AULA: ANTICORPOS E IMUNOGLOBULINAS. Prof. Helio José Montassier

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1 AULA: ANTICORPOS E IMUNOGLOBULINAS Prof. Helio José Montassier

2 Imunoglobulinas são Glico-Proteínas de conformação globular (Imunoglobulinas) que atuam como os principais mediadores da Resposta Imune Adquirida Humoral (RIH) para se combinarem especificamente com Ags, sendo nesse caso denominadas Anticorpos (Acs). Podem ser encontradas secretadas em fluidos biológicos (plasma / soro sanguíneo, secreções mucosas) (Acs) ou ancoradas na membrana de Linfócitos B Receptores de Linfócitos B = BCR.

3 - ADCC Ativação para a Produção e Principais Funções Efetoras dos Anticorpos (Acs)

4 IMUNOGLOBULINAS e ANTICORPOS Imunoglobulina Antígenos

5 RELAÇÃO E EVOLUÇÃO DOS GENES ENVOLVIDOS NA BIOSSÍNTESE DE IMUNOGLOBULINAS / Acs - I

6 Evolução dos Genes e das Moléculas para Reconhecimento de Moléculas Estranhas (Ags): A Superfamília das Imunoglobulinas - TCR / BCR

7 Os anticorpos são conhecidos como gamaglobulinas por causa do seu comportamento de migração na eletroforese de proteínas do soro sanguíneo. Bandas das frações proteicas do soro sanguíneo separadas por eletroforese. Perfil da densitometria após scan das frações proteicas do soro sanguíneo separadas por eletroforese. Eletroforese: processo de migração de proteínas de uma mistura em um campo elétrico

8 Albumina α1 α2 IgD IgM β IgG IgA Separação por eletroforese em gel de agarose das principais frações de proteinas do soro sanguíneo, com destaque para as frações que contêm os principais isótipos de imunoglobulinas / anticorpos (IgG, IgA, IgM e IgD).

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10 Anticorpos e Imunoglobulinas 2- Propriedades Físicas, Químicas e Antigênicas dos Acs e Igs Quanto à Solubilidade em Soluções Saturadas de Sais Neutros (Sulfato de Amônio e Sulfato de Sódio Globulinas Quanto à Carga Eletrostática Acs e Igs tendem a apresentar cargas positivas, migrando na eletroforese na fração gama globulina e mais próxima do polo negativo Quanto ao P.M. e ao Tamanho Acs e Igs apresentam P.M. variando de 150 a 900 kda e coeficiente de sedimentação variando de 7 a 19S Quanto à Estrutura Antigênica Os Acs são proteínas e atuam como excelentes Ags e imunógenos entre diferentes espécies de animais, podendo ser usados na produção de antissoros, que servirão para caracterizar diferentes epítopos presentes em diferentes cadeias peptídicas e regiões que compõem as moléculas de Acs/Igs. Dessa forma, foi verificado que os Acs existem sob formas diferentes de classes ou subclasses/isótipos de Igs (*Principais Classes / Isótipos são IgG, IgM, IgA, IgD e IgE).

11 Estrutura básica de uma molécula de Anticorpo

12 Anticorpos e Imunoglobulinas 3- Estrutura Básica das Moléculas de Acs e Igs 3.1.-Organização molecular da Ig protótipo de modelo para estudo IgG:- cadeias pesada (H - Heavy) e leve (L - Light), uniões dessas cadeias por pontes dissulfeto, regiões constantes e variáveis de cadeias pesadas e leves, região de dobradiça, domínios da cadeia pesada e da cadeia leve Fragmentos [Fab, F(ab )2 e Fc] gerados por clivagem enzimática com Papaína e Pepsina e cadeias polipeptídicas liberadas por redução e alquilação das pontes dissulfeto das moléculas de Acs / Igs A relação entre cadeias polipeptídicas de Igs liberadas por quebra das pontes dissulfeto ou dos fragmentos gerados por clivagem enzimática na montagem de uma molécula padrão de Ac/Ig. 4.- Polimorfismo das Igs:- - classes ou subclasses/isótipos de Igs (Principais Classes são IgG, IgM, IgA, IgD e IgE). - Alótipos de Igs. - Idiótipos de Igs.

13 Muitos pesquisadores trabalharam durante uma década para o estabelecimento da estrutura básica de IgG. Dois processos foram usados: Digestão enzimática parcial Redução das pontes dissulfeto inter-cadeias

14 Resumo das Atividades das Enzimas Papaína e Pepsina sobre as moléculas de Imunoglobulinas / Anticorpos:- Fab - Ligação Monovalente ao Ag F(ab ) 2 - Ligação Bivalente ao Ag Fc Não se liga ao Ag

15 Relação entre Imunoglobulinas sob a forma de BCR em Linfócitos B e Anticorpos Secretados por Plasmócitos Imunoglobulina BCR Ig secretada Anticorpo

16 Propriedades das Imunoglobulinas (BCRs) dos Anticorpos (Acs) Acs são sintetizados pelos plasmócitos derivados dos linfócitos B ativados após o estímulo antigênico BCRs são sintetizados durante o desenvolvimento de linfs. B e não dependem do estímulo antigênico BCRs São ligados à membrana Acs- São secretados

17 Ontogenia / Principais Passos no Desenvolvimento dos Linfócitos B Md. Óssea Órgãos Linfoides Periféricos

18 Fig. 1 Estrutura da Molécula de Anticorpo 2 cadeias pesadas (H) e 2 cadeias leves (L) - Regiões variáveis (VH e VL) e - Regiões constantes (CH e CL) - Domínios variáveis (VH e VL) e - Domínios constantes (CH1, CH2, CH3 e CL)

19 Recapitulando Estrutura do Ac / BCR Parátopo Parátopo VH VH VL CH1 CH1 VL o o o o o o o Parátopo = sítio combinatório do Ac / BCR com o Ag. Hinge = dobradiça Fab = Fragment Antigen Binding Fc = Fragment crystallizable C = Porção Carbóxiterminal N= Porção aminoterminal S-S = Ponte dissulfeto intracadeia ou intercadeias CL CL

20 Anticorpos e Imunoglobulinas Conceito e Funções dos Domínios da Molécula de munoglobulinas a) Domínios VL e VH: Reconhecimento do Ag (Sítio combinatório / Parátopo) b) Domínio CL e CHl: Ligação não covalente entre as cadeias L e H; função de "espaçador" entre o sítio combinatório e Fc. c) CH2-CH2: Fixação do componente C1q do Sistema Complemento. d) CH3-CH3: Combinação específica com receptores nas membranas de Macrófagos, Monócitos, Células K e Linfócitos. / Citotropia Heteróloga para Mastócitos. Ligação não covalente entre as cadeias H. e) CH4-CH4: Combinação específica com receptores nas membranas de Mastócitos e Basófilos, (no caso de IgE).

21 Fig. A Região da Dobradiça e a Flexibilidade dos Sítios Combinatórios dos Anticorpos

22 VARIABILIDADE NA COMPOSIÇÃO DAS CADEIAS POLIPEPTÍDICAS DOS Acs:- Isótipos Alótipos Idiótipos

23 s Isótipos de Cadeias polipeptídicas de Igs / anticorpos - IgA Cadeia leve Kapa ( ) Lambda ( ) Cadeia pesada - IgD - IgE - IgG - IgM

24 Principais Isótipos de Imunoglobulinas e de Acs Os anticorpos se dividem em classes e subclasses de acordo com suas propriedades físico-químicas, antigênicas e biológicas: - Solubilidade; - Carga eletrostática; - Peso molecular; - Estrutura molecular e antigênica. - Propriedades Biológicas

25 Principais funções das classes de imunoglobulinas IgM Pentamérica (reunião de 5 monômeros de IgM) Grande Cadeia pesada Presença de Cadeia J, reunindo os 5 monômeros de IgM Funções Ativação do sistema complemento Neutralização viral e de toxinas bacterianas Atua como Ac no compartimento sanguíneo Primeira Ig a ser produzida Atua como BCR em linfócitos B maduros sob a forma monomérica para identificação de epítopos de Ags.

26 IgG Maior concentração no sangue Cadeia pesada Predomina nas respostas secundárias Funções neutralização viral e de toxinas bacterianas Opsonização (aumento da fagocitose) Citotoxidade celular dependente de Anticorpos (ADCC) Ativação do sistema complemento Presente no feto e recém-nascido (Atravessa a placenta de primatas e é a ppal. Ig que passa pelo colostro)

27 IgA Cadeia pesada α Presença de cadeia J e peça ou componente secretor nas secreções mucosas Imunidade de mucosas presente nas secreções (colostro, saliva, trato respiratório, gastrointestinal, urinário e genital) Principal forma é dimérica, mas pode ser encontrada como monomerica (+soro sanguíneo) e trimérica. Função neutralização Aglutinação bacteriana

28 IgD Cadeia pesada Presente na membrana de linfócitos B imaturos - BCR Normalmente encontrada em baixas concentrações no plasma / soro sanguíneo Não é secretada Função como Ac pouco conhecida, havendo apenas poucos registros para alguns auto-acs do isótipo IgD em doenças auto-imunes como o Lúpus.

29 IgE Cadeia pesada Normalmente encontrada em muito baixas concentrações no plasma / soro sanguíneo Associa-se à receptores de mastócitos e basófilos através do domínio CH4 e quando combinada a Ags, nessa posição, promove a degranulação de Mastócitos / Basófilos liberando mediadores da inflamação aguda como a histamina Função resposta anti-parasitária (anti-helmintos) Respostas na hipersensibilidade do tipo I ou Anafiláticas (alergias / atopias)

30 Subclasses de Ig Ex. IgG Kuby_Immunology-_7th_Edition_ebook3000

31 Propriedades dos Isótipos de Anticorpos Humanos

32 ISÓTIPOS DE IMUNOGLOBULINAS / Acs NAS PRINCIPAIS CLASSES DE VERTEBRADOS

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34 Figura Resumo sobre a Estrutura de todas as classes de imunoglobulinas.

35 Fases da Produção de Anticorpos Reconhecimento / Indução Ativação Produção / Memória

36 A b T i t e r Mudanças Qualitativas na Produção de Acs durante as Respostas Imunes Humorais 1ª e 2ª Class variation Total Ac IgM Ac IgG Ac 1 o - IgM 2 o - IgG, IgA or IgE 1 o Ag 2 o Ag D a y s A f t e r I m m u n i z a t i o n

37 Eventos Celulares na RIH Primária aos Ags T-dependentes Lag Clonal selection Log IgM Class switching Stationary Decline Memory Cell Pool 1 o Ag IgM IgG Memory Cells

38 Eventos Celulares na RIH Secundária aos Ags T-dependentes Fase Refratária Cels. Naïve (Virgem) Cels. Memória Fase Logaritmica Aumento do nº Linfs. IgG, IgA ou IgE Fase Estacionária Fase de Declíneo Produção Sustentada de Acs Virgin B cell Memory Pool IgM IgG Memory Cells IgG Memory Cells

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40 Fig. 11 A Transcitose de Acs nas Cels Epitelais da Mucosa do Intestino do Isótipo IgA de Acs é Mediada por um Receptor de Poli-Igs

41 Funções Biológicas dos Anticorpos - I

42 Funções Biológicas dos Anticorpos - II

43 Bases da Especificidade do Sítio Combinatório dos Anticorpos A superfície do sítio combinatório do Ac, especialmente ao nível das CDRs de VH e de VL são as partes mais importantes para conferir especificidade na interação específica com cada epítopo de um Ag A forma e as cargas elétricas das CDRs de VH e de VL que consituem o sítio combinatório de um dado Ac determinam qual o epítopo que será ligado pelo mesmo. A forma e as cargas elétricas dependem das sequências de Aminoácidos que compõem cada CDR. Haptenos se combinam com sítios combinatórios com a forma de fendas ou depressões. Pequenos Peptídeos se combinam com sítios combinatórios com a forma de ranhuras. Proteínas / Polissacarídeos grandes se combinam com uma ampla área do sítio combinatório

44 Nos domínios variáveis da cadeia leve e da pesada existem 3 regiões hipervariáveis (HV), que formam as regiões determinantes de complementariedade (CDR ou RDC) e são apresentados na superfície de uma molécula de anticorpo. Estas CDR formam a superfície de ligação para o antígeno. As CDR são ladeadas por seqüências de amino ácidos mais conservados, chamadas de regiões Framework, responsáveis pela estabilidade estrutural do domínio de ligação do antígeno

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46 Fig. 5 A estrutura e Composição das Regiões Constantes e Variáveis de Imunoglobulinas

47 Fig. 6 A composição e a estrutura das regiões V de cadeia L e H e a presença de regiões hipervariáveis nos sítios combinatórios dos anticorpos

48 Fig. 7 As regiões hipervariáveis (CDR s) constituem alças que se projetam na estrutura do sítio combinatório das Igs

49 Fig. 8 As Forças não covalentes que mantêm Ags-Acs ligados

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51 Sumário sobre a estrutura básica dos Acs

52 Recapitulando...!!!