UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE SANTIAGO
UTESA
Departamento
de ciencias de la salud
Carrera
de Bioanalisis
Los
anticuerpos
Presentado por:
Maireny
Rivera 2-09-2981
Diana
M. Gomez 1-11-0658
Brenda Castillo
2-12-1993
Zotibell Santana 2-12-1435
Jonathan Jean Gilles 2-11-2936
Dorka Tavarez 2-11-1234
Yelisa Rodrigues 1-10-1092
Bielka Duran 1-10-0803
Presentado a:
Mirtha
villar
Asignatura:
Inmunología
y alergia
Grupo:
007
Santiago
de los caballeros jueves 27 de noviembre
Del
2014
INTRODUCCION
El anticuerpo típico está constituido por unidades
estructurales básicas, cada una de ellas con dos grandescadenas pesadas y dos cadenas
ligeras de menor tamaño, que forman, por ejemplo, monómeros con una unidad, dímeros con dos unidades o pentámeros con
cinco unidades. Los anticuerpos son sintetizados por un tipo de leucocito denominado linfocito B. Existen distintas modalidades de anticuerpo, isotipos, basadas en la forma de cadena
pesada que posean. Se conocen cinco clases diferentes de isotipos en mamíferosque
desempeñan funciones diferentes, contribuyendo a dirigir la respuesta inmune
adecuada para cada distinto tipo de cuerpo extraño que encuentran.
Aunque la estructura general de todos los
anticuerpos es muy semejante, una pequeña región del ápice de la proteína es extremadamente variable, lo cual
permite la existencia de millones de anticuerpos, cada uno con un extremo
ligeramente distinto. A esta parte de la proteína se la conoce como región
hipervariable. Cada una de estas variantes se puede unir a una "diana"
distinta, que es lo que se conoce como antígeno. Esta enorme diversidad de anticuerpos
permite al sistema inmune reconocer una diversidad igualmente elevada de antígenos. La única parte del antígeno reconocida por el
anticuerpo se denomina epítopo. Estos epítopos se unen con su anticuerpo en una
interacción altamente específica que se denomina adaptación inducida, que permite a los anticuerpos identificar y unirse solamente a su
antígeno único en medio de los millones de moléculas diferentes que componen un organismo.
El
punto clave del sistema inmune adaptativo es su capacidad de reconocimiento
específico de cualquier tipo de molécula o partícula extraña. Para ello, el
sistema inmune cuenta con las inmunoglobulinas (Ig) y con los receptores de los
linfocitos T (TCR), los cuales exhiben tres importantes propiedades:
· Diversidad
· Heterogeneidad
· Procedencia
a partir de reordenaciones de genes.
Las
inmunoglobulinas funcionan como la parte específica del complejo de las células
B, a nivel de membrana, que reconoce al antígeno; moléculas circulantes, es
decir anticuerpos secretados por las células plasmáticas procedentes de
activación, proliferación y diferenciación de células B. Estos anticuerpos se
localizan en el suero, en los líquidos tisulares (intersticiales) y recubriendo
ciertos epitelios internos. Estas Ig circulantes son los efectores de la rama
humoral del sistema inmune específico (de hecho inician la fase efectora, pero
como veremos, la eliminación definitiva del Ag no suelen hacerla directamente
los anticuerpos).
Los
receptores de células T aparecen sólo como moléculas de membrana de los
linfocitos T. Reconocen al antígeno restringido por el MHC de la célula diana o
de la célula presentadora. Suministran la base de la inmunidad celular
específica (en el caso de los linfocitos TC) y del mecanismo de los linfocitos
T colaboradores (TH).
Porter
sometió la IgG a digestión breve con la enzima papaína, tras de lo cual realizó
con los fragmentos resultantes una separación cromatográfica en
carboximetil-celulosa.
Dedujo
que cada molécula de IgG había sido escindida por la papaína en dos fragmentos
idénticos, capaces de unir antígeno (fragmentos Fab) y un fragmento
cristalizable (Fc).
|
· Experimentos de Kabat &
Tiselius (1939): demostraron que la llamada fracción -globulínica de las proteínas del suero era la responsable de la
actividad anticuerpo (por eso, a los anticuerpos se les ha denominado durante
mucho tiempo como -globulinas).
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· Porter y Edelman (por separado,
en los años 50 y 60) realizaron diversos experimentos usando
ultracentrifugación para separar las -globulinas, obteniendo una
fracción que poseía un coeficiente de sedimentación de 7S, a la que llamaron
IgG, con un peso molecular de unos 150.000 Da.
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|
· Nisonoff realizó experimentos
parecidos a los de Porter, pero en lugar de digerir la IgG con papaína,
empleó pepsina. Del ulterior análisis cromatográfico dedujo que la pepsina
había roto cada molécula de IgG en un fragmento capaz de unir Ag pero con
doble valencia [fragmento F(ab’)2], y una serie de pequeños
fragmentos pequeños no cristalizables, procedentes del Fc original.
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· Edelman sometió la IgG a un
tratamiento reductor con mercaptoetanol (que provoca la rotura de los puentes
disulfuro), con posterior electroforesis desnaturalizante de los péptidos
resultantes. Sus resultados indicaban que la IgG estaba compuesta de dos
tipos de cadenas polipeptídicas, una pesada (cadena H) y otra ligera (cadena
L).
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Ensamblando
todos estos resultados se obtenía el primer modelo de la estructura de una
inmunoglobulina: cada molécula de IgG está compuesta de
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· Dos cadenas H, cada una de unos
50.000 Da.
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· Dos cadenas L, cada una de unos
25.000 Da.
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· Cada cadena L está unida a una H
por un puente disulfuro.
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· A su vez, las dos cadenas H está
unidas entre sí por puentes disulfuro.
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ESTRUCTURA DE LAS INMUNOGLOBULINAS
Estructura
general de las cadenas de las inmunoglobulinas
Cadenas L
Cuando se comparan distintas
proteínas de Bence-Jones se observa que los 100 a 110 primeros aminoácidos
difieren entre unas y otras, mientras que los 100-110 últimos son prácticamente
idénticos. Ello permite distinguir dos regiones claramente diferenciables en
las cadenas ligeras:|
·
región
carboxi-terminal, constante (región C)
|
|
|
·
región
amino-terminal, variable (región V)
|
Cadenas H
La cadena pesada posee unos 440
aminoácidos (menos dos tipos, que poseen unos 550). Cada cadena pesada posee
una región amino-terminal de 100 a 110 aminoácidos, cuya composición es
variable (VH). El resto de la cadena H muestra en humanos cinco
patrones básicos de secuencia, distinguibles entre sí, que configuran cinco
tipos de cadenas pesadas según la porción constante (CH). La
longitud de esta porción constante suele ser de 330 aminoácidos, salvo en dos
tipos, que poseen 440 aminoácidos.Cada uno de los tipos de cadena pesada recibe una denominación a base de una letra griega, y determinan lo que se denomina clases o isotipos de inmunoglobulinas:
En el caso de las IgG e IgA, se pueden distinguir, además, pequeñas diferencias de secuencias dentro de cada clase, que dan origen a subclases, que en humanos son
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· IgG1, IgG2, IgG3,
IgG4
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· IgA, IgA2.
|
Estructura
en detalle de las Inmunoglobulinas
Al ser proteínas formadas por dos
tipos de cadenas polipeptídicas, en las inmunoglobulinas podemos distinguir
estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria:
1.
La estructura primaria (la
secuencia lineal de aminoácidos) explica que existan regiones V y regiones C
tanto en cadenas H como en L.
2.
Estructura secundaria: existen
abundantes láminas antiparalelas,
cada una de ellas formadas por 3 o 4 cadenas antiparalelas,
mantenidas por puentes de hidrógeno entre grupos -NH- y -CO-.
3.
La estructura terciaria es a base
de dominios globulares compactos. Cada dominio globular consta de dos capas
(láminas) conectadas
entre sí por un puente disulfuro característico. Dos dominios globulares
consecutivos se conectan entre sí por secuencias cortas de aminoácidos sin
estructura especial.
4.
Estructura cuaternaria: los
dominios globulares de cadenas L y H adyacentes interectúan dando la
conformación global característica de las inmunoglobulinas.
Cada cadena L se conecta con la H
adyacente por un puente disulfuro, a nivel de la parte C-terminal de la cadena
L.Las dos cadenas H se conectan entre sí por al menos un puente disulfuro (como veremos, hay clases y subclases con abundantes puentes disulfuro enlazando las dos cadenas pesadas).
Además, muchas Ig poseen cadenas de polisacáridos unidos covalentemente a algun(os) dominio(s), lo cual evidentemente colabora a la estructra global tridimensional de la molécula.
La estructura cuaternaria de la Ig es la que permite sus dos funciones características: unión al Ag y actividad biológica efectora.
A continuación vamos a describir en detalle la estructura de los dominios de las inmunoglobulinas, comenzando con un estudio general, y continuando con la caracterización de los diferentes dominios o parejas de dominios.
INMUNOGLOBULINAS DE MEMBRANA Y
COMPLEJO RECEPTOR DE CÉLULAS B
Como ya dijimos, las Ig de membrana
(mIg) se diferencian de sus correspondientes versiones circulantes en los
respectivos extremos C-terminales. La versión de membrana posee una larga cola
en la que existe un segmento extracelular, seguido de una zona transmembranal,
de unos 26 aminoácidos, terminando en una secuencia intracitoplásmica de
longitud variable, según la clase de inmunoglobulina.
En las distintas fases de maduración de los linfocitos B existen distintos isotipos o combinaciones de isotipos de Ig (todos con la misma especificidad antigénica para cada clon de linfocitos):
Ahora bien, la Ig de membrana va
acompañada de otras moléculas, formando el denominado complejo receptor de células C
(BCR). Dicho complejo está formado por:
Recientemente se ha identificado un
nuevo complejo de membrana de células B, que puede intensificar la señal de
activación transmitida por el BCR. Este grupo de moléculas, que recibe el
nombre de complejo correceptor,
consta de 3 proteínas:
VARIANTES ANTIGÉNICAS DE LAS
INMUNOGLOBULINAS
Las inmunoglobulinas son
glucoproteínas; por lo tanto, se pueden comportar como antígenos al ser
inyectados a receptores adecuados. El estudio de las Ig en su faceta de
antígenos revela la existencia de tres tipos de determinantes antigénicos, cada
uno de ellos localizado en partes características de la molécula:
Isotipos y determinantes isotípicos
Se denominan isotipos al conjunto
de variantes de inmunoglobulinas comunes a todos los miembros sanos de una
determinada especie.
Los isotipos dependen de las regiones constantes tanto de cadenas pesadas como de cadenas ligeras. Los isotipos también reciben el nombre de clases, y en determinados casos se pueden diferenciar subclases. Como ya vimos, en humanos se distinguen cinco isotipos según características de las porciones constantes de cadenas pesadas (IgG, IgA, IgM, IgD e IgE). Cada isotipo puede encontrarse en dos versiones distintas, según que las cadenas ligeras sean de tipo o .
Cada isotipo (y en su caso, cada subclase) viene determinado por un gen correspondiente de región constante. Todos los individuos de una especie cuentan con el mismo juego básico de genes de regiones constantes.
Alotipos y
determinantes alotípicos
Los alotipos son el conjunto de
variantes alélicas presentes en las poblaciones de una especie: hay individuos
que para cada clase o subclase presentan una variante alélica distinta de otros
individuos.
Se deben a pequeñas diferencias (de uno a cuatro aminoácidos) que afectan a las regiones CH y CL.
Obviamente, los individuos pueden ser homozigóticos o heterozigóticos para cada variante, siendo estos alelos de expresión codominante.
Idiotipos y
determinantes idiotípicos
Se define como idiotipo el conjunto
de variantes antigénicas características de cada anticuerpo de un mismo
individuo, debidas a las secuencias de aminoácidos de las porciones VH y VL. A su vez, cada uno de
los determinantes características de un anticuerpo concreto se denomina idiotopo. El conjunto de los
idiotopos es lo que define a cada idiotipo. El idiotopo puede coincidir o no
con un paratopo (con un sitio de unión a un epitopo).
Obviamente, los Ac producidos por un determinado clon de linfocitos B y las células plasmáticas derivadas de ellos llevan el mismo idiotipo.
Normalmente, los distintos clones de linfocitos B producen idiotipos distintos entre sí, no compartidos entre ellos, a los que se llama idiotipos privados.
Pero también puede ocurrir que determinados determinantes idiotípicos sean comunes a dos o más clones, por lo que en este caso se habla de idiotipos públicos o de reacción cruzada (a veces llamados idiotipos recurrentes). Ello se debe a que distintos clones de linfocitos B de un mismo individuo (o de la misma raza pura) pueden usar la misma región génica variable de la línea germinal para construir sus porciones variables.
ESTUDIO
DE LOS ISOTIPOS HUMANOS DE INMUNOGLOBULINAS
Vamos ahora a abordar el estudio de
la estructura y papeles biológicos de los distitintos isotipos (clases) de
inmunoglobulinas de la especie humana.
Inmunoglobulina G (IgG)
En las distintas fases de maduración de los linfocitos B existen distintos isotipos o combinaciones de isotipos de Ig (todos con la misma especificidad antigénica para cada clon de linfocitos):
|
·
las
células B inmaduras sólo poseen mIgM;
|
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·
las
células B maduras vírgenes (en reposo) poseen mIgD y menos cantidad de mIgM;
|
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|
·
las
células B de memoria pueden tener diversas combinaciones de diversas clases:
mIgM, mIgG, mIgA y mIgE.
|
|
·
una
molécula de mIg, unida no-covalentemente a
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|
·
dos
heterodímeros Ig -Ig , en los que las dos cadenas ( y ) están unidas entre sí por puentes disulfuro.
|
|
·
CD19:
pertenece a la superfamilia de las inmunoglobulinas, y posee una larga cola
citoplásmica y tres dominios extracelulares de tipo Ig;
|
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·
CD21
(también conocida como CR2): se puede unir a C3b (un componente del
complemento) y al CD23 de la superficie de las células dendríticas
foliculares de los ganglios;
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·
CD81
(=TAPA-1): consta de cuatro segmentos transmembranales.
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VARIANTES ANTIGÉNICAS DE LAS
INMUNOGLOBULINAS
Las inmunoglobulinas son
glucoproteínas; por lo tanto, se pueden comportar como antígenos al ser
inyectados a receptores adecuados. El estudio de las Ig en su faceta de
antígenos revela la existencia de tres tipos de determinantes antigénicos, cada
uno de ellos localizado en partes características de la molécula:|
· determinantes
isotípicos
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· determinantes
alotípicos
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· determinantes
idiotípicos.
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Isotipos y determinantes isotípicos
Se denominan isotipos al conjunto
de variantes de inmunoglobulinas comunes a todos los miembros sanos de una
determinada especie.Los isotipos dependen de las regiones constantes tanto de cadenas pesadas como de cadenas ligeras. Los isotipos también reciben el nombre de clases, y en determinados casos se pueden diferenciar subclases. Como ya vimos, en humanos se distinguen cinco isotipos según características de las porciones constantes de cadenas pesadas (IgG, IgA, IgM, IgD e IgE). Cada isotipo puede encontrarse en dos versiones distintas, según que las cadenas ligeras sean de tipo o .
Cada isotipo (y en su caso, cada subclase) viene determinado por un gen correspondiente de región constante. Todos los individuos de una especie cuentan con el mismo juego básico de genes de regiones constantes.
Alotipos y
determinantes alotípicos
Los alotipos son el conjunto de
variantes alélicas presentes en las poblaciones de una especie: hay individuos
que para cada clase o subclase presentan una variante alélica distinta de otros
individuos.Se deben a pequeñas diferencias (de uno a cuatro aminoácidos) que afectan a las regiones CH y CL.
Obviamente, los individuos pueden ser homozigóticos o heterozigóticos para cada variante, siendo estos alelos de expresión codominante.
Idiotipos y
determinantes idiotípicos
Se define como idiotipo el conjunto
de variantes antigénicas características de cada anticuerpo de un mismo
individuo, debidas a las secuencias de aminoácidos de las porciones VH y VL. A su vez, cada uno de
los determinantes características de un anticuerpo concreto se denomina idiotopo. El conjunto de los
idiotopos es lo que define a cada idiotipo. El idiotopo puede coincidir o no
con un paratopo (con un sitio de unión a un epitopo).Obviamente, los Ac producidos por un determinado clon de linfocitos B y las células plasmáticas derivadas de ellos llevan el mismo idiotipo.
Normalmente, los distintos clones de linfocitos B producen idiotipos distintos entre sí, no compartidos entre ellos, a los que se llama idiotipos privados.
Pero también puede ocurrir que determinados determinantes idiotípicos sean comunes a dos o más clones, por lo que en este caso se habla de idiotipos públicos o de reacción cruzada (a veces llamados idiotipos recurrentes). Ello se debe a que distintos clones de linfocitos B de un mismo individuo (o de la misma raza pura) pueden usar la misma región génica variable de la línea germinal para construir sus porciones variables.
ESTUDIO
DE LOS ISOTIPOS HUMANOS DE INMUNOGLOBULINAS
Vamos ahora a abordar el estudio de
la estructura y papeles biológicos de los distitintos isotipos (clases) de
inmunoglobulinas de la especie humana.Inmunoglobulina G (IgG)
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·
Es el
isotipo más abundante en suero (8-16 mg/ml), constituyendo el 80% de las Ig
totales.
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·
Existen
cuatro subclases en humanos,que se diferencian estructuralmente entre sí por
el tamaño de la región bisagra y el número de puentes disulfuro entre las
cadenas pesadas.
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·
Las IgG
poseen gran capacidad de desarrollar elevada afinidad de unión al antígeno.
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·
Son las
mayoritarias durante la respuesta secundaria.
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·
Difunden
más fácilmente que los demás isotipos al espacio extravascular (hasta el 50%
de las IgG se encuentran en los fluidos tisulares), donde son las principales
responsables de neutralizar toxinas bacterianas (de hecho, son las únicas que
funcionan como antitoxinas).
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Inmunoglobulina
A (IgA)
En humanos existen dos subclases:
IgA1 e IgA2. En el suero predomina la subclase IgA1, constituyendo del 10 al
15% de las Ig totales (1.4-4 mg/ml), y allí aparece como monómeros (sin
embargo, en otros animales, la IgA suele ser dimérica.
Pero en las secreciones seromucosas es muy abundante la IgA2, que aparece como dímero.
Las secreciones donde aparece la IgA secretoria (sIgA) son:
La estructura de la sIgA dimérica
consta de dos monómeros de IgA2 unidos "cola con cola" por medio de
un péptido conocido como pieza
de unión (J),y recubiertos por la llamada pieza
secretora.
Cada monómero presenta una cola adicional con 18 aminoácidos. La cola de cada monómero se une por un puente disulfuro a la pieza J. Esta pieza J es un polipéptido de 15 kDa sintetizado en la misma célula plasmática que está produciendo la IgA2. Dicha célula plasmática termina secretando el complejo de las dos unidades de IgA unidas cola con cola por la pieza J.
La sIgA cumple una misión importantísima en la protección del organismo frente a la entrada de numerosos agentes patógenos:
Inmunoglobulina D (IgD)
Inmunoglobulina
E (IgE)
Pero en las secreciones seromucosas es muy abundante la IgA2, que aparece como dímero.
Las secreciones donde aparece la IgA secretoria (sIgA) son:
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· Saliva
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· Lágrimas
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· fluido nasal
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· tracto bronquial
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· tracto
genitourinario
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· tracto digestivo
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· leche materna y
calostro
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Cada monómero presenta una cola adicional con 18 aminoácidos. La cola de cada monómero se une por un puente disulfuro a la pieza J. Esta pieza J es un polipéptido de 15 kDa sintetizado en la misma célula plasmática que está produciendo la IgA2. Dicha célula plasmática termina secretando el complejo de las dos unidades de IgA unidas cola con cola por la pieza J.
La sIgA cumple una misión importantísima en la protección del organismo frente a la entrada de numerosos agentes patógenos:
|
·
al tener
tetravalencia, es capaz de unirse a epitopos repetitivos de la superficie de
virus y bacterias, inhibiendo la colonización por estos de las mucosas.
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·
Parece que
el componente secretor también tiene el efecto de evitar la adherencia de los
microorganismos al epitelio (a esto se le ha llegado a llamar efecto Teflón™.
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·
Los
complejos de sIgA y antígeno son atrapados eficazmente en el fluido mucoso
del epitelio, y eliminados por el movimiento ciliar del tracto respiratorio o
por el peristaltismo del intestino.
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Inmunoglobulina M (IgM)
|
·
Supone del
5 al 10% de las Ig séricas (1.5 mg/ml de media).
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·
Se secreta
como pentámeros, con las Fc hacia adentro y los brazos Fab hacia afuera.
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·
Cada
monómero lleva un dominio constante adicional (el C 2). Las unidades del pentámero están unidas entre sí por puentes
disulfuro entre dominios C 3 adyacentes y entre C4 adyacentes, exceptuando dos de las 5 unidades,
que usan unión mediante una pieza J similar a la ya vista para la IgA.
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·
Es la
primera inmunoglobulina que sintetiza el neonato por sí mismo, y también es
la primera en aparecer durante la respuesta primaria.
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· De hecho, fijan y activan muy bien el complemento (debido a que para
activar el componente C1q se requieren dos moléculas de inmunoglobulinas
cercanas, cosa que la pentamérica IgM logra "por definición"). Por ello, la IgM es
muy buena citolítica.
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·
Están
confinados en el torrente circulatorio (no se extravasan a tejidos), por lo
que son muy buenos frente a bacteriemias.
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Inmunoglobulina D (IgD)
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·
Supone el
0.2% de las inmunoglobulinas séricas (20 g/ml).
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·
Presenta
una región bisagra bastante amplia, lo que puede ayudar a explicar el hecho
de que es muy susceptible a proteolisis, siendo muy baja su vida media en
sangre (unos tres días).
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·
En su
forma libre en plasma, su función es desconocida.
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·
Aparece
como Ig de membrana, junto con la mIgM, en los linfocitos B maduros vírgenes,
donde parece que su función es constituir un receptor antigénico, tanto en
activación como en supresión de los linfocitos B.
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Inmunoglobulina
E (IgE)
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·
Es la menos
abundante en suero (0.3 g/ml)
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·
Presenta
un dominio adicional (el que pasa a ser el C 2).
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· Es la mediadora de las reacciones de hipersensibilidad inmediata
(alergias), como la fiebre del heno, asma extrínseco o el choque
anafiláctico. Para ello, las moléculas de IgE se unen a receptores
específicos para Fc de IgE situados en las membranas de mastocitos tisulares
y de basófilos sanguíneos. Cuando dos moléculas de IgE unidas a sus
respectivos receptores en estas células se entrecruzan con el alergeno
específico, se produce la desgranulación, lo que libera extracelularmente
mediadores farmacológicamente activos, como histamina y ciertas citoquinas.
También se provoca la síntesis de
novo de eicosanoides
(prostaglandinas y leucotrienos). Todo ello colabora en los síntomas
de alergia.
|
|
|
·
Pero la
IgE también juega un papel fisiológico, beneficioso: confiere protección
local frente a ciertos patógenos grandes, como helmintos: sirve para reclutar
células plasmáticas y efectoras a través de una reacción de inflamación
aguda. Si el parásito ha logrado atravesar la barrera de las mucosas y la de
la sIgA, puede ser reconocido por moléculas de IgE específicas previamente
unidas a receptores de mastocitos. Ello desencadena una reacción de
inflamación aguda en la que las aminas vasoactivas (histamina) y los factores
quimiotácticos atraen a polimorfonucleares neutrófilos; a continuación entran
en el tejido moléculas de IgG, componentes del complemento, granulocitos y
eosinófilos. Estos últimos reconocen al parásito recubierto por IgG, y colaboran
en su destrucción.
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CONCLUSION
Los anticuerpos (también conocidos como inmunoglobulinas, abreviado Ig) son glicoproteínas del tipo
gamma globulina. Pueden encontrarse de forma soluble en la sangre u otros fluidos corporales de los vertebrados, disponiendo de una forma idéntica que actúa como receptor de los linfocitos B y son empleados por el sistema
inmunitario para identificar y neutralizar elementos extraños
tales como bacterias,virus o parásitos.
ANEXO
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