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Estructura y funcion de anticuerpos2011

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Estructura y funcion de anticuerpos2011

  1. 1. Anticuerpos y sus receptores Universidad de Sucre Programa de Medicina Profundización inmunología
  2. 2. Anticuerpos y sus Receptores Objetivos• Los anticuerpos (Ab) reconocen los antígenos (Ag) el suero y en los líquidos tisulares.• Hay cinco clases de anticuerpos: IgG, IgA, IgM, IgD e IgE.• Las Inmunoglobulinas (Ig) están formadas por una unidad básica que contiene dos cadenas livianas y dos cadenas pesadas.• Las cadenas se encuentran plegadas dando lugar a regiones aisladas, denominadas dominios.• Las Ig se pueden reducir a fragmentos mediante escisión proteolítica de utilidad experimental y terapéutica.
  3. 3. Anticuerpos y sus Receptores Objetivos• Los puntos de unión al Ag. están formados por regiones hipervariables.• Todos los anticuerpos son bifuncionales.• Las células mononucleares, los neutrófilos, las células NK, los eosinófilos y los mastocitos expresan moléculas receptoras de inmunoglobulinas.
  4. 4. Anticuerpos y sus Receptores Inmunoglobulinas: una familia de proteínas 110 amino ácidosEnlace disulfuro
  5. 5. Superfamilia de los genes de las Igs - IgSF
  6. 6. Inmunoglobulinas: generalidades•Las Ig son moléculasbifuncionales•La clase y subclase dependede la estructura de la cadenapesada•Cada clase de Ig tienediferentes funciones Las inmunoglobulinas son glicoproteínas que tienen componente de polipéptido y carbohidratos
  7. 7. Relaciones entre Estructura-Función de las Igs• Receptor de superficie en linfocitos B LB pueden explorar por los antígenos. Conecta al espacio extracelular con la maquinaria de señalización intracelular• Anticuerpos secretados Neutralización reclutar y activan a células efectoras Fijación del complemento
  8. 8. Estructura de las Inmunoglobulinas Dominios plegados, compactos, resistente las proteasas Fc Fab S Dominios de S Cadena liviana C S S S S o S SDominios de cadena pesada C F(ab)2 o Pepsina 1 x (Fab)2 & 1 x Fc Papaina 2 x Fab 1 x Fc
  9. 9. El plegamiento de las immunoglobulinas Un barril de 7 (CL) u 8 (VL) de cadenas de polipeptidos Un barril fabricado de piezasconectadas por bucles ordenadas plegadas para mantener un interior hidrofobico dominio VL simple Barril en construccion
  10. 10. El pliegue de las Immunoglobulinas COOH S S NH2Región VL desplegada para mostrar 8 hojas antiparalelas b conectadas por bucles
  11. 11. Estructuras
  12. 12. Estructura de los dominios de las Inmunoglobulinas CH3
  13. 13. CH2 CH3
  14. 14. CH1CH2 CH3
  15. 15. VH1 CH1 CH2 CH3
  16. 16. VH1 CH1 VL CH2 CH3
  17. 17. VH1 CH1 VL CL CH2 CH3
  18. 18. VH1 CH1 VL CL CH2 CH3
  19. 19. VH1 CH1 CL VL CH2Codo Bisagra CH3
  20. 20. Fv VH1 CH1 Fb CL VL Fab CH2 Codo BisagraCarbohydrate Fc CH3
  21. 21. Flexibilidad ymovimiento de lasinmunoglobulinas Elbow Hinge
  22. 22. Estructuras
  23. 23. Estructuras
  24. 24. Estructuras
  25. 25. Variabilidad de aminoacidos en proteinas relacionadas Wu & Kabat 1970 100 Variabilidad 80 60 Cytochromes C 40 20 20 40 60 80 100 120 Amino acid No. 100 Variabilidad 80 Human 60 Ig heavy 40 chains 20 20 40 60 80 100 120 Amino acid No.Gráfico de variabilidad
  26. 26. Regiones: Marco e hipervariables• Complementarity Determining Regions (CDRs)Regiones determinantes de la complementariedad FR1 CDR1 FR2 CDR2 FR3 CDR3 FR4 100 Variability 80 60 40 20 20 40 60 80 100 120 Amino acid No.
  27. 27. Hay regiones de hipervariabilidad separadas en los dominios V.
  28. 28. CDRs Hipervariable localizadasen bucles al final de las regionesFv Hypervariable regions
  29. 29. (Fab)2, vista desde arriba, mostrando los buclesde CDR Light chains Verde y cafe Heavy chains Cyan and azul CDRs Amarillo
  30. 30. Antigenos varian en tamaño y complejidadProteina: Hapteno:Influenza haemagglutinin 5-(para-nitrophenyl phosphonate)-pentanoic acid.
  31. 31. Anticuerpos interaccionan con antigenos de diferentes formas Antigeno se inserta en bolsillo del AcAntígenointeractúa conuna gransuperficie del Aco con un surcoen la superficiedel Ac
  32. 32. Micrografias Electrónicas de Anticuerpos y complemento opsonizando Epstein Barr Virus (EBV)Negatively stained EBV EBV cubierto con una corona de Acs EBV cubierto con Acs y componentes anti-EBV del C
  33. 33. Micrografias electronicas del efecto de los Acs y C sobre una bacteriaE. Coli saludable Ac + C Daño a E. coli
  34. 34. Por que los anticuerpos necesitan una región Fc?El fragmento (Fab)2 • Detecta antígenos • Precipita antígeno • Bloquea el sitio activo de toxinas o moléculas asociadas a patógenos • Bloquea las interacciones entre moléculas asociadas al hospedero y al patógenoPero no puede activar • Funciones inflamatorias y efectoras asociadas con células • Funciones inflamatorias y efectoras del complemento • El trafico de los antígenos en las vías de procesamiento
  35. 35. Estructura y función de la región Fc IgA IgD IgG IgE IgM La región de bisagra reemplazada CH2 por dominio adicional Fc dentro de un isotipo la Fc es común (pero hay alotipos)Receptor para proteínas del complemento y ligando para células
  36. 36. Anticuerpos y sus Receptores Propiedades
  37. 37. IgM Monomérica IgM solo existe como monomérica en la superficie de los LB IgM monomérica tiene muy poca afinidad por el antígeno N.B. solo se muestran dominios C 2 constantes de la pesadaC 4 contiene la region transmembrana y citoplasmatica. Son eliminadaspor empalme alternativo
  38. 38. IgM Polimérica IgM forma pentámeros y hexámeros C 2C 3 se une a C1q para iniciar la activación de lavía……….del complemento.C 1 se une a C3b para facilitar la fagocitosis de antígenos.C 4 media la multimerización (C 3 también)
  39. 39. Multimerización de IgM1. Dos monómeros de IgM en ER C 2 (solo muestro Fc)2. Cisteínas en la cadena J hace uniones bisulfuro con cisteínas de cada monómero para formar un dímero3. Una cadena J se C C despega dejando el dímero de bisulfuro formado.4. Cadena J captura otro monomero de IgM y lo une al dimero C 4 ss C 45. Se repite el ciclo dos veces mas6. La cdena J se mantiene unida al pentamero de IgM
  40. 40. Cambios conformacionales en IgM inducidos por el antigenoConformación plana o ‘Starfish’ en Conformación en grapa o ‘crab’ de IgM soluciones. Cambio de conformación inducido por la No fija complemento unión al antígeno. Eficiente fijando complemento
  41. 41. IgM: Datos para tener en cuenta Propiedad DescripciónCadena pesada - MuVida media: 5 a10 días% de Ig en suero 10Niveles en suero(mgml-1 0.25 - 3.1Activación Complemento ++++Interacciones Fagocitos vía receptores de C3b Células epiteliales vía receptor polimérico IgPaso Transplacentario NoAfinidad por antígeno Manomérica -baja – valencia de 2 Pentamerica – alta avidez – valencia de 10
  42. 42. IgD: Datos para tener en cuenta Propiedad DescripciónCadena pesada – DeltaVida media: 2 to 8 days% de Ig en suero 0.03 - 0.4Niveles en suero(mgml-1 0.2Activación Complemento NoInteracciones LT via receptor IgD lectina likePaso Transplacentario NoAfinidad por antígeno Co-expresada con IgM en LB por corte y empalme alternativo Niveles de expresión excede al los de IgM en LB naïve Se ha encontrado células plasmáticas que producen IgD en mucosa nasal – Función en defensa desconocida – Ligación de IgD con antígeno puede activar, eliminar o anergizar
  43. 43. Dimerización de IgA y secreción IgA es el isotipo mas abundante en mucosasEn suero como monomero, mas frecuente como dimero con cadena J S S S S J ss S S S S IgA : dos subclases IgA1 mas en suero en medula osea IgA2 en secreciones de mucosa, calostro, leche materna
  44. 44. IgA secretoria y transcitosis‘Tallo’ de pIgR se degrada para liberar la IgAque contiene parte de pIgR – El componente S S S S sssecretorio S J S S S S S S S S S S S ss ss S J S S J S S S S SIgA y pIgRtrnasportados a Celulala sup apical en S S J S S epitelialvesiculas S S s s S S pIgR & IgA Receptores de Ig S S J S S internalizan polimericas ss S S S S expresados en sup basolateral de celulas epiteliales capturan LB en submucosa IgA producida en laB produce IgA dimerica mucosa
  45. 45. IgA: Datos para tener en cuenta Propiedad DescripciónCadena pesada 1 or 2 - Alpha 1 o 2Vida media: IgA1 5 - 7 dias IgA2 4 - 6 dias% de Ig en suero IgA1 11 - 14 IgA2 1 - 4Niveles en suero(mgml-1 IgA1 1.4 - 4.2 IgA2 0.2 - 0.5Activación Complemento IgA1 - Via lectinas IgA2 - NoInteracciones celulas epiteliales por pIgRPaso Transplacentario NoAfinidad por antígeno
  46. 46. IgE: Datos para tener en cuenta Propiedad DescripciónCadena pesada - EpsilonVida media: 1 - 5 Días% de Ig en suero 0.004Niveles en suero(mgml-1 0.0001 - 0.0002Activación Complemento NoInteracciones Vía receptores alta afinidad expresados por mastocitos, eosinofilos, basófilos, y cells de Langerhans y de baja afinidad con LB y monocitosPaso Transplacentario NoIgE relacionada con enfermedades alérgicas, helmintiasis
  47. 47. Concentraciones séricas de inmunoglobulina E
  48. 48. El receptor de alta afinidad de IgE (Fc RI) chain S S S S 2 chainS S
  49. 49. IgG: Datos para tener en cuenta Propiedad DescripciónCadena pesada 1 2 3 4 - Gamma 1 - 4Vida media: IgG1 21 - 24 dias IgG2 21 - 24 dias IgG3 7 - 8 dias IgG4 21 - 24 dias% de Ig en suero IgG1 45 - 53 IgG2 11 - 15 IgG3 3-6 IgG4 1-4Niveles en suero(mgml-1 IgG1 5 - 12 IgG2 2-6 IgG3 0.5 - 1 IgG4 0.2 - 1Activación Complemento IgG1 +++ IgG2 + IgG3 ++++ IgG4 NoInteracciones Todas via receptores de IgG en fagocitosPaso Transplacentario IgG1 ++ IgG2 + IgG3 ++ IgG4 +
  50. 50. C1q se une a dominio C 2Carbohidratos esenciales paraactivacion de complementoDiferencias pequeñas entre lassubclases hace que difieran ensu habilidad para activar elcomplemento
  51. 51. Anticuerpos y sus Receptores Estructura IgG2 9 mg/ml 0.5 mg/ml 3 mg/ml 1 mg/ml 146 Kd 146 Kd 146 Kd 170 KdUbicación de aminoacidosDos enlaces disulfuro, Dominios de 110 aa
  52. 52. Concentraciones relativas en los adultos de varias inmunoglobulinas séricas
  53. 53. Anticuerpos y sus Receptores Funciones Efectoras Funcion Efectora IgG1IgG2IgG3IgG4 IgM IgA IgD IgEFijacion del ++ + +++ - +++ - - -complementoTransferencia + + + + - - - -PlacentariaUnion a Proteina A +++ +++ - +++ - - - - S. aureusUnion Proteina G +++ +++ +++ +++ - - - -Streptococo
  54. 54. Anticuerpos y sus Receptores Funciones
  55. 55. Receptore FcReceptor Cell type Effect of ligationFc RI Macrofagos Neutrofilos, Eosinofilos, DC Uptake, estallido respiratorioFc RIIA Macrofagos Neutrofilos, Eosinofilos, Plaquetas C. de Langerhans Uptake, liberacion de granulosFc RIIB1 LB, Mastocitos No Uptake, Inhibicion de estimulacionFc RIIB2 Macrofagos Neutrofifilosphils, Eosinophils Uptake, Inhibicion de la estimulacionFc RIII NK , Eosinofilos, Macrofagos, Neutrofilos Mastocitos Induccion de muerte (NK)
  56. 56. Caso 3• Juana es una paciente de 17 años de edad que viene a su departamento de emergencia con trabajo de parto. Usted determina que el embarazo no presentó ningún incidente de importancia (tiene 39 semanas de embarazo). No ha tenido atención prenatal. Ella pare un niño y el parto es completamente normal. Usted ordena a la enfermera que aplique una inyección de INMUNOGLOBULINA RHO (D) HUMANA. Cual es la lógica de este tratamiento?
  57. 57. • Sam is a 9-year-old boy who has had repeated bacterial sinus infections. As his family doctor you wonder if there may be an underlying immunological defect which is contributing to this problem, or whether he is merely “unlucky”. Further investigations show normal numbers/function of B and T cells, granulocytes and macrophages. Immunoglobulin levels are grossly normal. Electrophoresis reveals only IgM and IgG antibodies in the immunoglobulin pool. Does this help in understanding Sam’s problem?
  58. 58. Antígenos
  59. 59. Antígenos grandes tienen uno o mas epitopes o determinantesantigénicos, que pueden dirigir la selección de un Ac especifico
  60. 60. Definiciones• Immunógeno• Antígeno (Ag)• Hapteno• Epitope o Determinante Antigénico• Anticuerpo (Ac)
  61. 61. Factores que Influencian la Inmunogenicidad Contribución del Immunogeno• Rareza• Tamaño• Composición química – Est. Primaria Determinantes de secuencia – Est. Secundaria Determinantes – Est. Terciaria Conformacionales – Est. Cuarternaria
  62. 62. Factores que Influencian la Inmunogenicidad Contribución del Immunogeno • Rareza • Tamaño • Composición química • Forma fisica – Particulado > Soluble – Denaturado > Nativo
  63. 63. Factores que Influencian la Inmunogenicidad Contribución del Immunogeno • Rareza • Tamaño • Composición química • Forma fisica • Degradabilidad – Procesamiento de Ag por Ag Presenting Cells (APC)
  64. 64. Factores que Influencian la Inmunogenicidad Contribución del sistema biologico • Genética – Especies – Individuos • Respondedores vs Non-respondedores • Edad
  65. 65. Factores que Influencian la Inmunogenicidad Método de Administración• Dosis• Ruta – Subcutánea > Intravenosa > Intragastrica• Adyuvante – Substancias que umentan la RI contra el Ag
  66. 66. Naturaleza• Proteinas• Polisacaridos• Acidos Nucleicos• Lipidos – Algunos glucolipidos y fosfo lipidos pueden ser inmunogenicos para LT y originar una resouesta inmune celular
  67. 67. Tipos de Antigenos T-independiente• Polisacaridos• Propiedades – Estructura polimerica – Activacion policlonal de los LB – Resistencia a degradacion• Ej – Pneumococcal polysaccharide, lipopolysaccharide – Flagella
  68. 68. Tipos de Antígenos T-dependiente• Proteinas• Estructura• Ejemplos – Proteinas Microbianas – Proteinas No- propias o Alteradas
  69. 69. Determinantes Antigénicos Reconocidos por Lt y Ac• Composición – Proteínas, Polisacaridos, acidos nucleicos, haptenos – Determinantes Secuenciales (lineal) – Determinantes Conformacionales• tamaño – >4 residuos
  70. 70. Determinantes Antigénicos Reconocidos por LT y Ac• Composicion• Tamaño• Numero – Limitado (epitopes inmunodominante) – Localizado en superficie del Ag
  71. 71. Determinantes Antigénicos Reconocidos por LT y Ac• Composición – Proteínas (algunos lípidos) • Procesados • MHC presentación (presentación de lípidos por MHC-like CD1)• Tamaño – 4 -15 residuos• Numero – Limitado a los que se puedan unir al MHC
  72. 72. Superantigenos• Definicion Antigeno Convencional SuperantigenoMonoclonal/Oligoclonal T Polyclonal T cell response cell response 1:4 - 1:10 1:104 - 1:105
  73. 73. Superantigenos• Definición• Ejemplos – Enterotoxinas de estafilococo – Toxina de choque toxico del estafilococo – Toxina exfoliativa del estafilococo – Exotoxinas pirogénicas del estreptococo
  74. 74. Receptores de Antígenos
  75. 75. Anticuerpos Inmunoglobulinas: Receptores de AntígenosCada epitope interactúa con un sitio complementario único en unInmunoglobulina especifica
  76. 76. ANTICUERPOS Y SUS RECEPTORES Inmunoglobulinas:AntigenoLa asociación física entre el antigeno y el anticuerpo seestablece por uniones no covalentes
  77. 77. ANTICUERPOS Y SUS RECEPTORES Inmunoglobulinas: Antígenos

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