INMUNO Tema 8.- Estructura de las inmunoglobulinas (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Inmunologia
Año del apunte 2015
Páginas 8
Fecha de subida 13/03/2015
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El texto en azul son anotaciones extraídas tanto del Kuby (6ª edicion) como del Janeway (7ª edicion).

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INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB Immunidad adquirida – Células y receptores específicos de antígeno y reconocimiento antigénico 8.- Estructura de las inmunoglobulinas Los anticuerpos residen en el suero sanguíneo. Al centrifugar la sangre se separa una porcion líquida y otra celular. La primera es el plasma y la segunda contiene glóbulos rojos, leucocitos y plaquetas. El plasma comprende todas las moleculas pequeñas y macromoleculas solubles de la sangre, incluidas fibrina y otras proteinas necesarias para la formacion de coágulos sanguíneos. Si se deja coagular la sangre o el plasma, la fase liquida que permanece se denomina suero.
La fraccion globulínica gamma es la que contiene los anticuerpos séricos, llamados inmunoglobulinas para diferenciarlos de cualquier otra proteina que pueda incluirse en la fraccion de las globulinas gamma. Hoy dia se sabe que si bien la igG (la principal clase de moleculas de anticuerpo) se encuentra en su mayor parte en la fraccion gamma de las globulinas, existen cantidades significativas de ella y otras clases importantes d emoleculas de anticuerpo en las fracciones alfa y beta del suero.
Estructura de las inmunoglobulinas Las inmunoglobulinas siempre se representan como una Y. Son heterodimeros compuestos por cuatro cadenas peptídicas. Esta estructura se integra en dos cadenas pesadas (H) y dos ligeras (L). Las ligeras pueden ser kappa o lambda, con tamaño aprox de 25 kDa; y las dos pesadas de 55-77kDA y con 5 isotipos o clases: A, E, D, M, G. Ademas de estos tipos hay subtipos en algunas de ellas. En humanos hay 4 sutptios de igG y 2 de iGA.
Las cadenas son iguales dos a dos, se asocian por un eje de simetria y son identicas a ambos lados.
Las cadenas ligeras y las pesadas estan unidas por puentes disulfuro y por interacciones no covalentes como puentes salinos, enlaces de hidrogeno e interacciones hidrofóbicas en la region bisagra. Los puentes disulfuro y enlaces no covalentes tambien estan para unir ligera con ligera y pesada con pesada.
La caracteristica estructural a parte de la distrbucion de dimeros y los tipos de cadena es que esta formada por dominios estructurales analogos entre ellos de unos 110 aa con un plegamiento concreto. En la ligera hay dos: uno variable (V) y uno constante (C). En la cadena pesada habra uno variable que quede en la zona de union con las cadenas ligeras, y tres o cuatro dominios constantes. Se denominan VL,CL, VH, CHnº La mayor parte de los anticuerpos se encuentra dentro de las regiones V llamadas regiones determinantes de complementariedad (CDR). Estas CDR, tanto en la cadena ligera como en la pesada, son las que constituyen los sitios de union de antigeno en la molecula de anticuerpo.
INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB En el esquema podemos ver: cada cadena pesada y ligera en una molecula de inmunoglobulina. Contiene una region variable (V) amino terminal (color agua y pardo, respectivamente) que difiere de un anticuerpo a otro. El resto de cada cadena en la molecula (las reciones constantes C, de color purpura y rojo, muestra una variacion limitada que define los dos subtipos de cadena ligera y las cinco subclases de cadena pesada. Algunas cadenas pesadas contienen una region bisagra rica en prolina (negro). Las porciones amino-terminales, que corresponden a las regiones V, se unen a un antigeno. Los otros dominios median las funciones efectoras.
Localizacion funcional Esta estructura tiene una distribucion funcional muy clara. Los dominios variables tienen el sitio de reconocimiento del antigeno, y la zona de dominios constantes (region FC) es donde esta la accion efectora de la inmunoglobulina, que se une a los receptores de Fc para dar la respuesta inmune (activa el complemento, etc).
Estructura en dominios En un experimento, la digestion breve de igG con la enzima papaína produjo tres fragmentos, de los cuales dos eran identicos y uno era diferente. Los dos fragmentos identicos tenian actividad de union de antigeno y se denominaron fragmentos Fab. El otro fragmento carecia por completo de actividad de union de antigeno, y fue llamado fragmento Fc porque cristalizaba muy rapidamente.
La caracteristica estructural fundamental son los dominios globulares de tipo inmunglobulina. Tienen un plegamiento de laminas beta en las que dos laminas se asocian entre si por fuerzas hidrofobicas y se estabilizan por un puente disulfuro. Cada lamina beta de las dos que forman el sandwich esta formada por entre 3 y 5 hebras distintas dependiendo del dominio del que estemos hablando.
La union entre distintas hebras son segmentos con un plegamiento de formacion variable, y este es el dominio de tipo inmunoglobulina. Es una estructura mas o menos independiente, estable, que permite la interaccion de dominios entre si.
Estos dominios Igs estan presentes no solamente en las inmunoglobulinas, sino tambien en moleculas del MHC, en otros tipos de inmunoglobulinas de membrana como CD4 , CD2, CD3 o CD8; en moleculas de activacion como CD7 y su receptor CD28; en moleculas de adhesion como las YCAM. Es una estructura muy versatil y estable que se usa para generar muchos tipos de preoteinas.
INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB Digestion con proteasas: fragmentos Ha sido muy importante como esta estructura ha sido proteolizada por diversas proteinas. La proteólisis con proteasas específicas da lugar a la generacion de fragmentos funcionalmente diferentes.
La papaina: hidroliza justo por encima del puente disulfuro de las cadenas pesadas, de forma que genera dos tipos de fragmentos: el Fab y el Fc.
La pepsina corta por debajo de este puente disulfuro de forma que genera el fragmento fab2 y diversos fragmentos Fc.
De tal forma en el fab mantenemos la capacidad de reconocimiento del antigeno y el Fc seria la region funcional. El fragmento fab2 se diferencia del fab funcionalmente en la capacidad de reconocmiento del antigeno. La unica diferencia entre la imagen superior y la inferior es que al estar unidos tendran mas afinidad que si estan por separado, pero no reconoceran cosas distintas, solo reconocen un antigeno. De esta forma las inmunoglobulinas unen dos antigenos (o uno con dos determinantes antigenicos identicos).
Esta estructura da la posibilidad de formar redes. Otro fragmento que se genera sinteticamente es el fragmento Fv, que seria la union del fragmento variable de la cadena ligera con el fragmento variable de la cadena pesada. Esto tendria la misma especificidad, ya que esta viene dada por al region del variable. La diferencia es que la estructura no es tan estable y por tanto bajaria la afinidad.
La region bisagra es la zona que separa el fragmento fab del fragmento fc. Se caracteriza por residuos de cisteina y prolina que permite el puente disulfuro y permite una gran variabilidad conformacional. Esto permite que las inmunogobulinas se abran mas o menos llegando a formar redes o cadenas dependiendo de cuantos antigenos unan. Permiten el entrecruzamiento.
Tambien permiten un cambio conformacional en la region fc, que es lo que permite la activacion del complemento y su interaccion con receptores, etc.
Regiones hipervariables: CDR vs FR Se concentran en tres segmentos que denominamos CDR1, CDR2 y CDR3. Son regiones determinantes de complementariedad, o sea regiones que seran complementarias al antigeno.
El resto de las posiciones seran FR y se encargaran de mantener la estructura de las proteinas.
Las CDR son las que interaccionan con el antigeno, de forma que en un fab (lugar de union al antigeno) habrá 6 CDR: 3 de la cadena pesada y 3 de la cadena ligera.
Estos segmentos CDR no estan en las laminas porque estas son el soporte estructural, sino que estan en segmentos que unen esas laminas y que tienen versatilidad conformacional. Si fuere rigido solamente podria coger una cosa pero si es variable se puede ajustar a los distintos antigenos.
INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB Mientras las regiones fr mantienen la misma estructura de láminas o hebras β simplemente con algunos desplazamiento, las regiones en color tienen una conformacion dispar de unos anticuerpos a otros. Las regiones CDR3 y CDR1 especialmente (sobretodo 3). Esto es lo que les permite unirse a cualquier tipo de antigeno. El resto de la estructura permanece estable.
En la estructura tridimensional el sitio del antigeno estaria en la region fab, los CDR son los que interaccionan con el antigeno.
La inmunoglobulina puede unir dos antigenos de forma mas o menos independiente pero uniran el mismo antigeno porque son iguales (la mitad izquierda y la derecha son iguales). Los segmentos constantes interaccionan entre si salvo la IgG que sus segmentos constantes CH2 no interaccionan. La diversidad permitira cambios de segmentos en los diferentes tipos de inmunoglobulinas manteniendo la especificidad.
Clases y subclases de Igs Hay 5 clases dependiendo de la cadena pesada. Las cadenas ligeras kappa y lambda son totalmente analogas funcionalmente, con lo que no dan ningun tipo de caracteristica especifica a las inmunoglobulinas. Las cadenas gamma, delta y alfa tienen tres regiones constantes mientras que la mu y la epsilon tienen 4. Son monomeros, aunque esten compuestas por cuatro cadenas (la igA puede ser un dimero a veces, y la igM siempre estara como pentamero).
Se diferencian entre ellas tambien en el distinto numero de puentes disulfuro entre las cadenas pesadas y los puntos de glicosilacion. Todas se pueden asociar indistintamente con las cadenas ligeras kappa o lambda.
INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB Los isotipos de inmunoglobulinas La igM siempre es la primera inmunoglobulina producida en la respuesta inespecifica. Es la segunda ig mas precuente en el suero y se encarga de activar el complemento y neutralizar los antigenos.
La igG es la que domina en la respuesta secundaria en el suero. Sus funciones son de fagocitosos, activacion del complemento, neutraliza los antigenos, media la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpo, y es la que se transfiere a traves de la placenta al feto.
La IgA es la predominante en las mucosas, de forma que atrapa patogenos. Esta presente no solo en las mucosas sino tambien en secreciones como leche materna, lagrimas, etc. Media la fagocitosis, activa el complemento pobremente, y es un neutralizante de anticuerpo.
La igD activa basofilos induciendo su degranulacion.
Las igE es fundamental en respuesta contra parasitos y en la hipersensibilidad porque se une a granulocitos en general. Tambien media citotoxicidad mediada por anticuerpo y apenas es mediada en la sangre porque esta unida a receptores de alta afinidad de mastocitos fundamentalmente Inmunoglobulinas multiméricas: IgM y IgA La igM esta como un pentamero unidas por una cadena J y puentes disulfuro. La igA esta como un dimero en las mucosas unida tambien por la cadena J y por el componente secretor (parte del receptor que le permite ser secretada por transcitosis a las mucosas para actuar en zonas como el intestino).
Funciones derivadas de la region Fc del anticuerpo Las funciones derivan del Fc de la region constante. Estas son principalmente la opsonizacion, la fagocitosis, la activacion por la via clasica del complemento.
INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB Funcionalidad de las diferentes inmunoglobulinas y sus isotipos Receptores de Fc para distintos isotipos de inmunoglobulinas Todas las actividades estan mediadas por receptores Fc. Hay muchos, la tabla estan los mas relevantes. Pueden ser receptores que se denominan como: Fc + el tipo de cadena que unen+ letra y numero. Otro nombre es con la sistematica CD+numero.
Pueden ser activadores o inhibidores (inhibidores son los ITIM). La mayoria de receptores son para IgGs. Las mas alta ala iG1 y la mas baja a la igG2. La igE tiene un receptor de alfa afinidad es granulocitos, que es lo que le permite estar unida constitutivamente a ellos aunque no haya antigenos presentes. Por eso se encuentra en tan baja concentracion en el suero.
INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB Anticuerpos en sitios especializados       Las igM y la igG son predominantes en suero (segun Janeway predominan en el plasma) igG e igA monomerica en el líquido extracelular de todo el cuerpo igA dimerica: mucosas, secreciones epiteliales (incluyendo la leche materna) IgG: es la que llega al feto des de la madre a traves de la placenta igE: se encuentra asociada a celulas cebadas justo por debajo de las superficies epiteliales (en especial de las vias respiratorias, tubo digestivo y de la piel).
Encargada del estallido respiratorio.
El cerebro esta desprovisto de inmunoglobulinas.
Diferencias entre las inmunoglobulinas Las diferencias entre las cadenas pesadas se llaman diferencias de isotipos, es decir viene definido por la region constante de la cadena pesada. Por tanto, cada tipo de cadena pesada corresponde a un tipo de inmunoglobulina.
Tambien hay diferencias en las cadenas de unos individuos a otros, las diferencias alotipicas.
Estas vienen definidas por las pequeñas diferencias de la secuencia entre las regiones constantes encontradas entre individuos (alelos-polimorfismos).
Hay diferencias idiotipicas, que vienen definidas por la combinacion de secuencias de la region hipervariable de cada inmunoglobulina que forma el sitio de union antigenico, las diferencias entre una inmunoglobulina y otra de distinta especificidad. El idiotopo es la region reconocida del idiotipo.
Se pueden generar anticuerpos frente a estas diferencias, con lo que podemos tener anticuerpos antiisotipos, antialotipos y antiidiotipo. En los anicuerpos antiidiotipo, aquella parte del idiotipo que se reconoce por el anticuerpo se llama idiotopo (no se reconoce todo el anticuerpo sino solo esa parte). Los anticuerpos antiidiotipo forman redes idiotipicas.
INMUNOLOGÍA arokargomez 3r Biologia UAB Inmunidad adquirida humoral Funciones de los anticuerpos        Bloquear la union del patogeno a la celula diana y adsorcion (neutralizacion).
Permiten la capacidad de unir al menos dos antigenos y permiten la agregacion de particulas (aglutinacion).
Activan la cascada del complemento que permitira la lisis del patogeno o de celulas infectadas Permiten la fagocitosis mediando la opsonizacion del patogeno, ya sea directamente o indirectamente obsonizando con el complemento (principalmente el C3b) Activa o media la citotoxicidad celular de las NK o eosinofilos Inhibe la liberacion de las particulas virales Activan los granulocitos induciendo su degranulacion, dando inflamacion y combatiendo parasitos Mecanismos efectores: anticuerpos Receptor del linfocito B o BCR (IgM e IgD) El receptor no es mas que la inmunoglobulina anclada en la superficie celular. La inmunoglobulina de receptor y las otras son totalmente identicas salvo en una regio que permite el anclaje a la superficie celualr. Por el resto sin identicas, tienen la misma especificidad.
Esta ig de membrana se asocia a dos tipos de proteinas. La ig alfa y la ig beta (CD79). Son dos proteinas que estan unidas a la ig de la membrana que conforman el receptor de la celula b y cuya funcion es la transduccion de la señal.
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