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Imunologia – profe Ramatis – livro Imunologia Celular e Molecular de Abbas ANTICPORPOS E ANTÍGENOS – capítulo 5 Os anticorpos são diversos e específicos em sua capacidade de reconhecimento de estruturas moleculares não próprias e são mediadores primários da imunidade humoral contra todas as classes de micro-organismos. Os anticorpos, as moléculas do complexo principal de histocompatibilidade e os receptores de antígenos dos linfócitos T são as três classes de moléculas usadas pelo sistema imune adaptativo para a ligação a antígenos. Os anticorpos podem existir de duas formas: a) ligados a membranas na superfície de linfócitos B, atuando como receptores de antígenos b) anticorpos secretados, que residem na circulação, nos tecidos e nas mucosas, onde neutralizam toxinas, impedem a entrada e a disseminação de patógenos e eliminam micro-organismos. O reconhecimento do antígenos pelos anticorpos ligados à membrana em linfócitos B virgens (naive) ativa estas células, iniciando a resposta imune humoral. Os linfócitos B são as únicas células que sintetizam moléculas de anticorpos. Após a exposição a um antígeno, as células B se diferenciam em plasmócitos que secretam anticorpos. Estrutura do Anticorpo Todas as moléculas de anticorpos compartilham as mesmas características estruturais básicas, mas apresentam enorme variabilidade na região de ligação aos antígenos. Esta variabilidade das regiões de ligação com os antígenos e responsável pela capacidade de diferentes anticorpos se ligarem a um número elevado de antígenos estruturalmente diversos. As funções efetoras e as propriedades físico-químicas comuns dos anticorpos são associadas às regiões que não se ligam ao antígeno, que apresentam pouca variação entre as diferentes moléculas. Uma molécula de anticorpo apresenta estrutura central simétrica, composta por duas cadeias leves idênticas e duas cadeias pesadas idênticas. As cadeias pesadas e as cadeias leves são compostas por regiões aminoterminais variáveis (V), que participam do reconhecimento de antígenos, e regiões carboxiterminais constantes (C); as regiões C das cadeias pesadas medeiam as funções efetoras das moléculas de anticorpo. Características Estruturais das Regiões Variáveis dos Anticorpos: A maioria das diferenças de sequencia e da variabilidade entre diferentes anticorpos é confinada a três curtos segmentos localizados na região V da cadeia pesada e a três curtos segmentos localizados na região V da cadeia leve. Estes segmentos são conhecidos como segmentos hipervariáveis. As alças hipervariáveis podem ser imaginadas como dedos saindo de cada domínio variável; a união de três dedos da cadeia pesada e três dedos da cadeia leve forma o sítio de ligação ao antígeno. Uma vez que estas sequencias formam uma superfície que é complementar à estrutura tridimensional do antígeno ligado, as regiões hipervariáveis são também denominadas regiões determinantes de complementariedade (CDR). Características Estruturais das Regiões Constantes dos Anticorpos: As moléculas de anticorpos podem ser divididas em classes e subclasses distintas com base nas diferenças estruturais de suas regiões C da cadeia pesada. As classes de moléculas de anticorpos são também chamadas isótipos e são denominadas de IgA, IgD, IgE, IgG e IgM. Em seres humanos, os isótipos IgA e IgG podem ainda der subdivididos em subclasses. As regiões C da cadeia pesada de todas as moléculas de anticorpos de um isótopo ou subtipo apresentam a mesma sequência de aminoácidos. As moléculas de anticorpos são flexíveis, permitindo sua ligação a diferentes formas de antígenos. Todos os anticorpos contêm pelo menos dois sítios de ligação ao antígeno, cada um formado pelo par de domínios VH e VL. Esta flexibilidade é conferida pela região da dobradiça localizada, em certos isótopos, entre CH1 e CH2. Anticorpos secretados e associados à membrana apresentam diferentes sequencias de aminoácidos na porção carboxiterminal da região C da cadeia pesada. Na forma secretada, encontrada n sangue e em outros fluidos extracelulares, a porção carboxiterminal é hidrofílica. Nos anticorpos ligados à membrana, o segmento carboxiterminal apresenta uma α hélice hidrofóbica e um segmento intracelular de carga positiva, que auxiliam a ancoragem da proteína na membrana. Anticorpos Monoclonais: Um tumor de plasmócitos (mieloma ou plasmocitoma) é monoclonal e produz anticorpos de uma única especificidade. A descoberta de anticorpos monoclonais produzidos por estes tumores originou a ideia da possibilidade de síntese de anticorpos monoclonais similares de qualquer especificidade desejada, por células imortalizadas produtoras de anticorpos de um animais imunizado com um antígeno conhecido. Aplicações comuns: Identificação de marcadores fenotípicos únicos a determinados tipos celulares. Imunodiagnóstico Detecção de tumores Terapia Síntese, Montagem e Expressão das moléculas de Ig As cadeias pesadas e leves de imunoglobulinas são sintetizadas por ribossomos ligados à membrana celular em retículos endoplasmáticos rugosos. O enovelamento adequado das cadeias de Ig e sua montagem com cadeias leves são regulados por proteínas residentes no retículo endoplasmático, chamadas chaperoninas. A primeira célula na linhagem dos linfócitos B a produzir polipeptídeos de Ig, chamada pré-linfócito B, sintetiza a cadeia pesada µ. Estas cadeias µ formam o receptor do pré-linfócito B. Quando linfócitos B maduros são ativados por antígenos e outros estímulos, diferenciam-se em células secretoras de anticorpos. Este processo é também acompanhado por alterações no padrão de produção de Ig, Uma destas alterações é a maior produção da forma secretada de Ig em relação à forma ligada à membrana. A segunda alteração é a expressão de outros isótipos de cadeia pesada além de IgM e IgD, chamado de mudança de isótipo da cadeia pesada. Meia-vida dos Anticorpos: Diferentes isótipos de anticorpos apresentam meia-vidas variáveis na circulação. A meia-vida da IgE é muito curta, de cerca de 2 dias na circulação. A IgA circulante apresenta meia-vida de cerca de 3 dias, e a IgM circulante de 4 dias. Por sua vez, moléculas circulantes de IgG têm meia-vida de cerca de 21 dias. A longa meia-vida da IgG é atribuída a sua capacidade de ligação a receptores de Fc específicos, denominados receptores neonatais de Fc (FcRn), que também estão envolvidos no transporte de IgG da circulação materna através da barreira placentária e na transferência de IgG materna pelo intestino dos neonatos. Ligação entre Anticorpos e Antígenos Características dos Antígenos Biológicos: Um antígeno é qualquer substância que pode ser especificamente ligada a uma molécula de anticorpo ou receptor de linfócitos T. Os anticorpos podem reconhecer como antígenos quase todos os tios de moléculas biológicas. Os linfócitos T, entretanto, reconhecem principalmente peptídeos. Embora todos os antígenos sejam reconhecidos por linfócitos ou anticorpos específicos, apenas alguns antígenos são capazes de ativar os linfócitos. As moléculas que estimulam as respostas imunológicas são denominadas imunógenos. Somente macromoléculas são capazes de estimular linfócitos B, iniciando respostas imunes humorais, uma vez que a ativação desta célula requer a ligação cruzada de múltiplos receptores de antígeno com o seus respectivos antígenos proteicos, para estimulação de linfócitos T auxiliares (helper). Macromoléculas, como proteínas e ácidos nucleicos, são muito maiores do que a região de ligação ao antígeno de uma molécula de anticorpo. Portanto, qualquer anticorpo se liga a apenas uma porção da macromolécula, que é chamada determinante ou epítopo. As macromoléculas geralmente contêm múltiplos determinantes, alguns dos quais podem ser repetidos, e cada um pode se ligar a um anticorpo. A presença de múltiplos determinantes idênticos em um antígeno é referida como polivalência ou multivalência. Qualquer formato ou superfície da molécula que pode ser reconhecido por um anticorpo constitui um determinante antigênicoou epítopo. Epítopos formados por diversos resíduos de aminoácidos adjacentes são denominados determinantes lineares. Por sua vez, os determinantes conformacionais são formados por resíduos de aminoácidos que não estão em sequência, mas passam a ser espacialmente justapostos na proteína dobrada. As proteínas podem ser sujeitas a modificações como glicosilação, fosforilação e proteólise. Estas modificações, por alterarem a estrutura da proteína, podem gerar novos epítopos. Tais epítopos são denominadas determinantes neoantigênicos. Relações entre Estrutura e Função nas Moléculas de Anticorpos Características Relacionadas ao Reconhecimento do Antígeno: Especificidade: anticorpos podem ser muito específicos para os antígenos, distinguindo-os por pequenas diferenças em sua estrutura química. No entanto, alguns anticorpos produzidos contra um antígeno podem se ligar a antígenos diferentes, mas estruturalmente similares. Este fenômenos é chamado reatividade cruzada. Os anticorpos que são sintetizados em resposta a um antígeno microbiano às vezes reagem de forma cruzada com antígenos próprios, e isto pode ser a base de certas doenças imunes. Diversidade: a capacidade apresentada pelos anticorpos de qualquer indivíduo de se ligar de forma específica a um grande número de diferentes antígenos reflete a diversidade das imunoglobulinas, e a coleção de anticorpos com diferentes especificidades representa o repertório total de anticorpos. Os mecanismos genéticos que geram tal repertório ocorrem em linfócitos. Maturação de Afinidade: a capacidade de neutralização de toxinas a agentes infecciosos apresentados pelos anticorpos é dependente de sua forte ligação. Tal ligação é conseguida por meio de interações de alta afinidade a alta avidez. Características Relacionadas com as Funções Efetoras: Muitas das funções efetoras das imunoglobulinas são mediadas pelas porções Fc destas moléculas, e isótipos de anticorpos que diferem quanto a tais regiões Fc desempenham funções distintas. As funções efetoras dos anticorpos são iniciadas apenas por moléculas que já se ligaram a antígenos, e não por Ig livres. Alterações nos isótipos de anticorpos durante respostas imunes humorais influenciam como e onde estas eliminaram o antígeno.