11.7A: Proteínas de anticuerpos y unión a antígeno

Una región en la punta de la proteína del anticuerpo es muy variable, permitiendo que existan millones de anticuerpos con diferentes sitios de unión a antígeno.

Objetivos de aprendizaje

• Describir la función general y estructura de un anticuerpo

Puntos Clave

• Un anticuerpo (Ab), también conocido como inmunoglobulina (Ig), es una proteína grande producida por las células B que es utilizada por el sistema inmune para identificar y neutralizar objetos extraños, como bacterias y virus. El anticuerpo reconoce una parte única de la diana foránea, llamada antígeno.
• Cada punta de la “Y” de un anticuerpo contiene un paratope que es específico para un epítopo particular (análogo a una cerradura y llave) en un antígeno, permitiendo que estas dos estructuras se unan con precisión. Usando este mecanismo de unión, un anticuerpo puede etiquetar un microbio o una célula infectada.
• La estructura general de todos los anticuerpos es muy similar: El monómero de Ig es una molécula en forma de Y que consta de cuatro cadenas polipeptídicas: dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas conectadas por enlaces disulfuro.
• Los anticuerpos pueden presentarse en dos formas físicas, una forma soluble que se secreta de la célula, y una forma unida a la membrana que se une a la superficie de una célula B y se conoce como el receptor de células B (BCR).

Términos Clave

• Región hipervariable: En los anticuerpos, las regiones hipervariables forman el sitio de unión al antígeno y se encuentran tanto en cadenas ligeras como pesadas. También contribuyen a la especificidad de cada anticuerpo. En una región variable, los 3 segmentos de HV de cada cadena pesada o ligera se pliegan juntos en el extremo N para formar un bolsillo de unión a antígeno.

Un anticuerpo (Ab), también conocido como inmunoglobulina (Ig), es una proteína grande en forma de Y producida por las células B que es utilizada por el sistema inmune para identificar y neutralizar objetos extraños, como bacterias y virus. El anticuerpo reconoce una parte única de la diana foránea, llamada antígeno. Cada punta de la “Y” de un anticuerpo contiene un paratope (una estructura análoga a un bloqueo) que es específico para un epítopo particular (similar análogo a una clave) en un antígeno, permitiendo que estas dos estructuras se unan juntas con precisión. Mediante este mecanismo de unión, un anticuerpo puede marcar un microbio, o una célula infectada, para el ataque de otras partes del sistema inmune, o puede neutralizar su diana directamente; por ejemplo, bloqueando una parte de un microbio que es esencial para su invasión y supervivencia. La producción de anticuerpos es la función principal del sistema inmune humoral.

Funciones de anticuerpos

Las funciones de los anticuerpos incluyen las siguientes:

• Combinar con viruses/toxinas para evitar que invadan células
• Adjuntar a flagelos de bacterias, restringiendo su movimiento
• Se unen múltiples a muchas bacterias a la vez, lo que hace que se acumulen y eviten el movimiento alrededor del cuerpo
• Burst bacterias paredes celulares
• Adjuntarse a las bacterias, facilitando que los fagocitos las ingieran

Estructura de anticuerpos

Los anticuerpos son proteínas plasmáticas globulares pesadas (~150 kDa). Tienen cadenas de azúcar agregadas a algunos de sus residuos de aminoácidos; es decir, son glicoproteínas. Los anticuerpos suelen estar hechos de las mismas unidades estructurales básicas, cada una con dos cadenas pesadas grandes y dos cadenas ligeras pequeñas.

Cadenas pesadas y ligeras, regiones variables y constantes de un anticuerpo

Existen varios tipos diferentes de cadenas pesadas de anticuerpos, y varios tipos diferentes de anticuerpos, los cuales se agrupan en diferentes isotipos en función de qué cadena pesada poseen. Se conocen cinco isotipos de anticuerpos diferentes en los mamíferos, que desempeñan diferentes roles y ayudan a dirigir la respuesta inmune apropiada para cada tipo de objeto extraño que encuentran.

Figura: Estructura básica del anticuerpo: cadenas pesadas y ligeras, regiones variables y constantes de un anticuerpo

La estructura general de todos los anticuerpos es muy similar. El monómero de Ig es una molécula en forma de Y que consta de cuatro cadenas polipeptídicas: dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas conectadas por enlaces disulfuro. Cada cadena está compuesta por dominios estructurales llamados dominios de inmunoglobulina. Estos dominios contienen aproximadamente 70-110 aminoácidos y se clasifican en diferentes categorías según su tamaño y función; por ejemplo, variable o IgV, y constante o IgC. La región constante determina la clase de una inmunoglobulina. Todas las cadenas tienen un pliegue característico de inmunoglobulina en el que dos láminas beta crean una forma de “sándwich”, mantenidas unidas por interacciones entre cisteínas conservadas y otros aminoácidos cargados.

Figura: Fragmento de unión a antígeno: Esquema de una IgM/IgE con sus regiones coestante (C) y variable (V): 1) fragmento de unión a antígeno 2) región Fab 3) región Fc azul: cadena pesadacadena baja: cadenas ligeras

Sin embargo, una pequeña región en la punta de la proteína es extremadamente variable, permitiendo que existan millones de anticuerpos con estructuras de punta ligeramente diferentes, o sitios de unión a antígeno. Esta región es conocida como la región hipervariable. Cada una de estas variantes puede unirse a un antígeno diferente. Esta enorme diversidad de anticuerpos permite que el sistema inmunitario reconozca una variedad igualmente amplia de antígenos. La gran y diversa población de anticuerpos es generada por combinaciones aleatorias de un conjunto de segmentos génicos que codifican diferentes o paratopos, seguido de mutaciones aleatorias en esta área del gen del anticuerpo, que crean mayor diversidad. El paratope está conformado en el extremo amino terminal del monómero del anticuerpo por los dominios variables de las cadenas pesada y ligera. El dominio variable también se conoce como la región FV, y es la región más importante para unirse a antígenos. Más específicamente, los bucles variables de las cadenas β, tres cada una en las cadenas ligera (VL) y pesada (VH) son responsables de la unión al antígeno.

Los anticuerpos pueden presentarse en dos formas físicas, una forma soluble que se secreta de la célula, y una forma unida a la membrana que se une a la superficie de una célula B y se conoce como el receptor de células B (BCR). El BCR solo se encuentra en la superficie de las células B y facilita la activación de estas células y su posterior diferenciación en fábricas de anticuerpos llamadas células plasmáticas, o células B de memoria que sobrevivirán en el cuerpo y recordarán ese mismo antígeno para que las células B puedan responder más rápido en el futuro exposición. En la mayoría de los casos, la interacción de la célula B con una célula T auxiliar es necesaria para producir la activación completa de la célula B y, por lo tanto, la generación de anticuerpos después de la unión al antígeno.