Anticorpos e Imunidade Humoral

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ANTÍGENOS 
 
ANTICORPOS (ESTRUTURA E FUNÇÃO) 
 
 
Profa. Dra. Juliana Ueda 
ueda.juliana@gmail.com 
 
Antígenos 
Um antígeno é qualquer substância que pode ser 
especificamente ligada a uma molécula de anticorpo, uma 
molécula de TCR ou MHC. 
 
Anticorpos: reconhecem praticamente qualquer tipo de 
molécula biológica (antígeno) 
• Açúcares, lipídeos, hormônios 
• Carboidratos complexos, fosfolipídeos, ácidos nucléicos e 
proteínas 
 
Nem todo antígeno ativa as células do sistema imune 
IMUNÓGENO 
 
Antígenos 
Macromoléculas são muito maiores que a região de ligação ao 
antígeno do anticorpo 
Ligação: uma parte da molécula 
 
DETERMINATE ANTIGÊNICO ou EPÍTOPO 
Macromolécula 
 
Múltiplos epítopos 
Polivalência 
Multivalência 
 
Ligação cruzada 
Antígenos 
Antígenos 
Conformação dos determinantes antigênicos/epítopos 
Proteínas 
 
Resíduos de 
aminoácidos que 
formam o epítopo 
estão em sequência 
Adjacentes 
 
Antígenos 
Conformação dos determinantes antigênicos/epítopos 
Proteínas 
 
Resíduos de aminoácidos que formam o epítopo 
não estão em sequência 
Aproximam-se com o dobramento da proteína 
 
Antígenos 
Conformação dos determinantes antigênicos/epítopos 
Proteínas 
 
Modificações nas proteínas 
Glicosilação, fosforilação, ubiquitinação, acetilação 
*Geração de um novo determinante - Neoantígeno 
 
 
Anticorpos 
Anticorpos 
Descoberta do papel protetor dos anticorpos - 1890 
Emil von Behring e Shibasaburo Kitasato 
Difteria – Imunologia Moderna 
Toxina diftérica 
 atenuada 
Sangue 
Soro 
Toxina diftérica 
Antitoxina 
1897: Melhorias na técnica 
Soroterapia para difteria 
 
Anticorpos/Imunoglobulinas 
Anticorpos são glicoproteínas produzidas pelos vertebrados em 
resposta a um determinado antígeno 
 
Resposta imune humoral 
Mediada por anticorpos 
Interação com o antígeno 
Anticorpos 
As células B são as únicas células capazes de produzir anticorpos 
 
- Expressão constitutiva do BCR na superfície 
- Após ativação: Plasmócitos secretores de anticorpos 
- Anticorpos secretados: sangue, secreções mucosas e no líquido intersticial 
 
 
 
Anticorpos 
Produzidos por linfócitos B 
 
 
Órgão linfóide 
primário 
Órgãos linfóides 
secundários 
Anticorpos 
Anticorpos são incrivelmente diversos e específicos no 
reconhecimento do antígeno 
 
Repertório de anticorpos: número de anticorpos com 
especificidades diferentes em um indivíduo: ± 1011 
 
 
Anticorpos 
Anticorpos: 2 formas 
 
 Ligados à superfície: BCR – Ativação da célula B naive ---- Célula B efetora 
 Resposta imune humoral 
 
 Secretados: neutralização de toxinas, impedir entrada e disseminação dos 
patógenos e eliminação 
 Produção do Ig: após ativação da célula B 
Síntese dos anticorpos 
Ativação dos linfócitos B 
Antígeno: macromoléculas – ligação cruzada (cross-linking) 
Ligação do antígeno a mais de um BCR 
 
Anticorpos 
 Secretados: neutralizar toxinas, impedir entrada e disseminação dos 
patógenos e eliminação 
 Produção do Ig: após ativação da célula B 
 
* Eliminação do patógeno mediada pelos anticorpos: Interação dos Ig com 
outras células (fagócitos e eosinófilos) e componentes (sistema 
complemento) do sitema imune 
 
Funções efetoras dos anticorpos: 
- Neutralização dos microrganismos e toxinas 
- Ativação do sistema complemento 
- Opsonização de patógenos 
- Citotoxicidade celular mediada por anticorpos 
Anticorpos 
Isotipos, classes 
Anticorpos 
Distribuição dos isotipos/classes de anticorpos no organismo 
Anticorpos 
Indivíduo adulto saudável de 70kg 
Produção: 2 a 3 gramas de anticorpos/dia 
Cerca de 2/3: IgA (mucosas) 
- Via de entrada antígenos 
- Tamanho da área/superfície 
Estrutura 
Anticorpos - Estrutura 
Estrutura: esclarecer as funções e como a diversidade das 
moléculas de Ig acontecem (organização genética) 
Primeiros estudos de estrutura: Ig purificadas do sangue de 
indivíduos imunizados contra vários antígenos 
• Problema: mistura de diferentes moléculas de Ig, com diferentes 
especificidades (Anticorpos policlonais) 
• Avanço: pacientes com mieloma múltiplo (plasmócitos): Anticorpos 
monoclonais: purificação e caracterização 
Anticorpos - Estrutura 
Separação de proteínas plasma/soro: Migração em um campo elétrico 
(Eletroforese) 
Anticorpos 3º grupo (+ rápido) : Gamaglobulinas 
Anticorpos - Estrutura 
Todas moléculas de anticorpos: 
Estrura básica semelhante (Y) 
Enorme variabilidade na região de ligação ao antígeno 
*Teoricamente: repertório dos Ig: 1011 moléculas diferentes 
 
Funções efetoras e características físico-químicas: regiões que 
não se ligam aos antígenos (pouca variação entre as moléculas 
de Ig) 
Anticorpos - Estrutura 
Molécula de anticorpo: 
2 cadeias leves idênticas (Cadeias L) 
2 cadeias pesadas idênticas (Cadeias H) 
Anticorpos - Estrutura 
Cadeias leves e pesadas 
Unidades homólogas repetidas (110 resíduos de aminoácidos) - Domínios 
Dobra: forma globular: Domínio de imunoglobulina 
Anticorpos - Estrutura 
Cadeias pesadas e cadeias leves 
Regiões aminoterminais:Variáveis (reconhecimento do antígeno) 
Regiões carboxiterminais: Constantes (função efetora) 
Anticorpos - Estrutura 
Cadeia pesada (Heavy) 
1 domínio Variável 
3-4 domínios Constantes 
Cadeia Leve (Light) 
1 domínio Variável 
1 domínio Constante 
 
Anticorpos - Estrutura 
Cadeia pesada (Heavy) 
1 domínio Variável 
3-4 domínios Constantes 
Responsável pelas 2 formas da 
molécula de Ig 
 
• Membrana (BCR) 
Porções C-terminais transmembranas 
e citoplasmáticas: Ancoragem 
 
• Secretada 
 
Anticorpos - Estrutura 
Domínios/Regiões Variáveis 
Contém áreas de variabilidade na sequência de aminoácidos 
Difere de clone para clone de célula B 
 
Região V da cadeia leve (L V) + Região V da cadeia pesada (H V) 
Sítio de ligação ao antígeno 
 
L v 
H V 
1 molécula de anticorpo: 
2 sítios de ligação ao antígeno 
Anticorpos - Estrutura 
Domínios/Regiões Constantes cadeia pesada 
Não participam do reconhecimento do antígeno 
Interação com outras células e moléculas do sistema imune 
 
 
 
 
 
 
 
Domínios/Regiões Constantes cadeia leve 
Não participam do reconhecimento do antígeno, função efetora 
Tipo de cadeia leve: kappa, lambda 
 
Anticorpos - Estrutura 
Região da dobradiça 
Cadeia pesada, entre domínios CH1 – CH2 
 
Anticorpos - Estrutura 
Região da dobradiça 
 
Anticorpos - Estrutura 
Cadeia Leve – Cadeia Pesada / Cadeias pesadas 
Pontes dissulfeto 
Resíduos de cisteína carboxiterminais da cadeia leve (CL) 
 domínio CH1 cadeia pesada 
 
Anticorpos - Estrutura 
Funções das diferentes porções da molécula 
Experimentos: Rodney Porter 
Final déc 50, início déc 60 
 
Clivagem proteolítica de IgG de coelhos 
Fragmentos: estrutura e função diferentes 
Reconhecimento e função efetora: espacialmente segregados 
 
Anticorpos - Estrutura 
Local mais suscetível à clivagem proteolítica: região dobradiça 
 
Papaína: clivagem acima da dobradiça 
3 fragmentos 
 
 
2 Fab 
 
 
 
1 Fc 
Anticorpos - Estrutura 
Local mais suscetível à clivagem proteolítica: região dobradiça 
 
Papaína: clivagem acima da dobradiça 
Fab 
Cadeia leve completa 
VH+ CH1 
 
Fragmento de ligação ao antígeno 
Fab: fragment antigen-binding 
Anticorpos - Estrutura 
Local mais suscetível à clivagem proteolítica: região dobradiçaPapaína: clivagem acima da dobradiça 
Fc 
2 peptídeos idênticos 
Ligados por ponte dissulfeto 
CH2 + CH3 
 
Fragmento cristalizável 
 
Anticorpos - Estrutura 
Local mais suscetível à clivagem proteolítica: região dobradiça 
 
Pepsina: clivagem abaixo/distal da dobradiça 
Anticorpos – Estrutura Região Variável 
Diferenças de sequência e variabilidade entre diferentes 
anticorpos: 
3 segmentos curtos (10 aas) região V cadeia leve 
3 segmentos curos (10 aas) região V cadeia pesada 
 
SEGMENTOS HIPERVARIÁVEIS 
CDRs 
Anticorpos – Estrutura Região Variável 
SEGMENTOS HIPERVARIÁVEIS 
CDRs: Regiões determinantes de complementariedade 
CDR: 10 aas 
3 alças protusas que conectam as fitas β-pregueadas 
3 CDRs cadeia pesada 
3 CDRs cadeia leve 
Sítio de ligação ao antígeno 
Ligação entre Antígenos e Anticorpos 
Sítio de ligação ao antígeno: superfície ampla formada pelos 6 
CDRs (3 CDRs da região V cadeia leve + 3 CDRs da região V da 
cadeia pesada) 
 
 
Ligação entre Antígenos e Anticorpos 
Ligação antígeno-anticorpo 
Não-covalente, reversível 
* Forças eletrostáticas, pontes de hidrogênio, forças de van der 
Waals, interações hidrofóbicas 
Tipo de ligação: Depende da estrutura do sítio de ligação e do determinante 
antigênico 
 
 
Ligação entre Antígenos e Anticorpos 
AFINIDADE 
Força de ligação do antígeno com um sítio de ligação no 
anticorpo 
Afinidade é representada pela constante de dissociação (Kd) 
Kd : Facilidade de separação da ligação antígeno-anticorpo 
 
Kd baixa: mais difícil separar – Maior afinidade de ligação 
 
Soro: complexos Ag-Ig com diferentes Kd 
 
 
Ligação entre Antígenos e Anticorpos 
AVIDEZ 
Soma de todas as interações/ligações em uma determinada 
molécula de Ig 
Avidez > Afinidade 
 
Dobradiça - flexibilidade à molécula de Ig 
1 molécula de Ig pode ser ligar a mais de 1 epítopo (antígeno 
multivalente) 
IgE e IgG: 2 sítios de ligação ao Ag 
IgM: 10 sítios 
 
 
Ligação entre Antígenos e Anticorpos 
 
 
Ligação entre Antígenos e Anticorpos 
Antígenos multivalentes 
Formação de complexos imunes ou imunocomplexos 
Zona de equivalência: concentração correta Ag e Ig 
 
 
* Imunocomplexos na circulação: podem causar doenças 
Anticorpos – Estrutura Região Constante 
As moléculas de anticorpos podem ser divididas em classes e 
subclasses distintas com base nas diferenças estruturais das suas 
regiões Constantes da cadeia pesada 
Diferentes classes: Isotipos/Classes 
* Subclasses 
IgG1 
IgG2 
IgG3 
IgG4 
IgA1 
IgA2 
Anticorpos – Estrutura Região Constante 
Para um determinado isotipo: 
As regiões Constantes da cadeia pesada apresentam mesma 
sequência de aminoácidos 
* Diferente da sequência de outros isotipos 
Anticorpos – Estrutura Região Constante 
Regiões constantes da cadeia pesadas: letra do alfabeto grego 
correspondente ao isotipo 
 
IgA: região constante Cα 
IgE: Cε 
IgG: Cγ 
IgD: Cδ 
IgM: Cμ 
 
Numerados 
sequencialmente 
Cα1, Cα2... 
Anticorpos – Estrutura 
 Todas imunoglobulinas de membrana 
 IgG e IgE secretadas 
MONOMÉRICAS 
 
 IgA 
DIMÉRICAS 
 
 IgM 
PENTAMÉRICAS 
Anticorpos – Estrutura 
IgM e IgA 
J: Cadeia de Junção 
Forma pontes dissulfeto com as caudas 
Estabiliza molécula 
Auxilia transporte através do epitélio 
Anticorpos – Estrutura Região Constante 
Diferentes isotipos realizam diferentes funções efetoras 
• Função efetora – região Constante da cadeia pesada 
 
Receptores Fc 
Fagócitos 
Células NK 
Mastócitos 
 
Diferentes isotipos 
Diferentes regiões C 
Diferentes células 
Diferentes funções 
Anticorpos – Estrutura Região Constante 
Anticorpos secretados e associados à membrana apresentam 
diferentes sequências de aminoácidos na porção carboxiterminal 
da região Constante da cadeia pesada 
Porção carboxiterminal 
Secretada: hidrofílica 
Membrana: hidrofóbica, 
segmento intracelular 
Anticorpos – Estrutura Região Constante 
Região Constante da Cadeia Leve 
Classes/isotipo de cadeia leve: κ e λ 
Não tem diferença funcional 
* Molécula de anticorpo: 2 cadeias leves idênticas ( κ ou λ) 
 
 Humanos: 60% cadeia leve κ 
 40% cadeia leve λ 
 
Pacientes com tumores de células B 
Alteração proporção 
Dignóstico linfoma de célula B 
Anticorpos – Estrutura 
Anticorpos de diferentes espécies animais são diferentes! 
Regiões C e V 
Imunização 
Anti- Ig murina (C) 
Ig murina 
Doença do soro 
Formação imunocomplexo 
Ativação complemento 
Ativação células inflamatórias 
Doença do soro 
Anticorpos – Estrutura 
 
 
Isotipos 
Diferentes isotipos 
Diferentes domínios CH 
Alotipos 
Mesmo isotipo 
Pequenas diferenças 
domínios CH 
Idiotipos 
Mesmo isotipo 
Diferenças 
domínios V 
Anticorpos - Síntese 
Maturação do linfócito B: Alterações na expressão dos genes das Ig = 
expressão de diferentes formas de Ig na superfície celular ao longo da 
maturação 
 
 
Cadeia pesada μ 
Leve substitutiva 
BCR completo 
Anticorpos - Síntese 
Maturação do linfócito B: Alterações na expressão dos genes das Ig = 
expressão de diferentes formas de Ig na superfície celular ao longo da 
maturação 
 
 
Cadeia pesada μ 
Leve substitutiva 
BCR completo 
IgM 
Anticorpos - Síntese 
 Linfócito B maduro – BCR completo 
 IgM membrana 
 IgD membrana 
 
 
Anticorpos - Síntese 
 Linfócito B ativado – Plasmócito secretor de Ig 
 Mudança/Switch de classe (cadeia pesada) 
 IgM, IgG, IgA, IgE secretados 
 
 
Anticorpos: Funções efetoras 
 
 
Após ativação da célula B: 
Mudança/Switch de classe do anticorpo por uma mais adequada 
* Mesma a especificidade (mantém região variável) 
Troca região constante da cadeia pesada 
 
Membrana --- secretada 
IgM, IgD --- IgG, IgA, IgE 
 IgG: bactéria e vírus 
 IgE: helmintos, alérgenos 
Rearranjos vão ser feitos para formar um gene (éxon) que 
vai codificar a porção variável da molécula 
*Mesmo cromossomo 
 
 
Segmentos: 
V: variáveis 
D: diversidade 
J: junção 
 
RECOMBINAÇÃO V(D)J 
Região V: recombinação 
Região C: gene C 
Rearranjo dos genes dos receptores de antígenos 
União de segmentos V-(D)-J de forma aleatória 
*1 de cada! 
 
 
 
Recombinação V(D)J 
Rearranjos vão ser feitos para formar um gene (éxon) 
que vai codificar a porção variável da molécula 
*Mesmo cromossomo 
 
Região variável cadeia pesada: V-D-J 
Região variável cadeia leve (κ ou λ): V-J 
 
 
 
Rearranjo dos genes dos receptores de antígenos 
CDRs 
Organização dos genes das Ig e TCR nas células não 
linfóides (T e B) não permite a transcrição em RNAm 
 
Genes funcionais são criados apenas em linfócitos T e B 
durante seu desenvolvimento, após rearranjo do DNA 
 
União de segmentos V-(D)-J de forma aleatória 
*1 de cada! 
 
1º: Rearranjo D-J 
2º: Rearranjo V-DJ 
 
 
Recombinação V(D)J 
 
 
 
Recombinação V(D)J 
 
Gene “escolhido” 
RSS: sequência sinalizadora de recombinação 
RAGs – RAG-1, RAG-2 
Cliva DNA 
Eliminação do DNA interveniente 
Reparo DNA 
Junção das extremidades 
 
Geração da diversidade 
 
Diversidade combinatória 
Combinação aleatória de segmentos gênicos V,D,J 
Diferentes combinações, diferentes receptores 
 
BCR, Ig 
Combinações aleatórias: região VH 
Combinações aleatórias: região VL 
 
 
 
 
 
 
Recombinação V(D)J 
Geração da diversidade 
 
Diversidade juncionalRemoção ou adição de nucleotídeos nas junções dos 
segmentos V-D; D-J; V-J 
Extremidades com tamanhos diferentes 
 
 
 
Recombinação V(D)J 
Funções 
Anticorpos: Funções efetoras 
 
 
Maioria das funções dos Igs: Porção Fc da molécula 
Diferentes isotipos 
Diferentes funções, diferentes células da imunidade inata 
 
OPSONZAÇÃO E FAGOCITOSE DESGRANULAÇÃO MASTÓCITOS 
 
IgG: macrófagos e neutrófilos IgE: mastócitos 
Anticorpos: Funções efetoras 
 
 
Regiões constante da cadeia pesada dos anticorpos determinam 
a distribuição tecidual das moléculas 
Anticorpos: Funções efetoras 
 
 
Anticorpos: Funções efetoras 
 
 
Anticorpos IgD: Funções efetoras 
 
 
IgD 
- BCR (membrana) 
 
Anticorpos IgM: Funções efetoras 
 
 
IgM 
- BCR (membrana) 
- Ativação sistema complemento (secretada) 
Anticorpos IgA: Funções efetoras 
 
 
IgA 
- Imunidade de mucosa 
Anticorpos IgA: Funções efetoras 
 
 
IgA 
- Neutralização 
Anticorpos IgA: Funções efetoras 
 
 
IgA 
Secretada através do epitélio 
de mucosas 
 
Dímero: 
Secreções mucosas, saliva, 
lágrima, leite materno 
 
LEITE 
MATERNO 
IgA 
- Secreções Transcitose 
Anticorpos IgG: Funções efetoras 
 
 
IgG: Neutralização 
Anticorpos IgG: Funções efetoras 
 
 
IgG 
- Transporte transplacentário (mãe --- feto) 
- Leite materno --- circulação neonato 
 
 
 
Transporte através: 
Placenta 
Intestino recém nascido 
 
 
Circulação feto/neonato 
 
 
 Receptor FcRn 
Gestação Amamentação 
Corrente 
 sanguínea 
Anticorpos IgG: Funções efetoras 
 
 
IgG: Ativação sistema complemento 
Anticorpos IgG: Funções efetoras 
 
 
IgG: Opsonização 
Facilitação da fagocitose 
Anticorpos IgG: Funções efetoras 
 
 
IgG: Citotoxicidade celular dependente de anticorpos (ADCC) 
Anticorpos: Funções efetoras 
 
 
IgE: ativação mastócitos, eosinófilos 
Respostas alérgicas e contra helmintos 
Anticorpos Monoclonais 
 
 
Técnica da produção de anticorpos monoclonais 
Georges Kohler e Cesar Miltein - 1975 
Imuniza o animal 
Células B 
Fusão 
Células de mieloma 
Seleção células fusionadas 
HIBRIDOMAS 
Anticorpos Monoclonais 
 
 
VIDEO 
Uso terapêutico dos Anticorpos 
 
 
Anticorpos como ferramenta no 
tratamento de doenças 
Uso terapêutico dos Anticorpos 
 
 
Anticorpos como ferramenta no tratamento de doenças 
Anticorpo Anti-CD20 (célula B) 
- Leucemias de células B 
- Doenças autoimunes mediadas por anticorpos 
Uso terapêutico dos Anticorpos 
 
 
Anticorpos como ferramenta no tratamento de doenças 
Anticorpo Anti-TNF-α ou TFNR 
- Artrite reumatóide 
Uso terapêutico dos Anticorpos 
 
 
Anticorpos como ferramenta no tratamento de doenças 
Anticorpo Anti-VEGF 
- Câncer