Imunoglobulinas: Estrutura e Função

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Lupébhia Tarlé 
Imunoglobulinas - Estrutura e Função
As imunoglobulinas são moléculas 
de glicoproteínas produzidas pelas 
células plasmáticas em resposta a 
um imunógeno e que funcionam 
como anticorpos. 
As imunoglobulinas derivam seu 
nome da descoberta de que migram 
com proteínas globulares quando o 
soro contendo anticorpos é 
colocado em um campo elétrico. 
 
 
Funções gerais de imunoglobulinas 
 
1. Ligação ao antígeno 
As imunoglobulinas se ligam 
especificamente a um ou alguns 
antígenos intimamente 
relacionados. Cada imunoglobulina 
realmente se liga a um 
determinante antigênico específico. 
A ligação ao antígeno por 
anticorpos é a função primária dos 
anticorpos e pode resultar na 
proteção do hospedeiro. A valência 
do anticorpo refere-se ao número 
de determinantes antigênicos aos 
quais uma molécula de anticorpo 
individual pode se ligar. A valência 
de todos os anticorpos é de pelo 
menos dois e, em alguns casos, 
mais. 
 
 
2. Funções efetoras 
Frequentemente, a ligação de um 
anticorpo a um antígeno não tem 
efeito biológico direto. Pelo 
contrário, os efeitos biológicos 
significativos são uma 
consequência das "funções efetoras" 
secundárias dos anticorpos. As 
imunoglobulinas mediam uma 
variedade dessas funções efetoras. 
Normalmente, a capacidade de 
realizar uma função efetiva 
específica requer que o anticorpo se 
ligue ao seu antígeno. Nem toda 
imunoglobulina mediará todas as 
funções efetoras. Tais funções 
efetoras incluem: 
- Fixação do complemento - Isso 
resulta em lise das células e 
liberação de moléculas 
biologicamente ativas. 
- Ligação a vários tipos de células - 
As células fagocíticas, linfócitos, 
plaquetas, mastócitos e basófilos 
têm receptores que se ligam às 
imunoglobulinas. Essa ligação pode 
ativar as células para executar 
alguma função. Algumas 
imunoglobulinas também se ligam 
aos receptores nos trofoblastos da 
placenta, o que resulta na 
transferência da imunoglobulina 
através da placenta. Como 
resultado, os anticorpos maternos 
transferidos fornecem imunidade ao 
feto e ao recém nascido. 
 
 
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Estrutura básica de 
imunoglobulinas 
 
Embora diferentes imunoglobulinas 
possam diferir estruturalmente, 
todas elas são construídas a partir 
das mesmas unidades básicas. 
 
 Cadeias Pesadas e Leves 
Todas as imunoglobulinas têm uma 
estrutura de quatro cadeias como 
unidade básica. Eles são compostos 
por duas cadeias leves idênticas 
(23kD) e duas cadeias pesadas 
idênticas (50-70kD). 
 Ligações dissulfureto 
- Ligações dissulfeto inter-cadeia: As 
cadeias pesada e leve e as duas 
cadeias pesadas são mantidas 
juntas por ligações dissulfeto inter-
cadeia e por interações não 
covalentes O número de ligações 
dissulfeto inter-cadeia varia entre as 
diferentes moléculas de 
imunoglobulina. 
- Ligações dissulfureto intra-cadeia: 
Dentro de cada uma das cadeias 
polipeptídicas existem também 
ligações dissulfureto intra-cadeia. 
 Regiões Variável (V) e Constante (C) 
Quando as sequências de 
aminoácidos de muitas cadeias 
pesadas e cadeias leves diferentes 
foram comparadas, ficou claro que 
as cadeias pesada e leve podiam ser 
divididas em duas regiões com base 
na variabilidade nas sequências de 
aminoácidos. . Estes são os: 
 Cadeia Leve 
 Cadeia Pesada 
 
 Região de dobradiça 
Esta é a região na qual os braços da 
molécula de anticorpo formam um Y. 
É chamada de região de dobradiça 
porque há alguma flexibilidade na 
molécula neste momento. 
 Domínios 
Imagens tridimensionais da 
molécula de imunoglobulina 
mostram que ela não é reta. Em vez 
disso, é dobrada em regiões 
globulares, cada uma das quais 
contém uma ligação dissulfeto 
intra-cadeia. Essas regiões são 
chamadas de domínios. 
 Domínios de cadeia leve 
 Domínios de Cadeia Pesada 
 
 Oligossacarídeos 
Os carboidratos estão ligados ao 
domínio C H2 na maioria das 
imunoglobulinas. No entanto, em 
alguns casos, os carboidratos 
também podem ser anexados em 
outros locais. 
 
Estrutura da região variável 
 
 Regiões hipervariáveis (HVR) ou 
determinantes da 
complementaridade (CDR): 
Comparações das sequências de 
aminoácidos das regiões variáveis 
das imunoglobulinas mostram que a 
maior parte da variabilidade reside 
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em três regiões chamadas regiões 
hipervariáveis ou regiões 
determinantes da 
complementaridade. 
 
 
 
Anticorpos com especificidades 
diferentes têm complementaridade 
diferente regiões determinantes, 
enquanto anticorpos com 
exatamente a mesma especificidade 
têm regiões determinantes de 
complementaridade idênticas ( isto 
é, CDR é o local de combinação de 
anticorpos). As regiões 
determinantes da 
complementaridade são 
encontradas nas cadeias H e L. 
 Regiões-quadro 
As regiões entre as regiões 
determinantes da 
complementaridade na região 
variável são chamadas regiões de 
estrutura. Com base nas 
semelhanças e diferenças nas 
regiões estruturais, as regiões 
variáveis da cadeia pesada e leve 
da imunoglobulina podem ser 
divididas em grupos e subgrupos. 
Estes representam os produtos de 
diferentes genes da região variável. 
Fragmentos de imunoglobulina: 
relacionamento estrutura / função 
Fragmentos de imunoglobulina 
produzidos por digestão proteolítica 
provaram ser muito úteis na 
elucidação de relações estrutura / 
função em imunoglobulinas. 
 
 
 
Fab: Digestão com papaína quebra 
da molécula de imunoglobulina na 
região de charneira antes da 
ligação de dissulfureto inter-
cadeias HH. Isto resulta na formação 
de dois fragmentos idênticos que 
contêm a cadeia leve e as VH e CH1 
domínios da cadeia pesada. 
- Ligação ao antígeno - Esses 
fragmentos foram chamados de 
fragmentos Fab porque continham 
os locais de ligação ao antígeno do 
anticorpo. Cada fragmento Fab é 
monovalente, enquanto a molécula 
original era divalente. O local de 
combinação do anticorpo é criado 
por VH e VL. Um anticorpo é capaz 
de se ligar a um determinante 
antigênico específico porque possui 
uma combinação específica de VH e 
VL. Diferentes combinações de um 
VH e VL resultam em anticorpos que 
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podem se ligar a diferentes 
determinantes antigênicos. 
Fc: A digestão com papaína também 
produz um fragmento que contém o 
restante das duas cadeias pesadas, 
cada uma contendo um domínio 
CH2 e CH3. Este fragmento foi 
chamado Fc porque era facilmente 
cristalizado. 
- Funções efetoras - As funções 
efetoras das imunoglobulinas são 
mediadas por essa parte da 
molécula. Diferentes funções são 
mediadas pelos diferentes domínios 
neste fragmento. Normalmente, a 
capacidade de um anticorpo de 
desempenhar uma função efetora 
requer a ligação prévia de um 
antígeno; No entanto, existem 
excepções a esta regra. 
 
 
 
F (ab') 2 O tratamento de 
imunoglobulinas com pepsina 
resulta na clivagem da cadeia 
pesada após as ligações dissulfeto 
inter-cadeia HH, resultando em um 
fragmento que contém os dois locais 
de ligação ao antígeno. Esse 
fragmento foi chamado de F (ab') 2 
porque é divalente. A região Fc da 
molécula é digerida em pequenos 
peptídeos por pepsina. O F (ab') 2 se 
liga ao antígeno, mas não medeia as 
funções efetoras dos anticorpos. 
 
 
 
Classes de imunoglobulina humana 
As imunoglobulinas podem ser 
divididas em cinco classes 
diferentes, com base nas diferenças 
nas sequências de aminoácidos na 
região constante das cadeias 
pesadas. Todas as imunoglobulinas 
dentro de uma determinada classe 
terão regiões constantes de cadeia 
pesada muito semelhantes. Essas 
diferenças podem ser detectadas 
por estudos de sequência ou mais 
comumente pormeios sorológicos 
(isto é, pelo uso de anticorpos 
direcionados a essas diferenças). 
 IgG - Cadeias pesadas gama 
 IgM - cadeias pesadas Um 
 IgA - cadeias pesadas alfa 
 IgD - cadeias pesadas Delta 
 IgE - cadeias pesadas Epsilon 
 
Subclasses de imunoglobulinas 
As classes de imunoglobulinas 
podem ser divididas em subclasses 
com base em pequenas diferenças 
nas sequências de aminoácidos na 
região constante das cadeias 
pesadas. Todas as imunoglobulinas 
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dentro de uma subclasse terão 
sequências de aminoácidos da 
região constante da cadeia pesada 
muito semelhantes. Novamente, 
essas diferenças são mais 
comumente detectadas por meios 
sorológicos. 
 
Subclasses de IgG 
 IgG1 - Cadeias pesadas gama 1 
 IgG2 - Cadeias pesadas gama 2 
 IgG3 - Cadeias pesadas gama 3 
 IgG4 - Cadeias pesadas gama 4 
Subclasses de IgA 
 IgA1 - cadeias pesadas alfa 1 
 IgA2 - cadeias pesadas alfa 2 
 
Tipos de imunoglobulinas 
As imunoglobulinas também podem 
ser classificadas pelo tipo de cadeia 
leve que elas possuem. Os tipos de 
cadeia leve são baseados em 
diferenças na sequência de 
aminoácidos na região constante da 
cadeia leve. Essas diferenças são 
detectadas por meios sorológicos. 
 Cadeias leves Kappa 
 Cadeias leves Lambda 
Subtipos de imunoglobulinas 
As cadeias leves também podem ser 
divididas em subtipos com base nas 
diferenças nas sequências de 
aminoácidos na região constante 
da cadeia leve. 
- Subtipos de lambda: Lambda 1, 
Lambda 2 Lambda 3 e Lambda 4. 
Estrutura e propriedades das 
classes e subclasses do Ig 
 
 
 
 
IgG: 
- Estrutura: 
 
Todos os IgG são monômeros 
(imunoglobulina 7S). As subclasses 
diferem no número de ligações 
dissulfeto e no comprimento da 
região da dobradiça. 
 
- Propriedades 
IgG é a imunoglobulina mais versátil 
porque é capaz de desempenhar 
todas as funções das moléculas de 
imunoglobulina. 
∙ IgG é a Ig principal no soro - 75% da 
Ig sérica é IgG 
∙ A IgG é a principal Ig em espaços 
vasculares extras 
∙ Transferência placentária - IgG é a 
única classe de Ig que atravessa a 
placenta. A transferência é mediada 
por um receptor nas células da 
placenta para a região Fc da IgG. 
Nem todas as subclasses se cruzam 
igualmente bem; IgG2 não cruza 
bem. 
∙ Correções complementam - nem 
todas as subclasses se corrigem 
igualmente bem; IgG4 não fixa 
complemento 
∙ Ligação às células - Macrófagos, 
monócitos, PMNs e alguns linfócitos 
possuem receptores Fc para a 
região Fc da IgG. 
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IgM: 
- Estrutura 
 
 
A IgM normalmente existe como um 
pentâmero (imunoglobulina 19S), mas 
também pode existir como um 
monômero. Na forma pentamérica, 
todas as cadeias pesadas são 
idênticas e todas as cadeias leves 
são idênticas. Assim, a valência é 
teoricamente 10. A IgM possui um 
domínio 
extra na cadeia mu (CH4) e outra 
proteína ligada covalentemente por 
meio de uma ligação SS 
denominada cadeia J. Essa cadeia 
funciona na polimerização da 
molécula em um pentâmero. 
 
 
- Propriedades 
∙ A IgM é a terceira Ig mais comum 
no soro. 
∙ A IgM é a primeira Ig produzida 
pelo feto e a primeira Ig produzida 
pelas células B virgens quando 
estimulada pelo antígeno. 
∙ Como consequência de sua 
estrutura pentamérica, a IgM é um 
bom complemento para fixação da 
Ig. Assim, os anticorpos IgM são 
muito eficientes em levar à lise de 
microrganismos. 
∙ Como consequência de sua 
estrutura, a IgM também é uma boa 
Ig aglutinante. Assim, os anticorpos 
IgM são muito bons em aglomerar 
microrganismos para eventual 
eliminação do organismo. 
∙ A IgM se liga a algumas células via 
receptores Fc. 
∙ Ig da superfície das células B: A IgM 
de superfície existe como 
monômero e não possui cadeia J, 
mas possui 20 aminoácidos extras 
no terminal C para ancorá-la na 
membrana. A superfície da célula 
IgM funciona como um receptor 
para o antígeno nas células B. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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IgA: 
- Estrutura 
 
 
 
A IgA sérica é um monômero, mas a 
IgA encontrada nas secreções é um 
dímero. Quando a IgA sai como um 
dímero, uma cadeia J é associada a 
ele. Quando a IgA é encontrada nas 
secreções, também há outra 
proteína associada, chamada de 
peça secretora ou peça T; sIgA às 
vezes é chamada de imunoglobulina 
11S. Ao contrário do restante da IgA 
produzida na célula plasmática, a 
peça secretora é produzida nas 
células epiteliais e é adicionada à 
IgA à medida que passa para as 
secreções. A peça secretora ajuda 
o IgA a ser transportado pela 
mucosa e também a protege da 
degradação nas secreções. 
- Propriedades 
∙ A IgA é a segunda Ig mais comum 
no soro. 
∙ A IgA é a principal classe de Ig nas 
secreções - lágrimas, saliva, colostro, 
muco. Uma vez que é encontrado 
nas secreções, a IgA secretora é 
importante na imunidade local 
(mucosa). 
∙ Normalmente a IgA não fixa o 
complemento, a menos que seja 
agregada. 
∙ A IgA pode se ligar a algumas 
células - PMN e alguns linfócitos. 
 
IgD: 
- Estrutura 
 
 
 
A IgD existe apenas como um 
monômero. 
- Propriedades 
∙ A IgD é encontrada em baixos 
níveis séricos; seu papel no soro é 
incerto. 
∙ A IgD é encontrada principalmente 
nas superfícies das células B, onde 
funciona como um receptor para o 
antígeno. A IgD na superfície das 
células B possui aminoácidos extras 
na extremidade C-terminal para 
ancoragem à membrana. Também 
se associa às cadeias Ig-alfa e Ig 
beta. 
∙ IgD não liga complemento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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IgE: 
- Estrutura 
 
A IgE existe como um monômero e 
possui um domínio extra na região 
constante. 
- Propriedades 
∙ A IgE é a Ig sérica menos comum, 
pois se liga muito firmemente aos 
receptores Fc nos basófilos e 
mastócitos antes mesmo de 
interagir com o antígeno. 
∙ Envolvido em reações alérgicas - 
Como consequência de sua ligação 
aos basófilos e mastócitos, a IgE 
está envolvida em reações alérgicas. 
A ligação do alérgeno à IgE nas 
células resulta na liberação de 
vários mediadores farmacológicos 
que resultam em sintomas alérgicos. 
∙ A IgE também desempenha um 
papel nas doenças parasitárias dos 
helmintos. Como os níveis séricos de 
IgE aumentam em doenças 
parasitárias, a medição dos níveis 
de IgE é útil no diagnóstico de 
infecções parasitárias. Os 
eosinófilos têm receptores Fc para 
IgE e a ligação de eosinófilos a 
helmintos revestidos com IgE resulta 
na morte do parasita. 
∙ IgE não fixa complemento. 
 
 
 
 
Implicações clínicas das classes de 
imunoglobulinas humanas 
 
 IgG: 
- Aumentos em: 
∙ Infecções granulomatosas crônicas 
∙ Infecções de todos os tipos 
∙ Hiperimunização 
∙ Doença hepática 
∙ Desnutrição (grave) 
∙ Disproteinemia 
∙ Doença associada a granulomas de 
hipersensibilidade, distúrbios 
dermatológicos e mieloma IgG 
∙ Artrite reumatoide 
- Diminui em: 
∙ Agammaglobulinemia 
∙ Aplasia linfoide 
∙ Deficiência seletiva de IgG, IgA ∙ 
Mieloma IgA 
∙ Bence Jones proteinemia 
∙ Leucemia linfoblástica crônica 
 
 IgM: 
- Aumentos (em adultos) em: 
∙ Macroglobulinemia de 
Waldenstrom ∙ Tripanossomíase 
∙ Actinomicose 
∙ Doença de Carrión (bartonelose) ∙ 
Malária 
∙ Mononucleose infecciosa 
∙ Lúpus eritematoso 
∙ Artrite reumatoide 
∙ Disgamaglobulinemia (certos casos) 
Nota: No recém-nascido, um nível de 
IgM acima de 20 ng/dl é uma 
indicação de estimulação 
intrauterina do sistema imunológico 
e estimulação pelo vírus da rubéola, 
citomegalovírus, sífilis ou 
toxoplasmose. 
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- Diminui em: 
∙ Agammaglobulinemia 
∙ Distúrbios linfoproliferativos(certos 
casos) 
∙ Aplasia linfoide 
∙ Mieloma IgG e IgA 
∙ Disgamaglobulinemia 
∙ Leucemia linfoblástica crônica 
 
 IgA: 
- Aumentos em: 
∙ Síndrome de Wiskott-Aldrich 
∙ Cirrose hepática (na maioria dos 
casos) 
∙ Certos estágios do colágeno e 
outros distúrbios autoimunes, como 
artrite reumatóide e lúpus 
eritematoso 
∙ Infecções crônicas não baseadas 
em deficiências imunológicas 
∙ Mieloma IgA 
- Diminui em: 
∙ Ataxia hereditária telangiectasia ∙ 
Estados de deficiência imunológica 
(disgammaglobulinemia, 
agammaglobulinemia congênita e 
adquirida e hipogamaglobulinemia) ∙ 
Síndromes de má absorção 
∙ Aplasia linfoide 
∙ Mieloma IgG 
∙ Leucemia linfoblástica aguda 
∙ Leucemia linfoblástica crônica 
 
 IgD: 
- Aumentos em: 
∙ Infecções crônicas 
∙ Mielomas IgD 
 
 
 
 
 
IgE: 
- Aumentos em: 
∙ Doenças atópicas da pele, como 
eczema 
∙ Rinite alérgica 
∙ Asma 
∙ Choque anafilático 
∙ Mieloma IgE 
- Diminui em: 
∙ Agammaglobulinemia congênita ∙ 
Hipogamaglobulinemia devido a 
metabolismo defeituoso ou síntese 
de imunoglobulinas