Přestože celková struktura všech protilátek je velmi podobná, malá oblast na špičce bílkoviny je extrémně variabilní, což umožňuje existenci milionů protilátek s mírně odlišnou strukturou špičky. Každá z těchto variant se může vázat na jiný cíl, známý jako antigen. Tato obrovská rozmanitost protilátek umožňuje imunitnímu systému rozpoznat stejně širokou rozmanitost antigenů. Jedinečná část antigenu rozpoznaná protilátkou se nazývá epitop. Tyto epitopy se vážou se svou protilátkou ve vysoce specifické interakci, zvané indukovaný záchvat, která umožňuje protilátkám identifikovat a vázat pouze svůj jedinečný antigen uprostřed milionů různých molekul, které tvoří organismus. Rozpoznání antigenu protilátkou jej označí pro útok jiných částí imunitního systému. Protilátky mohou také neutralizovat cíle přímo například vazbou na část patogenu, kterou potřebuje k vyvolání infekce.
Velká a různorodá populace protilátek je generována náhodnými kombinacemi sady genových segmentů, které kódují různá vazebná místa (nebo paratopy) antigenů, následovanými náhodnými mutacemi v této oblasti genu protilátek, které vytvářejí další rozmanitost. Protilátkové geny se také přeorganizují v procesu zvaném třídní přepínání, které mění základnu těžkého řetězce na jinou a vytváří jiný izotyp protilátky, který si zachovává variabilní oblast specifickou pro antigen. To umožňuje použití jediné protilátky několika různými částmi imunitního systému. Tvorba protilátek je hlavní funkcí humorálního imunitního systému.
Protilátky se vyskytují ve dvou formách: v rozpustné formě vylučované do krve a tkáňových tekutin a v membráně vázané formě vázané na povrch B buňky, která se nazývá B buněčný receptor (BCR). BCR umožňuje B buňce zjistit, kdy je v těle přítomen specifický antigen, a spouští aktivaci B buňky. Aktivované B buňky se diferencují buď na továrny vytvářející protilátky zvané plazmatické buňky, které vylučují rozpustnou protilátku, nebo na paměťové buňky, které v těle přežívají ještě několik let poté, aby si imunitní systém pamatoval nějaký antigen a rychleji reagoval na budoucí expozice. Protilátky jsou proto nezbytnou složkou adaptivního imunitního systému, který se učí, přizpůsobuje a pamatuje si reakce na napadající patogeny.
Protilátky se mohou vyskytovat v různých formách známých jako izotypy nebo třídy. U savců existuje pět izotypů protilátek známých jako IgA, IgD, IgE,IgG a IgM. Každý z nich je pojmenován předponou „Ig“, která znamená imunoglobulin, což je jiný název pro protilátku, a liší se svými biologickými vlastnostmi, funkčním umístěním a schopností vypořádat se s různými antigeny, jak je znázorněno v tabulce.
Izotyp protilátky B buňky se během vývoje a aktivace buňky mění. Nezralé B buňky, které nikdy nebyly vystaveny antigenu, jsou známé jako naivní B buňky a exprimují pouze izotyp IgM ve formě vázané na buněčný povrch. B buňky začínají po dosažení zralosti exprimovat IgM i IgD – díky společné expresi obou těchto izotypů imunoglobulinů je B buňka „zralá“ a připravená reagovat na antigen. Aktivace B buňky následuje po zapojení molekuly protilátky vázané na buňku s antigenem, což způsobí, že se buňka rozdělí a diferencuje na protilátku produkující buňku zvanou plazmatická buňka. V této aktivované formě začne B buňka produkovat protilátku ve vylučované formě spíše než ve formě vázané na membránu. Některé dceřiné buňky aktivovaných B buněk procházejí izotypovým přepínáním, což je mechanismus, který způsobuje, že se tvorba protilátek mění z IgM nebo IgD na jiné izotypy protilátek, IgE, IgA nebo IgG, které mají definovanou roli v imunitním systému.
Protilátky jsou těžké kulovité plazmatické bílkoviny, které jsou také známé jako imunoglobuliny. K některým jejich aminokyselinovým zbytkům se přidávají cukrové řetězce. Jinými slovy, protilátky jsou glykoproteiny. Základní funkční jednotkou každé protilátky je imunoglobulinový (Ig) monomer (obsahující pouze jednu Ig jednotku); vylučované protilátky mohou být také dimerické se dvěma Ig jednotkami jako u IgA, tetramerické se čtyřmi Ig jednotkami jako teleostická ryba IgM nebo pentamerické s pěti Ig jednotkami jako savčí IgM.
Ig monomer je molekula ve tvaru „Y“, která se skládá ze čtyř polypeptidových řetězců; dvou identických těžkých řetězců a dvou identických lehkých řetězců spojených disulfidovými vazbami.
Každý řetězec se skládá ze strukturálních domén nazývaných Ig domény. Tyto domény obsahují asi 70-110 aminokyselin a jsou rozděleny do různých kategorií (například proměnné nebo IgV a konstantní nebo IgC) podle jejich velikosti a funkce. Mají charakteristický imunoglobulinový záhyb, ve kterém dva beta listy vytvářejí „sendvičový“ tvar, držený pohromadě interakcemi mezi konzervovanými cysteiny a dalšími nabitými aminokyselinami.
Existuje pět typů savčích Ig těžkých řetězců označovaných řeckými písmeny: α, δ, ε, γ a μ. Typ přítomného těžkého řetězce definuje třídu protilátek; tyto řetězce se nacházejí v IgA, IgD, IgE, IgG a IgM protilátkách. Odlišné těžké řetězce se liší velikostí a složením; α a γ obsahují přibližně 450 aminokyselin, zatímco μ a ε mají přibližně 550 aminokyselin.
1. Fab region2. Fc region3. Těžký řetězec s jednou proměnnou (VH) doménou následovaný konstantní doménou (CH1), hingovou oblastí a dvěma dalšími konstantními (CH2 a CH3) doménami.4. Lehký řetězec s jednou proměnnou (VL) a jednou konstantní (CL) doménou5. Vazebné místo na antigen (paratope)6. Závěsné oblasti.
Každý těžký řetězec má dvě oblasti, konstantní oblast a variabilní oblast. Konstantní oblast je shodná ve všech protilátkách stejného izotypu, ale liší se protilátkami různých izotypů. Těžké řetězce γ, α a δ mají konstantní oblast složenou ze tří tandemových (v řadě) Ig domén a kloubovou oblast pro zvýšenou flexibilitu; těžké řetězce μ a ε mají konstantní oblast složenou ze čtyř imunoglobulinových domén. Variabilní oblast těžkého řetězce se liší protilátkami produkovanými různými B buňkami, ale je stejná pro všechny protilátky produkované jedním B buňkou nebo klonem B buňky. Variabilní oblast každého těžkého řetězce je přibližně 110 aminokyselin dlouhá a je složena z jediné Ig domény.
U savců existují pouze dva typy světelného řetězce, které se nazývají lambda (λ) a kappa (κ). Světelný řetězec má dvě po sobě následující domény: jednu konstantní doménu a jednu proměnnou doménu. Přibližná délka světelného řetězce je 211 až 217 aminokyselin. Každá protilátka obsahuje dva světelné řetězce, které jsou vždy identické; pouze jeden typ světelného řetězce, κ nebo λ, je přítomen na protilátku u savců. Jiné typy světelných řetězců, jako je řetězec iota (ι), se nacházejí u nižších obratlovců jako Chondrichthyes a Teleostei.
Některé části protilátky mají unikátní funkce. Například špička Y obsahuje místo, které váže antigen, a tudíž rozeznává specifické cizí předměty. Tato oblast protilátky se nazývá Fab (fragment, vazba na antigen) oblast. Skládá se z jedné konstantní a jedné variabilní domény z každého těžkého a lehkého řetězce protilátky. Paratop je tvarován na amino terminálním konci monomeru protilátky variabilními doménami z těžkého a lehkého řetězce.
Základ Y hraje roli v modulaci aktivity imunitních buněk. Tato oblast se nazývá Fc (Fragment, krystalizovatelná) oblast a je složena ze dvou těžkých řetězců, které přispívají dvěma nebo třemi konstantními doménami v závislosti na třídě protilátky. Vazbou na specifické proteiny Fc oblast zajišťuje, že každá protilátka vytváří vhodnou imunitní odpověď pro daný antigen. Fc oblast se také váže na různé buněčné receptory, jako jsou Fc receptory, a další imunitní molekuly, jako jsou proteiny komplementu. Tím zprostředkovává různé fyziologické účinky včetně opsonizace, buněčného rozpadu a degranulace žírných buněk, bazofilů a eosinofilů.
Vzhledem k tomu, že protilátky existují volně v krevním řečišti, jsou prý součástí humorálního imunitního systému. Cirkulující protilátky produkují klonální B buňky, které specificky reagují pouze na jeden antigen, například na fragment proteinu virového trupu. Protilátky přispívají k imunitě třemi hlavními způsoby: mohou zabránit patogenům ve vstupu do buněk nebo jejich poškození tím, že se na ně navážou; mohou stimulovat odstranění patogenu makrofágy a dalšími buňkami tím, že patogen obalí; a mohou vyvolat přímou destrukci patogenu tím, že stimulují další imunitní reakce, například dráhu komplementu.
Protilátky, které se váží na povrchové antigeny, například na bakterii, přitahují první složku kaskády komplementu svou Fc oblastí a zahajují aktivaci „klasického“ systému komplementu. To má za následek usmrcení bakterií dvěma způsoby. Za prvé, vazba molekul protilátek a komplementu označuje mikrob pro požití fagocyty v procesu zvaném opsonizace; tyto fagocyty jsou přitahovány určitými molekulami komplementu generovanými v kaskádě komplementu. Za druhé, některé komponenty komplementového systému tvoří membránový útočný komplex, který pomáhá protilátkám usmrtit bakterii přímo.
Aktivace efektorových buněk
V boji proti patogenům, které se replikují mimo buňky, se protilátky vážou na patogeny a spojují je dohromady, což způsobuje jejich aglutinaci. Vzhledem k tomu, že protilátka má alespoň dva paratopy, může vázat více než jeden antigen vazbou identických epitopů přenášených na povrchu těchto antigenů. Protilátky potažením patogenu stimulují efektorové funkce proti patogenu v buňkách, které rozpoznají svou Fc oblast.
Ty buňky, které rozpoznávají obalené patogeny, mají Fc receptory, které, jak název napovídá, interagují s Fc oblastí IgA, IgG a IgE protilátek. Zapojení určité protilátky s Fc receptorem na určité buňce spouští efektorovou funkci této buňky; fagocyty budou fagocytózovat, žírné buňky a neutrofily degranulovat, přirozené zabijácké buňky uvolní cytokiny a cytotoxické molekuly; to nakonec povede k destrukci invazního mikrobu. Fc receptory jsou izotypově specifické, což dává imunitnímu systému větší flexibilitu, a pro odlišné patogeny se odvolává pouze na vhodné imunitní mechanismy.
Vylučovaný savčí IgM má pět Ig jednotek. Každá Ig jednotka (označená 1) má dvě Fab oblasti vázající epitopy, takže IgM je schopen vázat až 10 epitopů.
Prakticky všechny mikroby mohou vyvolat protilátkovou odpověď. Úspěšné rozpoznání a vymýcení mnoha různých typů mikrobů vyžaduje různorodost mezi protilátkami; jejich složení aminokyselin se liší, což jim umožňuje interakci s mnoha různými antigeny. Odhaduje se, že lidé vytvářejí asi 10 miliard různých protilátek, z nichž každá je schopna vázat odlišný epitop antigenu. Ačkoli je obrovský repertoár různých protilátek vytvářen u jednoho jedince, počet genů, které jsou k dispozici pro tvorbu těchto proteinů, je omezený. Vyvinulo se několik složitých genetických mechanismů, které umožňují B buňkám obratlovců vytvářet různorodou zásobu protilátek z relativně malého počtu genů protilátek.
Zjednodušený přehled V(D)J rekombinace těžkých imunoglobulinových řetězců
Somatická rekombinace imunoglobulinů, známá také jako V(D)J rekombinace, zahrnuje vytvoření unikátní variabilní oblasti imunoglobulinů. Variabilní oblast každého těžkého nebo lehkého imunoglobulinového řetězce je zakódována v několika kusech – známých jako genové segmenty. Tyto segmenty se nazývají variabilní (V), diverzitní (D) a spojovací (J) segmenty. V, D a J segmenty se nacházejí v Ig těžkých řetězcích, ale pouze V a J segmenty se nacházejí v Ig lehkých řetězcích. Existuje více kopií V, D a J genových segmentů, které jsou tandemálně uspořádány v genomech savců. V kostní dřeni každá vyvíjející se B buňka sestaví variabilní oblast imunoglobulinů náhodným výběrem a kombinací jednoho V, jednoho D a jednoho J genového segmentu (nebo jednoho V a jednoho J segmentu v světelném řetězci). Protože existuje více kopií každého typu genového segmentu a k vytvoření každé variabilní oblasti imunoglobulinu lze použít různé kombinace genových segmentů, generuje tento proces obrovské množství protilátek, z nichž každá má jiné paratopy, a tím i odlišné antigenové specificity.
Poté, co B buňka produkuje funkční imunoglobulinový gen během rekombinace V(D)J, nemůže exprimovat žádnou jinou variabilní oblast (proces známý jako alelická exkluze), tak každá B buňka může produkovat protilátky obsahující pouze jeden druh variabilního řetězce.
Somatická hypermutace a afinitní zrání
Další mechanismus, který vytváří diverzitu protilátek, se vyskytuje ve zralé B buňce. Po aktivaci antigenem se B buňky začnou rychle množit. V těchto rychle se dělících buňkách geny kódující proměnné domény těžkých a lehkých řetězců procházejí vysokou rychlostí bodové mutace, a to procesem zvaným somatická hypermutace (SHM). Výsledkem SHM je přibližně jedna změna nukleotidu na proměnlivý gen, na buněčné dělení. V důsledku toho každá dceřiná B buňka získá mírné rozdíly aminokyselin v proměnlivých doménách svých protilátkových řetězců.
Somatická hypermutace slouží ke zvýšení rozmanitosti skupiny protilátek a ovlivňuje afinitu protilátek k vazbě na antigen. Některé bodové mutace povedou k tvorbě protilátek, které mají slabší interakci (nízkou afinitu) se svým antigenem než původní protilátka, a některé mutace budou vytvářet protilátky se silnější interakcí (vysokou afinitou). B buňky, které na svém povrchu exprimují protilátky s vysokou afinitou, dostanou silný signál přežití během interakcí s jinými buňkami, zatímco ty s protilátkami s nízkou afinitou ne a zemřou apoptózou. B buňky exprimující protilátky s vyšší afinitou tak budou konkurovat těm se slabší afinitou k funkci a přežití. Proces tvorby protilátek se zvýšenou vazebnou afinitou se nazývá afinitní maturace. Afinitní maturace nastává u zralých B buněk po rekombinaci V(D)J a je závislá na pomoci pomocných T buněk.
Mechanismus rekombinace třídového spínače, který umožňuje přepínání izotypů v aktivovaných B buňkách
Izotypové nebo třídové přepínání je biologický proces probíhající po aktivaci B buňky, který umožňuje buňce produkovat různé třídy protilátek (IgA, IgE nebo IgG). Různé třídy protilátek, a tedy efektorové funkce, jsou definovány konstantními (C) oblastmi těžkého řetězce imunoglobulinů. Zpočátku naivní B buňky exprimují pouze IgM a IgD na povrchu buňky se shodnými vazebnými oblastmi antigenů. Každý izotyp je uzpůsoben pro odlišnou funkci, proto po aktivaci může být potřebná protilátka s IgG, IgA nebo IgE efektorovou funkcí pro účinnou eliminaci antigenu. Třídové přepínání umožňuje různým dceřiným buňkám ze stejné aktivované B buňky produkovat protilátky různých izotypů. Během třídového přepínání se mění pouze konstantní oblast těžkého řetězce protilátek; proměnné oblasti, a tedy specifičnost antigenu, zůstávají nezměněny. Potomek jedné B buňky tak může produkovat protilátky, všechny specifické pro stejný antigen, ale se schopností produkovat efektorovou funkci vhodnou pro každou antigenní výzvu. Změna třídy je spouštěna cytokiny; generovaný izotyp závisí na tom, které cytokiny jsou přítomny v prostředí B buňky.
K přepínání tříd dochází v lokusu genu těžkého řetězce mechanismem zvaným rekombinace třídového přepínače (CSR). Tento mechanismus se opírá o konzervované nukleotidové motivy, nazývané přepínací (S) regiony, které se nacházejí v DNA před každým genem konstantního regionu (s výjimkou řetězce δ). Vlákno DNA je přerušeno aktivitou řady enzymů ve dvou vybraných S-regionech. Proměnný doménový exon je znovu spojen procesem zvaným nehomologické koncové spojení (NHEJ) do požadovaného konstantního regionu (γ, α nebo ε). Výsledkem tohoto procesu je imunoglobulinový gen, který kóduje protilátku jiného izotypu.
Detekce konkrétních protilátek je velmi častou formou lékařské diagnostiky a aplikace jako sérologie na těchto metodách závisí. Například v biochemických testech pro diagnostiku onemocnění se z krve odhaduje titr protilátek namířených proti viru Epstein-Barrové nebo Lymeské borelióze. Pokud tyto protilátky nejsou přítomny, buď osoba není infikována, nebo se infekce objevila před velmi dlouhou dobou a B buňky vytvářející tyto specifické protilátky se přirozeně rozpadly. V klinické imunologii se hladiny jednotlivých tříd imunoglobulinů měří nefelometrií (nebo turbidimetrií) pro charakterizaci profilu protilátek pacienta. Zvýšení v různých třídách imunoglobulinů je někdy užitečné při určování příčiny poškození jater u pacientů, u kterých je diagnóza nejasná. Například zvýšená hladina IgA indikuje alkoholickou cirhózu, zvýšená hladina IgM indikuje virovou hepatitidu a primární biliární cirhózu, zatímco IgG je zvýšená u virové hepatitidy, autoimunitní hepatitidy a cirhózy. Autoimunitní poruchy lze často vysledovat k protilátkám, které vážou vlastní epitopy těla; mnohé lze zjistit krevními testy. Protilátky namířené proti antigenům na povrchu červených krvinek v imunitně zprostředkované hemolytické anémii se zjišťují Coombsovým testem. Coombsův test se také používá pro screening protilátek v přípravě krevní transfuze a také pro screening protilátek u předporodních žen.
Prakticky se pro diagnostiku infekčních onemocnění používá několik imunodiagnostických metod založených na detekci komplexních antigen-protilátek, například ELISA, imunofluorescence, Western blot, imunodifúze a imunoelektroforéza.
Terapie „cílenými“ monoklonálními protilátkami se používá k léčbě nemocí, jako je revmatoidní artritida, roztroušená skleróza, psoriáza a mnoho forem rakoviny včetně nehodgkinského lymfomu, kolorektálního karcinomu, rakoviny hlavy a krku a rakoviny prsu.
Některé imunodeficience, jako například agammaglobulinemie vázaná na X a hypogamaglobulinemie, mají za následek částečný nebo úplný nedostatek protilátek. Tato onemocnění se často léčí navozením krátkodobé formy imunity zvané pasivní imunita. Pasivní imunity se dosahuje přenosem hotových protilátek ve formě lidského nebo zvířecího séra, souhrnného imunoglobulinu nebo monoklonálních protilátek na postiženého jedince.
Rho(D) imunoglobulinové protilátky jsou specifické pro lidský Rhesus D (RhD) antigen, známý také jako Rhesus faktor. Tyto anti-RhD protilátky jsou známé pod několika obchodními názvy, včetně RhoGAM, BayRHo-D, Gamulin Rh, HypRho-D a WinRho SDF. Rhesus faktor je antigen, který se nachází na červených krvinkách; jedinci, kteří jsou Rhesus pozitivní (Rh+), mají tento antigen na červených krvinkách a jedinci, kteří jsou Rhesus negativní (Rh-), nikoliv.
Během normálního porodu, porodního traumatu nebo komplikací během těhotenství se krev z plodu může dostat do mateřského organismu. V případě Rh-inkompatibilní matky a dítěte může následné smíchání krve senzibilizovat Rh-matku na Rh antigen na krvinkách Rh+ dítěte, čímž se zbytek těhotenství a všechna následující těhotenství vystavují riziku hemolytického onemocnění novorozence. Protilátky proti RhD se podávají jako součást prenatálního léčebného režimu, aby se zabránilo senzibilizaci, ke které může dojít, když Rhesus-negativní matka má Rhesus-pozitivní
plod.
Léčba matky protilátkami proti RhD před a bezprostředně po úrazu a porodu zničí Rh antigen v mateřském systému z plodu. Důležité je, že k tomu dochází dříve, než antigen může stimulovat mateřské B buňky k „zapamatování“ Rh antigenu generováním paměťových B buněk. Proto její humorální imunitní systém nebude vytvářet anti-Rh protilátky a nebude útočit na Rhesus antigeny současného nebo následného dítěte. Rho(D) Imunitní Globulinová léčba zabraňuje senzibilizaci, která může vést k Rh onemocnění, ale nezabraňuje ani neléčí samotné základní onemocnění.
Imunofluorescenční obraz eukaryotického cytoskeletu. Aktinová vlákna jsou zobrazena červeně, mikrotubuly zeleně a jádra modře.
Specifické protilátky vznikají vstříknutím antigenu do savce, jako je myš, potkan nebo králík pro malé množství protilátky, nebo koza, ovce nebo kůň pro velké množství protilátky. Krev izolovaná z těchto zvířat obsahuje polyklonální protilátky – mnohočetné protilátky, které se vážou na stejný antigen – v séru, které se nyní může nazývat antisérum. Antigeny se také injekčně podávají kuřatům pro tvorbu polyklonálních protilátek ve vaječném žloutku. Pro získání protilátky, která je specifická pro jeden epitop antigenu, jsou ze zvířete izolovány lymfocyty vylučující protilátky a zvěčněny jejich spojením s nádorovou buněčnou linií. Spojené buňky se nazývají hybridomy a v kultuře neustále rostou a vylučují protilátky. Jednotlivé hybridomové buňky jsou izolovány ředěním klonováním za účelem vytvoření buněčných klonů, které všechny produkují stejnou protilátku; tyto protilátky se nazývají monoklonální protilátky.
Vytvořené polyklonální a monoklonální protilátky jsou často purifikovány pomocí proteinové A/G nebo antigen-afinitní chromatografie.
Ve výzkumu se purifikované protilátky používají v mnoha aplikacích. Nejčastěji se používají k identifikaci a lokalizaci intracelulárních a extracelulárních proteinů. Protilátky se používají v průtokové cytometrii k odlišení buněčných typů podle proteinů, které exprimují; různé typy buněk exprimují různé kombinace shluku diferenciačních molekul na svém povrchu a produkují různé intracelulární a sekreční proteiny. Používají se také v imunoprecipitaci k oddělení proteinů a čehokoliv na ně navázaného (koimunoprecipitace) od jiných molekul v buněčném lyzátu, v analýzách Western blot k identifikaci proteinů oddělených elektroforézou a v imunohistochemii nebo imunofluorescenci k vyšetření exprese proteinů v tkáňových řezech nebo k lokalizaci proteinů v buňkách za pomoci mikroskopu. Proteiny mohou být také detekovány a kvantifikovány pomocí protilátek pomocí metod ELISA a ELISPOT.
Ve dvacátých letech 20. století Michael Heidelberger a Oswald Avery pozorovali, že antigeny mohou být sráženy protilátkami a dále ukázali, že protilátky jsou tvořeny bílkovinami. Biochemické vlastnosti vazebných interakcí antigenu a protilátek zkoumal podrobněji koncem třicátých let John Marrack. Další významný pokrok nastal ve čtyřicátých letech, kdy Linus Pauling potvrdil teorii zámku a klíče navrženou Ehrlichem tím, že ukázal, že interakce mezi protilátkami a antigeny závisí více na jejich tvaru než na jejich chemickém složení. V roce 1948 Astrid Fagreaus zjistila, že B buňky ve formě plazmatických buněk jsou zodpovědné za tvorbu protilátek.
Další práce se soustředila na charakterizaci struktur proteinů protilátek. Významným pokrokem v těchto strukturních studiích byl objev lehkého řetězce protilátek na počátku 60. let 20. století Geraldem Edelmanem a Josephem Gallym a jejich zjištění, že tento protein je stejný jako Bence-Jonesův protein popsaný v roce 1845 Henrym Bencem Jonesem. Edelman dále zjistil, že protilátky se skládají z těžkých a lehkých řetězců navázaných na disulfid. Přibližně ve stejné době byly Rodneym Porterem charakterizovány oblasti IgG vázající protilátky (Fab) a oblast ocasu protilátek (Fc). Společně tito vědci odvodili strukturu a kompletní sekvenci aminokyselin IgG, za což jim byla v roce 1972 společně udělena Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu. Zatímco většina těchto raných studií se zaměřovala na IgM a IgG, v 60. letech byly identifikovány další izotypy imunoglobulinu: Thomas Tomasi objevil sekreční protilátku (IgA) a David Rowe a John Fahey identifikovali IgD a IgE identifikovali Kikišige Ishizaka a Teruki Ishizaka jako třídu protilátek podílejících se na alergických reakcích.
Genetické studie odhalily základ obrovské rozmanitosti těchto proteinů protilátek, když somatická rekombinace imunoglobulinových genů byla identifikována Susumu Tonegawou v roce 1976.
Alfa globuliny -Beta globuliny – Gama globulin (imunoglobuliny) – Fibronectiny – Makroglobuliny – Transkobalaminy
Beta-laktoglobulin (laktoferrin) – thyriglobulin – alfa-laktalbumin
MAC komplex – nanoboty – perforin – protilátky (lehký řetězec, těžký řetězec, IgA, IgD, IgE, IgG, IgM)