Estrutura e Função dos Anticorpos

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Daniella Machado
		Turma XXVI
Imunoglobulinas– Módulo 2 Daniella Machado
Morfofuncional – 2º período UniEVANGÉLICA		Turma XXVI
ANTICORPOS
São proteínas circulantes. 
Antígenos: substâncias que estimulam a produção de anticorpo ou reconhecidos por eles.
Os anticorpos são sintetizados pelos linfócitos B na forma de anticorpo ligado à membrana na superfície e anticorpos secretados que atuam na proteção contra microrganismos.
O reconhecimento dos antígenos pelos anticorpos ligados à membrana nas células B naive ativa esses linfócitos iniciam imunidade humoral. As formas secretadas dos anticorpos estão no plasma, nas secreções mucosas e no fluido intersticial dos tecidos. A fase efetora os anticorpos neutralizam toxinas microbianas.
As funções efetoras mediadas pelos anticorpos incluem: neutralização dos microrganismos ou produtos microbianos tóxicos, ativação do sistema complemento, opsonização dos patógenos para aumento da fagocitose, citotoxicidade celular dependente de anticorpo, pela qual os anticorpos têm como alvo células infectadas para a lise pelas células do sistema imune inato e ativação de mastócitos mediada por anticorpo para expelir vermes.
Soro: sangue ou plasma removido, formando um coágulo, e os anticorpos permanecem no fluido residual.
Antissoro: amostra de soro que contenha moléculas de anticorpo detectáveis que se ligam a antígenos.
Estrutura anticorpo
Terceiro grupo mais rápido das globulinas – gamaglobulinas – incluindo todas as classes de anticorpos.
Possuem variabilidade das regiões de ligação ao antígeno. Ademais, possuí uma estrutura central simétrica composta de duas cadeias leves idênticas e duas cadeias pesadas idênticas. Tanto as cadeias leves quando as pesadas possuem uma série de unidades estruturais homologas repetidas com resíduos de aminoácidos que se dobram e apresentam um motivo globular – domínio Ig– que contém duas camadas de folhas beta-pragueadas cada uma composta de 3-5 fitas de cadeia polipeptídicas antiparalelas. As duas camadas são unidas por uma ponte dissulfeto e as fitas de cada folha beta são conectadas por pequenas alças. Os aminoácidos nessas alças são os mais variáveis e críticos para o reconhecimento do antígeno.
As cadeias leves e as pesadas possuem regiões aminoterminais variáveis (V) que participam no reconhecimento do antígeno e regiões carboxiterminais constantes (C), essas regiões constantes medeiam funções protetoras e efetoras dos anticorpos. Nas cadeias pesadas, a região V é composta de um domínio Ig e a região C é composta de 3-4 domínios Ig. Cada cadeia leve é composta de uma região V de domínio Ig e uma região C de domínio Ig. As regiões variáveis variam as sequências de aminoácidos entre os anticorpos produzidos. A região V da cadeia pesada e a V da cadeia leve formam um sítio de ligação ao antígeno, tendo dois sítios de ligação antigênica.
Os domínios Ig da região C são separados dos sítios de ligação e não participam no reconhecimento antigênico. As regiões C da cadeia pesada interagem com outras moléculas e células do sistema imune e medeiam parte das funções biológicas dos anticorpos, sendo chamadas de funções “efetoras”. A cadeia pesada pode ser para ancorar os anticorpos ligados à membrana nas membranas plasmáticas dos linfócitos B e a outra forma é encontrada somente nos anticorpo secretados. As regiões C da cadeia leve não participam ds funções efetoras e não estão ligadas às membranas celulares.
As cadeias leves e pesadas estão ligadas covalentemente por ligações de dissulfeto. As duas cadeias pesadas estão ligadas covalentemente por ligações dissulfeto.
No IgG as ligações de dissulfeto são formadas entre resíduos de cisteína nos domínio Ch2 próximas à dobradiça.
A porção de ligação ao antígeno de uma molécula de anticorpos é a região Fab e a extreminadae C-terminal está envolvida nas funções efetoras é a região Fc.
Fab (fragmento, ligação ao antígeno)
Os fragmentos da cadeia pesada que contém domínios Vl e Vh pareados.
Fc (fragmento cristalizável)
A terceira parte é composta de dois peptídeos idênticos ligados por dissulfeto, cada um contendo os domínios Ch2 e Ch3 da cadeia pesada.
Todas das moléculas que apresentam duas folhas Beta-pragueadas adjacentes mantidas unidas por ponte dissulfeto são chamadas de superfamília de Ig.
Os domínios V são formados por um polipeptídio mais longo do que os domínios C e contém duas fitas B extras dentro do sanduíche de folhas Beta.
Características estruturais das regiões variáveis
A maioria das diferenças de sequência e variabilidade entre os diferentes anticorpos está restrita a 3 trechos curtos na região V da cadeia pesada e três trechos na região V da cadeia leve, são chamados de regiões hipervariáveis. As três regiões hipervariáveis de um domínio Vl e as três do domínio Vh são mantidas unidas para criar uma superfície de ligação antígeno.
Como essas sequências formam uma superfície complementar à forma tridimensional do antígeno ligado a elas, as regiões hipervariáveis são chamadas de regiões determinantes de complementaridade (CDRs), sendo chamadas de CDR1, CDR2 e CD23 (segmentos Vh e Vl mais variáveis). 
 Podem ser divididas baseadas nas diferenças na estrutura de suas regiões C da cadeia pesada
As regiões C da cadeia pesada de todas as moléculas de anticorpo de um isotipo ou subtipo tem a mesma sequência de aminoácidos
	Nos anticorpos IgM e IgE as regiões C contém 4 domínios Ig em tandem. As regiões C da IgG, IgA e IgD tem 3 domínios Ig. Esses domínios são denominados Ch
	As moléculas de anticorpos são flexíveis, permitindo que se liguem a diferentes matrizes de antígenos, cada anticorpo contém pelo menos 2 sítios de ligação ao antígeno, formando pelo par Vl e Vh. A flexibilidade pode possibilitar que um sítio de ligação ligue a duas moléculas de antígeno, por causa da região de dobradiça localizada entre Ch1 e Ch2. A maioria das diferenças entre os subtipos de IgG está baseada nessas dobradiça.
Há duas classes de cadeias leves, as k e gama que possuem regiões carboxiterminais constantes distintas. Podendo possuir duas cadeias k idênticas ou duas cadeias leves gama idênticas. No ser humano é normal ter 60% de cadeias leves k e 40% de cadeias leve gama, não existe diferença de funções e caso ocorra alguma diferença de proporcionalidade pesquisar doenças neoplásicas.
	Anticorpos secretados e associados à membranas diferem na sequência de aminoácidos da porção carboxiterminal da região C da cadeia pesada. A forma secretada contém uma região carboxiterminal hidrofílica – peça caudal – a forma ligada à membrana contém uma sequência carboxiterminal que incluí dois segmentos: região transmembrana hidrofóbica alfa-hélice por uma sequência intracelular justamembranar carregada positivamente. Os aminoácidos que estão carregados positivamente se ligam aos grupos da cabeça fosfolipídica carregado negativamente no folheto interno da membrana e auxiliam na ancoragem.
Tipos de imunoglobulinas
IgG
Monoméricas. Meia vida de 21-28 dias, por causa do receptor Fc específico neonatal (FcRn), se assemelha as moléculas de MHC classe I e na placenta transporta moléculas de IgG no sangue materno, através das células até a circulação fetal. Esse receptor não tem como alvo a IgG ligada aos lisossomos e sim a sua reciclagem para a superfície celular e libera pH neutro, retornando a IgG para a circulação, prevenindo a degradação rápida. A IgG3 tem meia-vida curta, se ligando fracamente ao FcRN. A IgG1 e a IgG2 são as de meia-vida mais longa e eficientes em termos efetores. A sua longa meia-vida é usado para fornecer vantagens terapêutica. Resposta de bactérias e vírus
A proteína de fusão TNF tipo II fusionado com um domínio Fc da IgG, essa proteína de fusão bloqueia as ações inflamatórias do TNF semelhante a um anticorpo anti-TNF, usada para o tratamento de certos distúrbios autoimunes.
	Liga-se ao microrganismo através da região Fab e aos receptores Fc específicos para a cadeia pesada da IgG expressos nos neutrófilose macrófagos, através da região Fc.
IgE
Monoméricas. Meia vida curta, de 2 dias. Liga-se aos mastócitos e dispara a desgranulação, já que expressam receptores Fc específicos para IgE.
IgM
Complexo multimérico, principalmente como um pentâmero ou hexâmetro, possuem uma cadeia juncional (J), ligados por pontes de dissulfeto às peças caudais das regiões C da Ig e serve para estabilizar os complexos multiméricos. Meia vida de 4 dias.
IgA
Complexo multimérico, secretada como um dímero, contém um polipeptídio adicional chamado de cadeia juncional (J), igual a molécula IgM. Meia vida de 3 dias. Ativada por microrganismos em tecidos de mucosa (intestino e vias áreas).
Quando é introduzida outro tipo de anticorpo no nosso corpo, o organismo produz anticorpos contra as regiões C da Ig introduzida. Por causa do polimorfismo nos genes que codificam as regiões C das cadeias leves e pesadas da Ig. Quando uma variante polimórfica pode ser reconhecida por um anticorpo, as variantes são referidas como alótipos e o anticorpo que o reconhece é chamado de anticorpo antialoptípico. As diferenças entre as regiões V do anticorpo encontradas nos CDRs constituem o idiótipos, o anticorpo que reconhece o anticorpo CDR é chamado de anticorpo anti-idiotípico.
Anticorpos monoclonais
Moléculas de anticorpos idênticas com ela especificadas, como um mieloma. Hibridomas são as células fundidas resultantes.
Podem ser usados como identificação de marcadores fenotípicos únicas a tipos celulares particulares, definindo os marcadores dos grupamentos de diferenciação. Usado como imunodiagnóstico, para identificação tumoral, terapia e análise funcional de moléculas da superfície celular e secretadas.
Síntese, montagem e expressão das moléculas de imunoglobulina
São sintetizadas em ribossomos e ligados à membrana no RER. A proteína é translocada para o retículo endoplasmático, e as cadeias pesadas da Ig são N-glicosiladas diante o processo de translocação. O dobramento apropriado das cadeias pesadas da Ig e a montagem com as cadeias leves são reguladas pelas chaperonas – proteína de ligação BiP e calnexina - que se ligam a polipetídeos de Ig recém-sintetizadas e garantem que sejam retidos ou marcados para degradação, a menos que sejam dobrados apropriamente e montados como moléculas de Ig completas. A associação covalente das cadeias pesada e leves é estabilizada pela formação de pontes dissulfeto e ocorre no retículo endoplasmático durante o processo de montagem. 
Depois da montagem, as Ig são liberadas das chaperonas, vão para as cisternas do complexo de Golgi, onde seus carboidratos são modificados e depois vão para a membrana plasmática em vesículas. Os anticorpos em forma de membranas são ancorados na membrana plasmática e os secretados vão para fora da célula.
A maturação das células B é acompanhada por alterações específicas na expressão do gene de Ig. No início produz polipeptídios de Ig chamada pré-B, sintetiza a forma da membrana da cadeia pesada, que associam a cadeias leves substitutas para formar o receptor pré-B e uma pequena proporção do receptor das células B é pré-sintetizado e expresso na superfície celular. As células B imaturas e maduras produzem cadeias leves que se associam as proteínas mi para formar as moléculas de IgM. As células B maduras expressam formas transmembranares de IgM e IgD. Os receptores iniciam o processo de ativação da célula B.
Quando a células B madura é ativada, ela se diferencia em plasmócitos secretores de anticorpos, acompanhado por alterações no padrão de produção da Ig, aumentando a produção da forma secretada de Ig. Ocorre no nível do processamento pós-transcricional. 
A segunda mudança é a expressão de Isotipos de cadeia pesada diferentes de IgM e IgD pela troca de isotipo da cadeia pesada. Depois ocorre a introdução de novas substituições de aminoácidos nos domínios variáveis de cadeias pesadas e leves para criar anticorpos de maior afinidade, resultando em uma alteração nos anticorpos com a maturação de afinidade.
Meia-vida dos anticorpos
O tempo que permanecem no sague após a secreção pelas células B.
Características dos antígenos biológicos
Quaisquer substâncias que pode ser ligada por uma molécula de anticorpo ou receptor de célula T. Os anticorpos reconhecem vários tipos de antígenos, como açúcares, lipídeos, autacoides e hormônios, fosfolipídios, ácidos nucleicos e proteínas.
	Nem todos os antígenos reconhecidos por linfócitos específicos ou por anticorpos secretados são capazes de ativar os linfócitos. Os imunógenos estimulam as respostas imunes. Macromoléculas são efetivas para estimular linfócitos B a iniciarem respostas imunes humorais, porque a ativação da célula B necessita de múltiplos receptores antigênicos sejam unidos – ligação cruzada – como o complexo Hapteno-carreador.
	Macromoléculas são maiores do que os sítios de ligação, sendo que o anticorpo se liga somente a uma parte – determinante ou epítopos – macromoléculas tem múltiplos determinantes, sendo chamada de polivalência ou multivalência, as proteínas globulares não contêm polivalência, enquanto os polissacarídeos e ácidos nucleicos são polivalentes.
	A organização espacial de diferentes epítopos em uma única molécula proteica influencia a ligação dos anticorpos, podendo ocorrer a ligação ao mesmo antígeno sem influência sobre a outra, sendo ditos não sobrepostos, quando dois determinantes estão próximos um dos outros a ligação pode interferir a outra, chamados de ditos sobrepostos.
Efeito alostérico: quando a ligação de um anticorpo causa alteração conformacional.
No caso de proteínas, a formação de epítopos depende da estrutura primária e a formação de outros determinantes reflete a estrutura terciária ou conformação. Os epítopos formados por resíduos de aminoácidos adjacentes são os epítopos lineares. O sítio de ligação ao antígeno acomoda um epítopo linear composto por cerca de 6 aminoácidos, eles são acessíveis ao serem apresentados na superfície externa ou em uma região de conformação estendida. Ficando inacessíveis na conformação nativa e aparecem quando a proteína é desnaturada.
	Os epítopos conformacionais são formados por resíduos de aminoácidos que não estão em sequência, mas ficam justapostos na proteína dobrada. Os anticorpos específicos para epítopos lineares e epítopos conformacionais, se a proteína está desnaturada ou em sua conformação nativa. As modificações como Glicosilação, fosforilação, ubiquitinação, acetilação e proteólise. Elas alteram a estrutura da proteína, produzindo novos epítopos.
Base estrutural e química da ligação antigênica 
	Os sítios de ligaçāo antigênica de anticorpos podem ser superfícies planares que acomodam epítopos conformacionais de macromoléculas, permitindo que os anticorpos se liguem a grandes macromoléculas. Os seis CDRs, três de cadeia leve e três de cadeia pesada se espelham e formam uma grande superfície.
	O reconhecimento dos antígenos pelos anticorpos envolve ligação não covalente e reversível. Vários tipos de interações não covalentes contribuem para a ligação do anticorpo aos antígenos, incluindo forças eletrostáticas, pontes de hidrogênio, forças de van der Waals e interações hidrofóbicas. A afinidade é determinada pela força de um único sítio de combinação entre um anticorpo e um epítopo de um anticorpo. A afinidade é representada pela constante de dissociação, que indica que é fácil a separação (dissociação) de um complexo antígeno-anticorpos em seus constituintes.
A dobradiça dos anticorpos confere flexibilidade, um anticorpo pode se ligar a um único antígeno multivalente em mais de um sítio de ligação. A IgG ou IgE envolvem no máximo mais de dois sítios de ligação para cada Fab, enquanto a IgM um anticorpo pode se ligar em até 10 sítios diferentes. A força da ligação do anticorpo ao antígeno leva em conta a ligação de todos os sítios de epítopos disponíveis, sendo a força geral chamada de avidez e é maior que a afinidade a qualquer sítio individual de ligação antigênica. A IgM de baixa afinidade pode se ligar a um multivalente pela quantidade altade interações de baixa afinidade, produzindo interação de alta avidez.
Se um antígeno polivalente é misturado com um anticorpo específico formam imunocomplexo. Irão deslocar-se da zona de equivalência, anticorpo e antígeno, formando uma malha de ligações cruzadas de moléculas ligadas que a maioria está complexada em grandes massas. Os imunocomplexos são dissociados em agregados menores, pelo aumento da concentração do antígeno, sendo que as moléculas de antígeno livre deslocarão ao antígeno ligado ao anticorpo (zona de excesso de antígeno), aumentando a concentração do anticorpo, sendo que as moléculas de anticorpo livre deslocarão o anticorpo ligado aos determinantes antigênicos (zona de excesso de anticorpo).
Propriedades das regiões V
Especificidade
Os anticorpos são extremamente específicos, ocorre a reação cruzada, em que anticorpos produzidos contra um antígeno podem se ligar a um antígeno diferente.
Diversidade
Possuímos um repertório extenso de anticorpos. Essa diversidade é gerada pela recombinação randômica de um conjunto limitado de sequências de DNA da linhagem germinativa herdadas formando genes funcionais que codificam as regiões V das cadeias pesadas e leves, assim como a adição de sequencias de nucleotídeos na recombinação.
Maturação de afinidade
Neutralizar toxinas e microrganismos sendo necessário uma ligação firme dos anticorpos, por causa da alta afinidade e alta avidez. As alterações que proporcionam isso é um processo de mutação somática em linfócitos B estimulados pelo antígeno que gera novas estruturas no domínio V, em que se ligam ao antígeno com maior afinidade do que os domínios V originais. As células B produtoras de anticorpos de maior afinidade se ligam ao antígeno e se tornam células B dominantes a cada exposição ao antígeno, tornando células B dominantes a cada exposição ao antígeno. Aumentando a afinidade média de ligação dos anticorpos a um antígeno à medida que a resposta imune evolui.
Características relacionadas às funções efetoras
Muitas funções efetoras são mediadas pelas porções Fc das moléculas e os Isotipos de Ig diferem nessas regiões Fc realizam funções distintas.
	Ativação da via clássica do sistema complemento, gerando mediadores inflamatórios e promove a fagocitose e lise microbiana, sendo iniciada pela proteína do complemento chamada C1q às porções Fc da IgG ou IgM complexadas ao antígeno.
	As funções efetoras dos anticorpos são iniciadas pelas moléculas de Ig que se ligarem aos antígenos e não por Ig livres, sendo necessário duas ou mais porções Fc de anticorpos adjacentes necessárias para ligar e disparar sistemas efetores.
	Mudanças nos Isotipos dos anticorpos influenciam como as respostas trabalham para erradicar os antígenos. Um único clone B pode produzir diferentes Isotipos, como o IgM e IgD, que atuam como receptores de membrana para os antígenos. As células B são ativadas por antígenos estranhos ocorrendo a troca de isotipo (classe), em que a reação Ch e o isotipo do anticorpo produzido pela células B são alterados, mas as regiões V e a especificidade não mudam.
	As regiões C da cadeia pesada dos anticorpos determinam a distribuição tecidual das moléculas de anticorpo.
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