1. STRUKTUR DAN FUNGSI IMUNOGLOBULIN
Manusia dan Vertebrata lainnya memiliki sistem pertahanan tubuh yang berperan
untuk melindungi dirinya dari serangan agen-agen penyebab penyakit. Sistem pertahanan
tersebut dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu:
1. Pertahanan Nonspesifik yang memiliki sifat alami (innate) artinya sudah ada sejak organisme
itu lahir dan berlaku bagi semua agen infeksi, dan
2. Pertahanan Spesifik atau disebut juga pertahanan perolehan (acquired) karena pertahanan ini
diperoleh setelah adanya rangsangan oleh benda asing (agen infeksi). Pertahanan spesifik
merupakan tanggungjawab dari klone-klone sel limfosit B yang masing-masing spesifik
terhadap antigen. Adanya interaksi antara antigen dengan klone limfosit B akan merangsang
sel tersebut untuk berdiferensiasi dan berproliferasi sehingga didapatkan sel yang mempunyai
ekspresi klonal untuk menghasilkan antibodi.
A. Struktur Imunoglobulin
Imunoglobulin atau antibodi adalah sekelompok glikoprotein yang terdapat dalam
serum atau cairan tubuh pada hampir semua mamalia. Imunoglobulin termasuk dalam famili
glikoprotein yang mempunyai struktur dasar sama, terdiri dari 82-96% polipeptida dan 4-18%
karbohidrat. Komponen polipeptida membawa sifat biologik molekul antibodi tersebut.
Molekul antibodi mempunyai dua fungsi yaitu mengikat antigen secara spesifik dan memulai
reaksi fiksasi komplemen serta pelepasan histamin dari sel mast.
Pada manusia dikenal 5 kelas imunoglobulin. Tiap kelas mempunyai perbedaan sifat
fisik, tetapi pada semua kelas terdapat tempat ikatan antigen spesifik dan aktivitas biologik
berlainan. Struktur dasar imunoglobulin terdiri atas 2 macam rantai polipeptida yang tersusun
dari rangkaian asam amino yang dikenal sebagai rantai H (rantai berat) dengan berat molekul
55.000 dan rantai L (rantai ringan) dengan berat molekul 22.000. Tiap rantai dasar
imunoglobulin (satu unit) terdiri dari 2 rantai H dan 2 rantai L. Kedua rantai ini diikat oleh
suatu ikatan disulfida sedemikian rupa sehingga membentuk struktur yang simetris. Yang
menarik dari susunan imunoglobulin ini adalah penyusunan daerah simetris rangkaian asam
amino yang dikenal sebagai daerah domain, yaitu bagian dari rantai H atau rantai L, yang
terdiri dari hampir 110 asam amino yang diapit oleh ikatan disulfid interchain, sedangkan
ikatan antara 2 rantai dihubungkan oleh ikatan disulfid interchain. Rantai L mempunyai 2
tipe yaitu kappa dan lambda, sedangkan rantai H terdiri dari 5 kelas, yaitu rantai G (γ), rantai
2. A (α), rantai M (μ), rantai E (ε) dan rantai D (δ). Setiap rantai mempunyai jumlah domain
berbeda. Rantai pendek L mempunyai 2 domain; sedang rantai G, A dan D masing-masing 4
domain, dan rantai M dan E masing-masing 5 domain.
Rantai dasar imunoglobulin dapat dipecah menjadi beberapa fragmen. Enzim papain
memecah rantai dasar menjadi 3 bagian, yaitu 2 fragmen yang terdiri dari bagian H dan rantai
L. Fragmen ini mempunyai susunan asam amino yang bervariasi sesuai dengan variabilitas
antigen. Fab memiliki satu tempat tempat pengikatan antigen (antigen binding site) yang
menentukan spesifisitas imunoglobulin. Fragmen lain disebut Fc yang hanya mengandung
bagian rantai H saja dan mempunyai susunan asam amino yang tetap. Fragmen Fc tidak dapat
mengikat antigen tetapi memiliki sifat antigenik dan menentukan aktivitas imunoglobulin
yang bersangkutan, misalnya kemampuan fiksasi dengan komplemen, terikat pada
permukaan sel makrofag, dan yang menempel pada sel mast dan basofil mengakibatkan
degranulasi sel mast dan basofil, dan kemampuan menembus plasenta.
Enzim pepsin memecah unit dasar imunoglobulin tersebut pada gugusan karboksil
terminal sampai bagian sebelum ikatan disulfida (interchain) dengan akibat kehilangan
sebagian besar susunan asam amino yang menentukan sifat antigenik determinan, namun
demikian masih tetap mempunyai sifat antigenik. Fragmen Fab yang tersisa menjadi satu
rangkaian fragmen yang dikenal sebagai F(ab2) yang mempunyai 2 tempat pengikatan
antigen.
B. Klasifikasi Imunoglobulin
Klasifikasi imunoglobulin berdasarkan kelas rantai H. Tiap kelas mempunyai berat
molekul, masa paruh, dan aktivitas biologik yang berbeda. Perbedaan antar subkelas lebih
sedikit dari pada perbedaan antar kelas.
1. Imunoglobulin G
IgG mempunyai struktur dasar imunoglobulin yang terdiri dari 2 rantai berat H dan 2
rantai ringan L. IgG manusia mempunyai koefisien sedimentasi 7 S dengan berat molekul
sekitar 150.000. Pada orang normal IgG merupakan 75% dari seluruh jumlah imunoglobulin.
Imunoglobulin G terdiri dari 4 subkelas, masing-masing mempunyai perbedaan yang
tidak banyak, dengan perbandingan jumlahnya sebagai berikut: IgG1 40-70%, IgG2 4-20%,
IgG3 4-8%, dan IgG4 2-6%. Masa paruh IgG adalah 3 minggu, kecuali subkelas IgG3 yang
hanya mempunyai masa paruh l minggu. Kemampuan mengikat komplemen setiap subkelas
IgG juga tidak sama, seperti IgG3 > IgGl > IgG2 > IgG4. Sedangkan IgG4 tidak dapat
3. mengikat komplemen dari jalur klasik (ikatan C1q) tetapi melalui jalur alternatif. Lokasi
ikatan C1q pada molekul IgG adalah pada domain CH2.
Sel makrofag mempunyai reseptor untuk IgG1 dan IgG3 pada fragmen Fc. Ikatan
antibodi dan makrofag secara pasif akan memungkinkan makrofag memfagosit antigen yang
telah dibungkus antibodi (opsonisasi). Ikatan ini terjadi pada subkelas IgG1 dan IgG3 pada
lokasi domain CH3.
Bagian Fc dari IgG mempunyai bermacam proses biologik dimulai dengan kompleks
imun yang hasil akhirnya pemusnahan antigen asing. Kompleks imun yang terdiri dari ikatan
sel dan antibodi dengan reseptor Fc pada sel killer memulai respons sitolitik (antibody
dependent cell-mediated cytotoxicity = ADCC) yang ditujukan pada antibodi yang diliputi
sel. Kompleks imun yang berinteraksi dengan sel limfosit pada reseptor Fc pada trombosit
akan menyebabkan reaksi dan agregasi trombosit. Reseptor Fc memegang peranan pada
transport IgG melalui sel plasenta dari ibu ke sirkulasi janin.
2. Imunoglobulin M
Imunoglobulin M merupakan 10% dari seluruh jumlah imunoglobulin, dengan
koefisien sedimen 19 S dan berat molekul 850.000-l.000.000. Molekul ini mempunyai 12%
dari beratnya adalah karbohidrat. Antibodi IgM adalah antibodi yang pertama kali timbul
pada respon imun terhadap antigen dan antibodi yang utama pada golongan darah secara
alami. Gabungan antigen dengan satu molekul IgM cukup untuk memulai reaksi kaskade
komplemen.
IgM terdiri dari pentamer unit monomerik dengan rantai μ dan CH. Molekul monomer
dihubungkan satu dengan lainnya dengan ikatan disulfida pada domain CH4 menyerupai
gelang dan tiap monomer dihubungkan satu dengan lain pada ujung permulaan dan akhirnya
oleh protein J yang berfungsi sebagai kunci.
3. Imunoglobulin A (IgA)
Adalah Imunoglobulin utama dalam sekresi selektif, misalnya pada susu, air liur, air
mata dan dalam sekresi pernapasan, saluran genital serta saluran pencernaan atau usus
(Corpo Antibodies). Imunoglobulin ini melindungi selaput mukosa dari serangan bakteri dan
virus. Ditemukan pula sinergisme antara IgA dengan lisozim dan komplemen untuk
mematikan kuman koliform. Juga kemampuan IgA melekat pada sel polimorf dan kemudian
melancarkan reaksi komplemen melalui jalan metabolisme alternatif.
Tiap molekul IgA sekretorik berbobot molekul 400.000 terdiri atas dua unit
polipeptida dan satu molekul rantai-J serta komponen sekretorik. Sekurang-kurangnya dalam
serum terdapat dua subkelas IgA1 dan IgA2. Terdapat dalam serum terutama sebagai
4. monomer 7S tetapi cenderung membentuk polimer dengan perantaraan polipeptida yang
disintesis oleh sel epitel untuk memungkinkan IgA melewati permukaan epitel, disebut
rantai-J. Pada sekresi ini IgA ditemukan dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis
berkat kombinasi dengan suatu protein khusus, disebut Secretory Component yang disintesa
oleh sel epitel lokal dan juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma.
4. Imunoglobulin D
Konsentrasi IgD dalam serum sangat sedikit (0,03 mg/ml), sangat labil terhadap
pemanasan dan sensitif terhadap proteolisis. Berat molekulnya adalah 180.000. Rantai δ
mempunyai berat molekul 60.000 – 70.000 dan l2% terdiri dari karbohidrat. Fungsi utama
IgD belum diketahui tetapi merupakan imunoglobulin permukaan sel limfosit B bersama IgM
dan diduga berperan dalam diferensiasi sel ini.
5. ImunoglobulinE (IgE)
Didalam serum ditemukan dalam konsentrasi sangat rendah. IgE apabila disuntikkan ke
dalam kulit akan terikat pada Mast Cells dan Basofil. Kontak dengan antigen akan
menyebabkan degranulasi dari Mast Cells dengan pengeluaran zat amin yang vasoaktif. IgE
yang terikat ini berlaku sebagai reseptor yang merangsang produksinya dan kompleks
antigen-antibodi yang dihasilkan memicu respon alergi Anafilaktik melalui pelepasan zat
perantara.
Pada orang dengan hipersensitivitas alergi berperantara antibodi, konsentrasi IgE akan
meningkat dan dapat muncul pada sekresi luar. IgE serum secara khas juga meningkat selama
infeksi parasit cacing.
C. Antigen Binding Sites Dari Imunoglobulin
D. Fungsi Dan Sifat Antibodi
1. Imunoglobulin G ( Ig G) disebut juga rantai – γ (gamma)
Tiap molekul IgG terdiri atas dua rantai L dan dua rantai H yang dihubungkan oleh ikatan
disulfida (rumus molekul H2L2). Oleh karena itu imunoglobulin ini mempunyai dua tempat
pengikatan antigen yang identik, meka disebut divalen. IgG merupakan antibodi dominan
pada respon sekunder dan menyusun pertahanan yang penting melawan bakteti dan virus. Ini
merupakan satu-satunya antibodi yang mampu melintasi plasenta,oleh karena itu merupakan
imunoglobulin yang paling banyak ditemukan pada bayi yang baru lahir.
Immunoglobulin ini yang paling banyak di dalam tubuh, dihasilkan dalam jumlah besar
ketika tubuh terpajan ulang ke antigen yang sama. Ia memberikan proteksi utama pada bayi
terhadap infeksi selama beberapa minggu setelah lahir karena IgG mampu menembus
5. jaringan plasenta. IgG yang dikeluarkan melalui cairan kolostrum dapat menembus mukosa
usus bayi dan menambah daya kekebalan. IgG lebih mudah menyebar ke dalam celah-celah
ekstravaskuler dan mempunyai peranan utama menetralisis toksin kuman dan melekat pada
kuman sebagai persiapan fagosistosis serta memicu kerja system komplemen. Dikenal 4
subklas yang disebut IgG1, IgG2, IgG3 dan IgG4. Perbedaannya terletak pada rantai berat
(H) yang disebut 1, 2, 3 dan 4.
2. Imunoglobulin A ( Ig A) disebut juga rantai –α (alpha).
Merupakan imunoglobulin utama pada hasil sekresi misalnya susu, saliva dan air mata serta
sekresi traktus respiratorius, intestinal dan genital. Imunoglobulin ini melindungi membran
mukosa dari serangan bakteri dan virus. Tiap molekul IgA terdiri atas dua unit H2L2 dan satu
molekul terdidi atas rantai J dan komponen sekresi, molekul yang disebut terakhir merupakan
protein yang diturunkan dari celah reseptor poli-Ig. Reseptor ini mengikat dimer IgA dan
mempermudah transpornya melintasi epitel mukosa. Beberapa bakteri (misalnya neisseria)
dapat merusak IgA1 dengan cara menghasilkan protase sehingga menghalangi imunitas yang
diperantarai antibodi pada permukaan mukosa
IgA dihasilkan paling banyak dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis berkat
kombinasi dengan suatu zat protein khusus, disebut secretory component, oleh sel-sel dalam
membrane mukosa. Imunoglobin yang dikeluarkan secara selektif di dalam sekresi air ludah,
keringat, air mata, lendir hidung, kolostrum, sekresi saluran pernapasan dan sekresi saluran
pencernaan. IgA yang keluar dengan sekret juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma.
Kehadirannya dalam kolostrum (air susu pertama keluar pada mamalia yang menyusui)
membantu melindungi bayi dari infeksi gastrointestinal. Fungsi utama IgA adalah untuk
mencegah perlautan virus dan bakteri ke permukaan epitel. Fungsi IgA setelah bergabung
dengan antigen pada mikroorganisme mungkin dalam pencegahan melekatnya
mikroorganisme pada sel mukosa.
3. Imunoglobulin M ( Ig M) disebut juga rantai –µ (mu)
IgM adalah antibodi pertama yang bersirkulasi sebagai respons terhadap pemaparan awal ke
suatu antigen. Konsentrasinya dalam darah menurun secara cepat. Hal ini secara diagnostik
bermanfaat karena kehadiran IgM umumnya mengindikasikan adanya infeksi baru oleh
pathogen yang menyebabkan pembentukannya. IgM terdiri dari lima monomer yang tersusun
dalam struktur pentamer. IgM berfungsi sebagai reseptor permukaan sel B untuk tempat
antigen melekat dan disekresikan dalam tahap-tahap awal respons sel plasma. IgM sangat
efisien untuk reaksi aglutinasi dan reaksi sitolitik, dan karena timbulnya cepat setelah infeksi
6. dan tetap tinggal dalam darah maka IgM merupakan daya tahan tubuh penting pada
bakterimia.
Ini merupakan imunoglobulin yang efisien dalam proses aglutinasi fiksasikomplemen dan
reaksi antigen-antibodi lainnya serta penting juga dalam menjadi pertahanan dalam melawan
bakteri dan virus. Karena interaksi imunoglobulin ini dengan antigen dapat melibatkan semua
tempat pengikatan antigen tersebut, maka imunonoglobulin ini mempunyai tingkat afinitas
yang paling tinggi dibandingkan dengan semua imunoglobulin lainnya.
4. Imunoglobulin D ( Ig D) disebut juga rantai –δ (delta)
Imunoglobulin ini tidak mengaktifkan system komplemen dan tidak dapat menembus
plasenta. IgD terutama ditemukan pada permukaan sel B, yang kemungkinan berfungsi
sebagai suatu reseptor antigen yang diperlukan untuk memulai diferensiasi sel-sel B menjadi
plasma dan sel B memori. Ini juga terjadi pada beberapa sel leukemia limfatik. Di dalam
serum immunoglobulin ini hanya terdapat dalam jumlah sedikit.
5. Imunoglobulin E ( Ig E) disebut juga rantai –ε (epsilon)
Dihasilkan pada saat respon alergi seperti asma dan biduran. Peranan IgE belum terlalu jelas.
Di dalam serum, konsentrasinya sangat rendah, tetapi kadarnya akan naik jika terkena infeksi
parasit tertentu, terutama yang disebabkan oleh cacing. IgE berukuran sedikit lebih besar
dibandingkan dengan molekul IgG dan hanya mewakili sebagian kecil dari total antibodi
dalam darah. Daerah ekor berikatan dengan reseptor pada sel mast dan basofil dan, ketika
dipicu oleh antigen, menyebabkan sel-sel itu membebaskan histamine dan zat kimia lain yang
menyebabkan reaksi alergi.
Regio Fc dari IgE terikat pada reseptor pada permukaan sel mast dan basofil. IgE yang terikat
ini bertindak sebagai reseptor antigen yang menstimulasi produksinya sehingga terbentuk
kompleks antigen-antibodi yang memicu terjadinya respon alergi tipe cepat (anafilaksis)
melalui pelepasan mediator. Pada orang dengan hipersensivitas alergi yang diperantarai
antibodi tersebut, IgE meningkat dengan cepat dan IgE dapat terdapat pada sekresi eksternal.
IgE serum juga meningkat secara tipikal selama infeksi cacing.
Struktur dan fungsi IgG dapat dipecah oleh enzim pepsin dan papain menjadi
beberapa fragmen yang mempunyai sifat biologi yang khas. Perlakuan dengan pepsin dapat
memisahkan Fab2 dari daerah persambungan hinge (engsel). Karena Fab2 adalah merupakan
molekul bivalen sehingga ia dapat mempresipitasi antigen. Enzim papain dapat memutus
daerah hinge diantara CH1 dan CH2 untuk membentuk dua fragmen yang identik dan dapat
bertahan dengan reaksi antigen-antibodi dan juga satu non-antigen-antibodi fragmen yaitu
daerah fragmen kristalisabel (Fc). Bagian Fc ini adalah glikosilat yang mempunyai banyak
7. fungsi efektor (yaitu: binding komplemen, binding dengan sel reseptor pada makrofag dan
monosit dan sebagainya) dan dapat digunakan untuk membedakan satu klas antibodi dengan
lainnya.
Sifat-sifat fisika dari lima kelas utama immunoglobulin
Nama (WHO) IgG IgA IgM IgD IgE
Angka sedimentasi 7S 7S,9S, 11S* 19S 7S 8S
Berat molekul
150.000
160.000 dan
dimmer
900.000 185.000 200.000
Jumlah unit 4-peptida
dasar
1 1, 2* 5 1 1
Rantai berat (H) γ α μ Δ ε
Rantai ringan κ, λ κ, λ κ, λ κ, λ κ, λ
Susunan molekul
γ2κ2
γ2κ2
(α2κ2)1-2
(α2λ2)1-2
(α2κ2)2S*
(α2λ2)2S*
(μ2κ2)5
(μ2λ2)5
δ2κ2
δ2λ 2 (?)
ε 2κ2
ε2λ 2
Valensi untuk
mengikat antigen
2 2, 4 10 2 2
Konsentrasi serum
normal (mg/ml)
8-16 1,4-4 0,5-2 0-0,4 17-450 **
% imunoglobulin total 80 13 6 0-1 0,002
% karbohidrat 3 8 12 13 12
* = bentuk dimmer dalam sekresi mempunyai komponen S
** = 1ng = 10-9 g
Sifat-sifat biologi lima kelas utama immunoglobulin manusia
IgG IgA IgM IgD IgE
Sifat utama
Ig
terbanyak
dalam
cairan
tubuh
Ig utama
dalam
sekresi
Aglutinin
efektif
produksi
dini reaksi
imun
Terdapat
pada
permukaan
limfosit bayi
Timbul
pada
infeksi
parasit,
penyebab
atopic
allergy
Ikatan
komplemen
+ - + - -
Tembus
plasenta
+ - - - -
8. Melekat
pada mast
cell dan sel
basofil
- - - - +
Daya
pelekatan
pada
makrofag
+ +/- - - -
DAFTAR PUSTAKA
http://teknologilaboratoriumkesehatan.blogspot.com/2009/07/struktur-imunoglobulin.html
