Antígeno (Ag) y su presentación en el sistema inmunitario, Universidad Nacional de Colombia

Antígeno (Ag)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Antígeno (Ag) Molécula capaz de ser reconocida específicamente por el sistema inmune a través de anticuerpos (Ac) O inmunoglobulina (lg), receptores de Células B (BCR) o receptores de Células T (TCR) "No necesariamente genera una respuesta inmune"

Tipos de Moléculas Inmunes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Antígeno (Ag) Inmunógeno: Moléculas que inducen una respuesta inmune Tolerógenos Haptenos: Moléculas reconocidas por los receptores, pero no inducen una respuesta inmunitaria específica. Carácter inmunogénico con molécula Portadora (Efecto "Carrier) Superantígeno: Activación incrementada de LT (Ej .: Toxinas bacterianas. Enterotoxinas de S. aureus y Proteína M S. pyogenes)

Naturaleza Química de los Antígenos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Antígeno (Ag) Naturaleza química de los antígenos: > 5.000 Da

• Proteínas (péptidos)
• Polisacáridos
• Lípidos
• Ácidos nucléicos
• Combinación de ellos (Carbohidratos o proteinas + X)

Características de un Buen Inmunógeno

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Antígeno (Ag) Buen Inmunógeno: v El tamaño molecular > 5.000 Da La naturaleza química de los antígenos: · Aa como Tyr y Phe · Grupos aromáticos La conjugación espacial: Polipéptidos con aa dextrógiros • v Carga eléctrica v Adyuvante Mayor antigenicidad

Clasificación de Antígenos por Origen

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Antígenos Antígeno lugar de unión a antígeno Antígenos (Ag) Según el origen son:

1. Xenoantígenos · Procedente de una especie diferente
2. Aloantígeno . Ag de la misma especie pero genéticamente diferente Anticuerpo
3. Autoantígeno · Ag presente en el mismo individuo. Enfermedades autoinmunes

Tipos de Antígenos por Solubilidad

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Antígenos (Ag) Tipos:

1. Soluble · Toxinas bacterianas • Proteinas solubles · Lipoproteinas solubles · Ácidos nucleicos
2. Particulados · Moleculas que foman parte de la estructura celular · Proteinas y lípidos de cápsides de virus Antígenos Antígeno lugar de unión a antígeno Anticuerpo

Antígenos T-Dependientes e Independientes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Tipos de Ag según la presentación por células B ANTIGENOS T-DEPENDIENTES BCR B + 1 2+ + HLA-DR CD40 TCR CD40L Th ANTIGENOS T-INDEPENDIENTES B 1 + 2 + Ceo CCO W

Epitopo: Porción Reconocida del Antígeno

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Epitope o epitopo: Porción del Ag reconocida por el BCR o por TCR 2 sitios vitales para la infección viral I 3 epítopos I I

Tipos de Epítopos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Epítopo (Epitope): Porción del Ag reconocida por el BCR o por TCR Epítopo lineal o continuo Anticuerpo Antígeno proteico Epítopo discontinuo Anticuerpo Antígeno proteico

Afinidad y Avidez de Anticuerpos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA MO SEDE BOGOTA F.M.V.Z Afinidad Vs. Avidez Y Y Anticuerpo IgG monovalente Anticuerpo IgG divalente 11 Anticuerpo IgM pentamérico multivalente Afinidad: Fuerza o intensidad de la union entre el paratopo y el epitopo Avidez: Total de fuerzas de unión entre Ag ~ Ac

Diferencias entre Afinidad y Avidez

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA MO SEDE BOGOTA F.M.V.Z Afinidad Vs. Avidez lgG y Heavy chains Mayor afinidad u Heavy chain lgM Light chains Joining chain Disulfide bond Mayor avidez

Fuerzas de Unión Anticuerpo-Antígeno

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA @ SEDE BOGOTA Fuerzas no covalentes que unen el complejo Ag~Ac Anticuerpo-Antígeno Enlace Origen N H 0 O H N 8+ 8 Electrostáticos + NH, OOC + 4 + + + De van der Waals 8 8 Fluctuaciones en las nubes de electrones alrededor de moléculas enfrentan átomos vecinos polarizados Hidrofóbicos 8 8 8 O H H De Hidrógeno N - H -- 0 Iones de hidrógeno compartidos entre distintos grupos crean cargas parciales opuestas + + Atracción entre cargas opuestas Grupos hidrofóbicos repelen el agua y tienden a agruparse para excluirla

Células Presentadoras de Antígenos Profesionales

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Células profesionales presentadoras de antígenos Células dendríticas Virus antigens taken up by dendritic cell Virus Viruses infecting dendritic cell Macrófagos Bacterium Bacteria infecting macrophage Linfocitos B Microbial toxin Microbial toxins binding to B-cell receptors

Fagocitosis, Procesamiento y Presentación de Antígenos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Fagocitosis, procesamiento y presentación de Antígenos Clave: 1 Fagocitosis o endocitosis del antígeno 4 Fusión de vesículas con antígeno y vesículas con proteínas CMH-II Fragmentos del antígeno Antígeno 5 Unión entre los fragmentos de antígeno y las proteínas CMH-II Proteínas CMH-II Fagosoma o endosoma 2 Digestión del antígeno en fragmentos 6 Exocitosis de las vesículas e inserción de los complejos CMH-II-antígeno en la membrana plasmática MHC Célula presentadora de antígenos 3 Síntesis y empaquetamiento de proteínas CMH-II COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBILIDAD MHC - Major histocompatibility complex

Procesamiento y Presentación de Antígenos Vía Endógena

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Procesamiento y presentación de Ag ~ MHC-I VÍA ENDÓGENA o Citosólica 1 In vitro transcribed mRNA MHC class I-peptide 2 Transfection 8 6 Protein release Presentation of epitopes 3 Endocytosis Protein 4 5 Translation Endosomal escape Proteasome Ribosome MHC class I epitope processing MHC class mRNA Protein Endoplasmic reticulum

Unión Péptido-MHC-I en el Retículo Endoplasmático

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Unión Pep-MHC-I en el retículo endoplasmico Partly folded MHC class I a chains bind to calnexin until B2-microglobulin binds MHC class I a:p2m complex is released from calnexin, binds a complex of chaperone proteins (calreticulin, ERp57) and binds to TAP via tapasin calreticulin ERp57 tapasin TAP calnexin normal proteins (>70%) cytosol peptide fragments DRiPs (<30%) ribosome proteasome ubiquitinated protein nucleus Cytosolic proteins and defective ribosomal products (DRiPs) are degraded to peptide fragments by the proteasome. TAP delivers peptides to the ER A peptide binds the MHC class I molecule and completes its folding. The MHC class I molecule is released from the TAP complex and exported to the cell membrane MHC class I ER ₿2m ERAAP VÍA ENDÓGENA o Citosólica

Procesamiento y Presentación de Antígenos Vía Exógena

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Procesamiento y presentación de Ag ~ MHC-II VÍA EXÓGENA o Endocítica ® Exogeneous protein MHC class II- peptide Cytosol 12 10 Presentation of epitopes Endocytosis o Phagocytosis MHC class II Golgi apparatus 11 MHC class Il epitope processing https://www.youtube.com/watch?v=3oXb21wW5xg&list=PLSbo9kXA_Lcwc1ouBQcafihsdvEmW2dng&index=49 3' 47"

Unión Péptido-MHC-II en el Citosol

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Invariant chain (li) forms a complex with MHC class II molecule, blocking the binding of peptides and misfolded proteins li is cleaved in an acidified endosome, leaving a short peptide fragment, CLIP, still bound to the MHC class II molecule Endocytosed antigens are degraded to peptides in endosomes, but the CLIP peptide blocks the binding of peptides to MHC class II molecules HLA-DM binds to the MHC class II molecule, releasing CLIP and allowing other peptides to bind. The MHC class Il molecule then travels to the cell surface LIP10 CLIP O li C endoplasmic reticulum cytosol HLA-DM Unión Pep-MHC-II en el citosol VÍA EXÓGENA o Endocítica

Procesamiento y Presentación de Antígenos: Vías Endógena y Exógena

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE AG 1 In vitro transcribed mRNA Protein MHC class I-peptide ® Exogeneous protein MHC class II- peptide ~ 2 Transfection MHC-I ® Presentation of epitopes Cytosol 3 Endocytosis Protein Phagocytosis 4 Endosomal escape Proteasome MHC class II Ribosome 7 MHC class I epitope processing Golgi apparatus 11 MHC class Il epitope processing mRNA MHC class I VÍA ENDÓGENA VÍA EXÓGENA Endoplasmic reticulum https://www.youtube.com/watch?v=9qP4CHCjRQo&list=PLSbo9kXA_Lcwc1ouBQcafihsdvEmW2dng&index=50 2' 05" CD4+ CD8+ ~ MHC-II 6 Protein release 12 Presentation of epitopes 10 Endocytosis o 5 Translation

Presentación de Antígenos por Fagocitos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Presentación de Ag por Fagocitos T Cell Presentación de Ag CD 8+ CD 4+ Phagosome Pseudopodia Phagosome Phagolysosome Lysosome Linfocitos

Patógenos y su Presentación de Antígenos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Antígenos citosólicos, patógenos Intravesiculares y patógenos o toxinas extracelulares Patógenos citosólicos Patógenos intravesiculares Patógenos y toxinas extracelulares Virus Mycobacterium sp O any cell macrophage Bacteria B cell Degradado en Citosol Vesículas endocíticas bajo pH Vesículas endocíticas bajo pH Péptidos ligados a MHC clase I MHC clase II MHC clase II Presentado a LT CD8 efectores LT CD4 efectores LT CD4 efectores Efecto en la célula presentadora Muerte celular Activación para eliminación de patógenos intravesiculares Activación de células B para secretar Ig - eliminar bacetrias/toxinas extracelulares

Presentación de Antígenos por Macrófagos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Presentación de antígenos por Mo Antigen Class II MHC protein 1 The macrophage takes up the antigen by phagocytosis. 1 Lysosome 2 The macrophage breaks down the antigen into fragments in the lysosome. Macrophage 3 A class II MHC protein binds an antigen fragment. 4 The MHC protein presents the antigen to a TH cell. S - T cell receptor TH cell Tejidos Órganos linfoides

Presentación de Antígenos por Células Dendríticas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Presentación de antígenos por CD Antigen capture Antigen capture by dendritic cells (DC) Inflammatory cytokines Loss of DC adhesiveness Immature DC in epidermis [Langerhans cell) Migration of DC Maturation of migrating DC Afferent lymphatic vessel Antigen presentation Lymph node T cells Mature dendritic cell presenting antigen to naive T cell Célula dendrítica madura presentando Ag a LT no activados De epitelios a nódulos linfoides

Presentación de Antígenos: Clases I y II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA Presentación de clase o tipo I Célula dendrítica infectada por un virus intracelular Bacteria extracelular MHC-I MHC-II O Linfocito T CD8+ Presentación de Ag x CPA Presentación de clase o tipo II Presentación cruzada Célula no inmune por un virus intracelular MHC-I C Linfocito T CD8+ Linfocito T CD4+

Co-estimulación en la Presentación de Antígenos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA F.M.V.Z Co-estimulación en Presentación de antígenos Por fagocitos Phagocytosed pathogen Peptide antigen T cell receptor MHC class II 1 T helpts cell Macrophage Co-stimulatory receptor: CD28 Co-stimulatory ligand: 87 Por Linfocitos B Foreign pathogen IED IgM Peptide antigen T cell receptor MHC class Il A T helper cell B cell Co-stimulatory receptor: CD40 Co-stimulatory ligand: CD40L