Aula Antígeno, anticorpo e rearranjo de genes

ANTÍGENO E ANTICORPO
SANDRA BERTELLI RIBEIRO DE CASTRO
LABORATÓRIO DE IMUNOLOGIA
Aviso:
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das aulas práticas
Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora - MG
Laboratório de Imunologia, Departamento de Parasitologia, Microbiologia e Imunologia, Instituto de Ciências Biológicas,
ANTÍGENOS
• Antígeno pode ser definido como qualquer substância que
pode ser especificamente ligada a uma molécula de anticorpo.
• Qualquer substância que possa desencadear uma resposta imune é
considerada imunogênica sendo chamada de imunógeno.
• Embora todo o imunógeno seja um antígeno, nem todo o antígeno
é imunogeno. Por isso precisa ser associado a um imunógeno para
desencadear uma resposta imune.
• Hapteno: São moléculas que podem reagir com o anticorpo, mas
não são capazes de, por si mesmas, induzir uma resposta imune
adaptativa. Os haptenos devem ser quimicamente unidos a portadores
protéicos para poderem evocar resposta em anticorpos e em células T.
ANTÍGENOS
• Quando os antígenos são macromoléculas estas possuem regiões
específicas de ligação ao antígeno denominadas de determinantes
antigênicos ou epítopos.
• A maioria dos linfócitos T reconhecem antígenos peptídicos que
estão ligados e são apresentados pelas moléculas do complexo de
Histocompatibilidade maior (MHC).
• Os linfócitos B usam os anticorpos ligados à membrana para
reconhecer uma ampla variedade de antígenos, incluindo proteínas,
polissacarídeos, lipídios.
ANTICORPOS
• ANTICORPOS: globulinaimunoglobulina.
• Produzidas por linfócitos B.
• Podem ser secretados ou permanecerem
ligados à membrana.
ANTICORPOS
Quando permanecem ligados à membrana funcionam como
receptores das células B.
.
Imunoglobulinas: globulinas do plasma que conferem imunidade.
ANTICORPOS
LOCALIZAÇÃO:
• No plasma.
• Interior dos compartimentos citoplasmáticos.
• Ligados à membrana na superfície de linfócitos B.
• No líquido intersticial dos tecidos.
• Os anticorpos estão presentes na superfície de certas células
que apesar de não secretarem anticorpos possuem receptores para
eles. Exemplo: fagócitos, células Natural Killer, mastócitos.
• Estão também presentes em secreções como o muco e leite.
ANTICORPOS
Cadeia pesada
Cadeia leve
Uma molécula de anticorpo é composta de quatro cadeias
polipeptídicas, incluindo duas cadeias pesadas (H) idênticas
e duas cadeias leves (L) idênticas, onde cada cadeia contém
uma região variável e uma região constante.
FIGURE 3-2
Cadeia leve (CL, VL)
Cadeia pesada (VH, CH1, CH2, CH3)
ou (VH, CH1, CH2, CH3, CH4)
ANTICORPOS
• As cadeias polipeptídicas pesadas e leves são composta de
domínios globulares dobrados (100-110 aminoácidos).
• Contém uma ligação dissulfeto intracadeia.
Região variável (VL)
• Cadeia leve
Região constante (CL)
Região variável (VH)
• Cadeia pesada
Região constante (CH1, CH2, CH3 – IgG, IgD, IgA)
ou (CH1, CH2, CH3, CH4- IgM e IgE).
ANTICORPOS
• A região N-terminal é denominada região variável tanto na
cadeia leve como na cadeia pesada (VL e VH).
• Os demais domínios globulares são denominados constantes
CH ou CL.
• A região VH está ao lado da região VL.
• Dobradiça permite a movimentação dos braços da imunoglobulina.
Fab fragment of antigen-binding
Fc fragmento cristalizável
DIGESTÃO PROTEOLÍTICA DAS IMUNOGLOBULINAS
DIGESTÃO PROTEOLÍTICA DAS IMUNOGLOBULINAS
CLASSIFICAÇÃO DOS ANTICORPOS
Os anticorpos são classificados com relação suas características:
tamanho, carga, solubilidade e também suas características
funcionais.
Classe de anticorpos: IgM, IgD, IgG (IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4),
IgE e IgA (IgA1, IgA2).
As cadeias pesadas são designadas pela letra do alfabeto grego:
IgA- cadeia pesada α1 ou α2.
IgD- cadeia pesada δ
IgG- cadeia pesada γ1, γ2, γ3 ou γ4.
IgM- cadeia pesada µ.
CLASSIFICAÇÃO DOS ANTICORPOS
As cadeias leves dos anticorpos podem ser classificados como:
Kappa (κ) ou lambda (λ) (divididas em domínios constantes de
variáveis)- duas kappas ou duas lambdas.
FUNÇÕES ISÓTIPO-ESPECÍFICAS DOS ANTICORPOS
Muitas das funções das moléculas de anticorpo são
mediadas por sua porções Fc e são, portanto, específicas para
cada tipo de isótipos ou subtipos.
FUNÇÕES ISÓTIPO-ESPECÍFICAS DOS ANTICORPOS
Ativação do complemento: cascata de proteína que desencadeia
a formação de um complexo de ataque a membrana, promovendo
a lise celular - IgG e IgM.
Opsonização: Os fagócitos possuem receptores para as porções Fc
da IgG potencializando a fagocitose.
Neutralização: Se liga a agentes nocivos, como toxinas, vírus,
as bactérias neutralizando o processo tóxico ou infeccioso.
CITOTOXICIDADE MEDIADA POR CÉLULAS E
DEPENDENTE DE ANTICORPO
ADCC- antibody dependent cell-mediated cytotoxicity
• Células NK reconhecem porção Fc de anticorpo revestindo
célula alvo. Com o reconhecimento as Nk lançam enzimas que
irão destuir a célula-alvo.
CITOTOXICIDADE MEDIADA POR CÉLULAS E
DEPENDENTE DE ANTICORPO
ADCC- antibody dependent cell-mediated cytotoxicity
• Parasitas (helmintos) são sensíveis a grânulos presentes no
Citoplasma de eosinófilos. Parasita revestido com IgE –
eosinófilos reconhecem a porção Fc do anticorpo e promovem a
destruição da célula alvo.
Hipersensibilidade Imediata Desencadeada por IgE
• Aumento de IgE (indivíduo sensibilizado por alérgenos)
• Ligação de anticorpos IgE nos receptores Fc presentes nos
mastócitos e basófilos.
• Ligação do antígeno específico a duas moléculas de IgE nos
mastócitos e basófilos.
• Ativação celular
• Liberação de mediadores inflamatórios.
Hipersensibilidade Imediata Desencadeada por IgE
IMUNIDADE DE MUCOSAS MEDIADA POR IgA
• A síntese de IgA é muito intensa.
• Ocorre principalmente nos tecidos linfóides associados a mucosa.
• O transporte para a luz da mucosa é bastante eficiente.
• Sua concentração plasmática é baixa.
• A IgA na mucosa neutraliza agentes nocivos.
• A IgA possui um componente secretor (glicopeptídeo com alto
conteúdo de carboidrato).
• As células epiteliais ligam a IgA ao componente secretor e
transportam este complexo através da barreira epitelial.
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Células plasmáticas secretoras de IgA
Molécula de IgA é dimérica.
Associada por uma cadeia J.
IgA se liga ao receptor poli-Ig.
Transcitose.
Poli-Ig é clivado e libera a IgA ligada
ao componente secretor.
IMUNIDADE NEONATAL
• Os mamíferos no período neonatal não apresentam capacidade
de montar uma resposta imune efetiva contra microorganismos.
• Anticorpos maternos podem fornecer uma ação protetora.
• A IgG materna é transportada através da placenta e entra na
circulação fetal.
• IgA materna neutraliza microrganismo protegendo-a contra
microrganismo patogênicos que tentam colonizar o intestino
da criança.
• A IgG materna também está presente no leite materno.
MATURAÇÃO DOS LINFÓCITOS B
Troca de classe de cadeia pesada (isotípica).
CLASSIFICAÇÃO DOS ANTICORPOS
IgA
• Imunidade de mucosa
• Imunidade passiva neonatal
IgD
• Receptor de antígeno em células B
virgens.
IgE
• Ativação de mastócitos
(hipersensibilidade imediata)
CLASSIFICAÇÃO DOS ANTICORPOS
IgG
• Opsonização, ativação do complemento,
citotixicidade mediada por célula dependente
de anticorpo, imunidade neonatal.
IgM
• Receptor de antígenos em células B virgens,
ativação do complemento.
ANTICORPOS
Esta enorme variedade de especificidades torna o sistema
capaz de reagir com um número ilimitado de antígeno.
COMO PODEM OS DIFERENTES ANTICORPOS SEREM
CODIFICADOS PELOS GENES PRESENTES EM CADA
CÉLULA HUMANA?
A origem da diversidade dos anticorpo se baseia na
estrutura dos genes das Imunoglobulinas e na capacidade
considerável das células B de gerar e modificar esses genes pelo
rearranjo de seu próprio DNA cromossômico.
Linfócitos B tem genes capazes de se rearranjarem
no genoma de uma célula B em diferenciação, e também
são capazes de se rearranjarem de forma aleatória.
Diversidade das moléculas
A recombinação somática de segmentos gênicos
codificam as regiões variáveis dos receptores de
células B e T.
A células-tronco hematopoiéticas da medula
óssea e os progenitores linfóides iniciais contêm
na sua configuração genes de Ig e TCR.
O loci gênico da cadeia pesada e da cadeia leve,
contêm múltiplos genes para as regiões variáveis
da imunoglobulina, assim como do TCR e alguns
genes das regiões constantes.
Genes das regiões variáveis (V) e genes das
regiões constantes (C).
Entre os genes V e C existe ainda os genes J
(segmentos gênicos de junção) e D (diversidade).
Cadeia H (cromossomo 14): VDJC
Cadeia κ (cromossomo 2): VJC
Cadeia pesada:
Região variável: VDJ
Região constante: C
Cadeia leve:
Região variável: VJ
Região constante: C
- Segmento gênicos das regiões variáveis 300 pb 5’.
- Codifica a região líder 20 a 30 aas.
- Os peptídios de sinalização orientam o polipeptídeo emergente
durante sua síntese nos ribossomos para a luz do retículo
endoplasmático.
- Entre V e C temos os segmentos de junção (J) – 30 a 50 pb.
- Nas cadeia pesadas (H) da imunoglobulinas temos ainda a região
D (segmentos de diversidade).
Rearranjo da cadeia pesada:
- Rearranjo da cadeia pesada leva à união de um segmento D e um
J, com deleção do DNA interposto. Após o rearranjo DJ um entre
os diversos genes V irá se unir ao complexo DJ.
- VDJ rearranjado.
- Deleção dos demais segmentos D que não fazem parte do
rearranjo.
- A região VDJ permanece separada da região C por um intron.
- RNA mensageiro (transcrito primário processado) aproximando o complexo VDJ a região C mais próxima no caso
Cµ ou Cδ.
Rearranjo da cadeia leve:
- Reunião de um gene V e J dentre os genes disponíveis.
- VJ é colocado ao lado de Cκ.
- Dando origem a VJ (variável) e κ (constante).
Rearranjo da cadeia leve:
- No caso da cadeia λ há 40 tipos de cadeia V e os 4 genes J
acompanhado das cadeias Cλ (4 genes).
O rearranjo dos genes das cadeias leves ocorre primeiramente no
locus κ, se o rearranjo κ for produtivo, bloqueia-se o rearranjo da
cadeia leve λ.
FIGURE 4-16
FIGURE 4-23
SWITCH IMUNOLÓGICO
- Permite a produção de anticorpos de diferentes classes e
subclasses.
- Regiões de trocas localizadas nas regiões dos introns antecedendo
cada sequência gênica.
- Não existe região de switch entre µ e δ, razão pela qual o linfócito
B recém amadurecido é capaz de expressar essas duas
imunoglobulinas.
- A mudança de classe das cadeias pesadas não é um processo
aleatório, mas regulado pelas citocinas derivadas dos linfócitos T
auxiliares.
FIGURE 4-21