Reconocimiento de antígenos en biología e inmunología

Reconocimiento de Antígenos

Antígenos, Haptenos y Determinantes Antigénicos

María Díaz M18 Tema 17l - Reconocimiento de antigenos Antigenos, haptenos y determinantes antigenicos ANTÍGENO: etimológicamente es algo que genera o crea oposición, de esta manera un antígeno A se opone a un anticuerpo A. Es toda sustancia que pueda ser reconocida por el sistema inmune adaptativo, bien sean propias o ajenas. Solo algunos desencadenan respuesta inmune (inmunógenos). La mayoría son de naturaleza proteica, suelen tener elevado peso molecular, y estructura compleja.

Different antigenic determinants Antigen - DETERMINANTES ANTIGÉNICOS / EPÍTOPOS: cualquier zona del Ag que estimula la producción específica de Ac. A ellos se unen específicamente los Ac (cuando hablamos de la unión At-Ac nos referimos específicamente a la unión epítopo-Ac). Todos son inmunógenos. Si un antígeno tiene varios epítopos, se dice que hay polivalencia. Existen 3 tipos de epítopos (no tienen por qué aparecer los 3 tipos a la vez):

• Conformacional: en su estado conformacional o naturalizada, el Ac puede reconocerlo.
• Lineal: lo puede identificar de forma lineal (desnaturalizada) o naturalizada.
• Neoepítopo: determinantes cerca del sitio de proteólisis.

HAPTENOS: moléculas pequeñas no inmunógenas (antigénicas) con especificidad por el Ac pero que no desencadenan respuesta inmune a menos que se unan a otras moléculas como la albúmina.

Anticuerpos, Inmunoglobulinas o Gamma-Globulinas

Características Generales de los Anticuerpos

Las proteínas plasmáticas o séricas se separan físicamente por su solubilidad en albúminas y globulinas. Si se separan en un campo eléctrico por electroforesis, los anticuerpos serían del grupo de las gamma-globulinas.

• Presentan gran especificidad frente al Ag.
• Son secretados por Lf B (células plasmáticas en concreto), se encuentran en su mb (para activarlos) o libres (en plasma, secreciones, mucosas y líquido intersticial). Cuando se queda en la mb pasa a llamarse BCR (receptor de célula B) porque detecta el antígeno y esto ayuda a la activación del linfocito B.
• Constituyen la inmunidad humoral.
• Mecanismos efectores: Neutralización de microbios / toxinas. › Activación del sistema de complemento (vía clásica). A Opsonización (marcar el patógeno), facilita la fagocitosis (por neutrófilos, macrófagos ... ) y la citotoxicidad (destrucción del patógeno) mediada por células (monocitos, neutrófilos, NK ... ).

(d) Initiates the release of inflammatory chemicals. Y-Y -1 Chemicals 7 · ·- Inflammation Mast cell or basophil (e) Facilitates phagocytosis. Macrophage 1María Díaz M18

Acciones Efectoras de los Anticuerpos

1. Activación de los linfocitos B Células plasmáticas + Secreta anticuerpos Activación de la función celular dependiente de los anticuerpos Linfocito citolitico natural o eosinófilo Células de memoria
2. Función de opsonina que puede etiquetar los antigenos para los fagocitos
3. Activación del complemento
4. Aglutinación de los antigenos e inactivación de las toxinas bacterianas Toxinas bacterianas Fagocitos activados

Estructura de los Anticuerpos

• Presentan las mismas características estructurales básicas, pero variabilidad en las regiones que se unen a los antígenos. Se puede unir a 2 unidades del mismo Ag (epítopo) porque es específico.
• Tiene forma de Y.
• Está formado por 4 cadenas polipeptídicas: 2 pesadas iguales (H) y 2 ligeras iguales (L).
• Cada cadena tiene: regiones constantes (C) y regiones variables (V). Estas cadenas deben ser iguales 2 a 2 (nunca mezcladas). Entre ellas hay puentes disulfuro para mantenerlas unidas: Intracatenarios: misma cadena. A Intercatenarios: entre varias cadenas.
• Los aas de la cadena hacen dominios Ig (tienen forma de C) y son 2 láminas ß antiparalelas. Cadena pesada (H) V (VH) -> 1 dominio variable. C (CH) -> 3 o 4 dominios constantes. Hay distintas cadenas pesadas (y, , a, 8, 8), con diferencias en Fc* y distintas funciones efectoras. Cadena ligera (L) V (VL) -> 1 dominio variable. C (CL) -> 1 dominio constante. Hay distintas cadenas ligeras (K, 2), ambas con la misma función (reconocer Ag). Tener una u otra no es relevante para la función, ya que no tienen Fc.
• Hay 2 grandes regiones funcionales: › Fab (fragmento de unión a antígeno): reconoce al Ag, aquí reside la especificidad del Ac (especificidad única por el Ag). Posee 3 segmentos hipervariables: regiones determinantes de complementariedad (CDR). Se denominan CDR1, CDR2, CDR3 (CDR3 es la más variable). Superficie de unión a Ag: VH y VL. › *Fc (fragmento cristalizable): aquí residen las funciones efectoras del Ac. Para que estas respuestas se produzcan son necesarios al menos 2 anticuerpos reconociendo antígenos; así el organismo se asegura de que los Ac libres que circulan por el cuerpo no desencadenen respuestas inmunes. Unión con efectores: dependiendo de cómo sea esta zona se puede unir al complemento, a un mastocito, a un macrófago ... Región bisagra: zona de unión entre Fab y Fc. Ofrece flexibilidad, para que el anticuerpo, al unirse a los 2 determinantes antigénicos, pueda abrirse o cerrarse en la parte de arriba dependiendo de si los antígenos están juntos (forma de Y) o más separados (forma de T). A Widely spaced cell surface determinants B Closely spaced cell surface determinants ICH2 - Hinge CH2 .CH1 CH1 2 6 Desgranulación de los mastocitosMaría Díaz M18

A Secreted IgG Antigen- binding sites S N -Z VH N CH1 VL 200 416 siz VI CL .96 N CDR3 42 47 CDR1 53 70 CDR2 82 61 112 VI

Tipos de Anticuerpos

Isotipos: diferentes isotipos realizan distintas funciones efectoras (Fc), porque están mediadas por la unión de las regiones C de la cadena pesada a los receptores de otras células y a las proteínas del complemento:

• Vinculado con la región constante de la cadena pesada (IgA, IgD, IgE (activa los mastocitos o eosinófilos), IgG (activan el complemento) e IgM).
• Tipos/subtipos: IgA1, IgA2, IgD, IgE, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgM.

Alotipos: variantes génicas de la región constante de la cadena pesada o ligera que se heredan como alelos. Idiotipos: depende de la región hipervariable (Fab-CDR). Es particular de cada clon celular. Es decir, si 2 Ac reconocen al mismo Ag significa que tienen las mismas CDR, son del mismo idiotipo. Y estos anticuerpos están fabricados por el mismo linfocito B. Cada linfocito B fabrica anticuerpos del mismo idiotipo. Si necesitamos fabricar más anticuerpos, el linfocito B se divide y a esto se le llama clon de linfocito B. 2 antígenos pueden ser del mismo idiotipo y de distinto isotipo si reconocen al mismo antígeno, pero tienen funciones distintas. También puede ocurrir al revés (quizá no en el mismo momento porque es menos probable infectarse de 2 cosas a la vez). Muchos anticuerpos trabajan de forma individual, pero en algunos casos para poder funcionar tienen que asociarse con otros anticuerpos del mismo tipo:

• La Ig A, puede formar dímeros con otra Ig A y se unen por sus regiones Fc y forman un dímero gracias a la proteína llamada cadena J.
• La Ig M forma pentámeros (5 Ig M) unidos por la cadena J. Ventaja de funcionar en grupo: te podrás unir a más unidades de antígenos. Ig M es polivalente, se puede unir a 10 unidades del mismo Ag.

Isotipos de Inmunoglobulinas

ISOTIPOS: lgG1 VH Monomer IgE Ce1 Monomer P c1 C V2 CL a5OR CE4 IgA (dimer) Monomer, dimer, IgM Pentamers, hexamers trimer Ca1 P-Cu2 Cu3. Cu4 1 Ca2 Ca3 J chain 190 Light chain Antigen- binding site 42 N Heavy chain Light chain - 2 Variable regions of light and heavy chains Hinge Fab region Complement- binding site Fc receptor/ complement- binding sites ..... ICH2 -Fc region Site of binding to macrophages, basophils, and mast cells Constant regions of light and heavy chains CH3 Tail piece c c Disulfide bond lg domain C 15 Mantiene unidos los polímeros 3 J chain ChoCE2 CHO CE3 2 20 26 61 Heavy chainMaría Díaz M18

1. IgG - Es el principal Ac circulante. - Su producción aumenta tras la inmunización. - Se segrega durante la respuesta secundaria (se sigue produciendo la M pero de forma mucho menos marcada que la G). - No solo está en el suero, también en los tejidos mucosos. - Interacciona con los receptores Fc, y por lo tanto tiene que ver con los mecanismos efectores: la activación del complemento y opsonización; y la inactivación directa (neutralización). - 4 subtipos: 4 cadenas pesadas y diferentes (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4).
2. IgM - Solo lo encontramos en el suero o en la mb del Lf B como receptor antigénico para activarlo. - Se segrega duarte la respuesta primaria, es el primer anticuerpo que se genera. - Una de sus funciones es la activación del complemento (y por tanto también de macrófagos). Carga viral: se mide con una PCR para ver si existe ARN del virus, lo que significa que está en nuestro organismo. También se pueden detectar antígenos virales. Los niveles de anticuerpos sirven para saber que se está respondiendo al virus (se miran los niveles de Ig Ge Ig M). Si se observan niveles de Ig M indica que se está al principio de la respuesta inmune. Se considera que el paciente ha superado la enfermedad cuando hay altos niveles de Ig G. Estos niveles de Ig G se mantienen durante un tiempo, se mantiene la inmunidad durante un período de tiempo, es una de las grandes incógnitas del covid.

IgG Antibodies IgM Antibodies Viral load Antigen Infection Symptom onset 2 weeks 1 3 weeks Time PCR Antigen test IgM test IgG Test PCR test is appropriate for acute phase of illness Antibody test is appropriate for convalescent phase of Cov in case of asymptomatic infection. COVID-19 Magnitud de la respuesta primaria y secundaria ante la exposición de un antígeno

1. IgE - Es poco abundante en el suero. - Interacciona con los receptores Fc de mastocitos, que liberan histamina (alergia e inflamación). Esto es abundante que ocurra en respuesta a parásitos de manera fisiológica, pero cuando esto ocurre frente a un elemento extraño que no es un patógeno se produce una alergia. - Tiene que ver con la respuesta a helmintos (gusanos).
2. IgD - Actúa como receptor antigénico en la mb de LB (es el único que no se secreta, no está libre). - Su función es activación-supresión de linfocitos.
3. IgA - Existen 2 subtipos: IgA1 e IgA2. - Se puede encontrar libre como monomero en el suero o como dímero en secreciones. - Tiene que ver con la inmunidad en secreciones externas de mucosas (leche, saliva, sudor ... ). 4

Antigen! infection Antibody level Antigen! infecson LG IM IM Time [ incubation period ] 1