Estructura de los anticuerpos y generación de diversidad de linfocitos B PDF

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Resumen de estructura de los anticuerpos y diversidad de linfocitos B del Parham de inmunologia ...

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Estructura de los anticuerpos y generación de diversidad de linfocitos B En una respuesta inmunitaria adaptativa, el cuerpo es depurado de patógenos extracelulares y sus toxinas por medio de anticuerpos, la forma secretoria del receptor antigénico del linfocito B. Los anticuerpos son producidos por los linfocitos B efectores, o plasmocitos, del sistema inmunitario en respuesta a la infección. La unión a una bacteria o una partícula viral puede desactivar al patógeno y también hacerlo susceptible a la destrucción por otros componentes del sistema inmunitario. Las inmunoglobulinas se dividen en 5 clases o isotipos: IgA, IgD, IgE, IgG e IgM, que se distinguen por sus diferencias estructurales en la parte constante de la molécula y tienen diferentes funciones efectoras. Los anticuerpos son glucoproteínas construidas a partir de una unidad básica de cuatro cadenas polipeptidicas. Esta unidad consta de 2 cadenas pesadas (Cadenas H) idénticas y 2 cadenas ligeras (Cadenas L); Todas se ensamblan en una estructura parecida a la letra Y. Las cadenas polipeptidas de diferentes anticuerpos varían mucho en su secuencia de aminoácidos, y las diferencias de secuencia se concentran en la región aminoterminal de cada tipo de cadena; por ello se le conoce como región variable o región V. Esta variabilidad es la causa de la gran diversidad de especificidades de unión antígeno entre anticuerpos, porque las regiones V pareadas de una cadena pesada y una ligera forman el sitio de unión a antígeno. Las partes restantes de la cadena ligera y de la cadena pesada tienen variación mucho más limitada en la secuencia de aminoácidos entre diferentes anticuerpos y, por tanto, se conocen como regiones constantes o regiones C. El cuerpo de una molécula de anticuerpo completa a menudo se llaman región Fc, y los brazos Fab. Las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas se denotan por la letra griega minúscula correspondiente: IgG-γ, IgM-µ, IgD-δ, IgA-α, IgE-ε

La cadena ligera solo tiene 2 isotipos o clases, que se denominan κ y λ, No se encuentran diferencias funcionales entre con cadenas ligeras κyλ Las cadenas pesadas y ligeras constan cada una de una serie de motivos similares; un motivo individual tiene unos 100 a 110 aminoacidos y se pliegan en un dominio proteínico compacto y excepcionalmente estable llamado dominio de inmunoglobulina. La región V del extremo aminoterminal de cada cadena pesada o ligera está formada por un solo dominio variable (dominio V): Vh en la cadena pesada y Vl en la ligera. Un dominio Vh y uno Vl juntos forman un sitio de unión a antígeno. Los otros dominios tienen escasa o nula diversidad de secuencia dentro de una clase de anticuerpos y se denominan dominios constantes (dominios C); Constituyen las regiones C. La comparación de los dominios V de las cadenas pesadas y ligeras de diferentes moléculas de anticuerpo revela que las diferencias en secuencia de aminoácidos se concentran dentro de regiones específicas llamadas regiones hipervariables. Las asas hipervariables también se denominan regiones determinantes de complementariedad (CDR) porque constituyen una superficie de unión que es complementaria a la del antígeno. La parte determinante antigénico o epítopo. Cualquier antígeno que contengan más de un epitopo, o más de una copia del mismo epitopo, se conoce como antígeno multivalente. Los sitios de unión a antígeno de los anticuerpos varían con el tamaño y la forma del epitopo que reconocen. Los epitopos en los cuales el anticuerpo se une a partes de una molécula que son adyacentes en la secuencia lineal, se llaman epitopos lineales. Otro tipo se forma con partes de una proteína que están separadas en la secuencia de aminoácidos, pero se reúnen en la proteína plegada. Se denominan epitopos conformacionales o discontinuos. El método tradicional para producir anticuerpos de una especificidad deseada consiste en inmunizar animales con el antígeno apropiado y luego elaborar sueros inmunizantes con su sangre, La especificidad y

calidad de tales sueros depende en gran medida de la pureza del antígeno inmunizante, porque se producirán anticuerpos contra todos los componentes no propios que contenga. Un método más moderno para generar anticuerpos no requiere de un antígeno purificado. Se aíslan linfocitos B de los animales inmunizados, y se inmortalizan por fusión con una célula tumoral para formar líneas celulares de hibridoma que se multiplican y producen anticuerpos por tiempo indefinido. Los anticuerpos producidos por una línea celular de hibridoma son todos idénticos y por tanto se denominan anticuerpos monoclonales. Para que un gen de inmunoglobulina se exprese, primero los segmentos genéticos individuales deben reordenarse a fin de ensamblarse en un gen funcional, un proceso que solo ocurre en los linfocitos B en desarrollo. Los reordenamientos del gen de la inmunoglobulina ocurren durante el desarrollo de los linfocitos B a partir de precursoras de linfocitos B en la medula ósea. Una vez que se completan los reordenamientos genéticos pueden producirse cadenas pesadas y ligeras, y en la superficie del linfocito B aparece inmunoglobulina unida a la membrana. El linfocito B ahora puede reconocer al antígeno a través de este receptor y reaccionar a él. En el ser humano, los genes de inmunoglobulina se encuentran en 3 sitios cromosómicos: El locus de cadena pesada en el cromosoma 14, el locus de cadena ligera κ en el cromosoma 2, y el locus de cadena ligera λ en el cromosoma 22. Diferentes segmentos genéticos codifican el péptido frontal (L), la región V (V) y la región constante (C) de las cadenas pesadas y ligeras. Los 2 tipos de segmentos genéticos que codifican la región V de la cadena ligera se denominan segmentos genéticos variable (V) y de unión (J). El locus de cadena pesada incluye un grupo adicional de segmentos genéticos de diversidad (D) que se encuentra entre los grupos de segmentos genéticos V y J. La región V de una cadena ligera es codificada por la combinación de un segmento V y uno J, mientras que la región C es codificada por un solo gen C. Durante el desarrollo de los linfocitos B, los grupos de segmentos V, D y J se cortan y empalman por recombinación de DNA. Este proceso

se denomina recombinación somática. Se reúnen segmentos genéticos uno solo de cada tipo, para formar una secuencia de DNA que codifica la región V de una cadena de inmunoglobulina. Para las cadenas ligeras ocurre una sola recombinación. Para la cadena ligera κ humana, alrededor de 35 segmentos génicos Vκ y cinco segmentos génicos Jκ pueden recombinarse en 175 maneras distintas. De modo similar, unos 30 segmentos génicos Vλ y cuatro segmentos genicos Jλ pueden recombinarse en 120 maneras distintas. EN el locus de cadena pesada, 40 segmentos Vh unos 23 segmentos D y 6 segmentos Jh pueden producir 5520 combinaciones. Con la combinación al azar de cadenas pesadas y ligeras esta diversidad podría generar 1.6 millones de anticuerpos distintos. La recombinación somática es realizada por enzimas que cortan y vuelven a unir el DNA, y aprovecha algunos de los mecanismos usados de manera más universal por las células para recombinación y reparación del DNA. La recombinación de segmentos génicos V, J D es dirigida por secuencias llamadas secuencia señal de recombinación. Las enzimas necesarias para recombinar segmentos V, D y J se denominan en conjunto recombinasa V (D) J. Dos de las proteínas componentes solo se producen en los linfocitos; Son especificadas por los genes activadores de la recombinación (RAG-1 y RAG-2) .Las enzimas abren las horquillas y forman la unión codificadora introducen diversidad de secuencia adicional en la tercera región hipervariable de las cadenas pesadas y ligeras de inmunoglobulina. La contribución de los nucleótidos P y los nucleótidos N a la diversidad resultante de la secuencia de aminoácidos en la tercera región hipervariable se denomina diversidad por unión. El isotipo de un anticuerpo es determinado por su cadena pesada, y las únicas cadenas pesadas producidas por linfocitos B maduros antes de encontrarse con un antígeno son µ y δ. Los linfocitos B circulantes que aún deben encontrar antígeno se conocen como linfocitos B vírgenes, y se expresan tanto IgM como IgD en superficies.

El reordenamiento de los segmentos V, D y J del locus de cadena pesada que ocurre durante el desarrollo de los linfocitos B coloca un promotor génico y un intensificador en yuxtaposición más estrecha, lo cual permite que el gen reordenado se transcriba. En un linfocito B en desarrollo, el proceso de reordenamiento de genes de inmunoglobulina es controlado de manera estrecha, de modo que solo una cadena pesada y una ligera se expresa al final, un fenómeno conocido como exclusión alélica. Esto asegura que cada linfocito B produzca IgM o IgD de una solo especificidad antigénica. El hecho de que la secuencia de DNA de los genes de inmunoglobulina expresados varié de una clona de linfocitos B a la siguiente puede usarse para detectar las grandes poblaciones clónales de células cancerosas en pacientes con linfocitos B o leucemia. Cuando un linfocito B produce por primera vez IgM e IgD, las cadenas pesadas tienen una secuencia hidrofóbica cerca del extremo carboxilo terminal que sirve para que las inmunoglobulinas se unan a las membranas celulares. Todos los isotipos o clases de inmunoglobulina pueden producirse en dos formas: una que está unida a la membrana celular y sirve de receptor del linfocito B para antígeno y otra, el anticuerpo, que se secreta para que se una a antígeno y ayude a su destrucción. La diferencia entre inmunoglobulina unida a membrana y secretoria radica en el extremo carboxilo de la cadena pesada; aquí, la inmunoglobulina asociada a membrana tiene una secuencia ancla hidrófoba que se inserta en la membrana, mientras que el anticuerpo tiene una secuencia hidrófila. La mutación somática depende de la enzima citidindesaminasa inducida por activación (AID), la cual solo es producida por linfocitos B en proliferación. La hipermutacion somática da origen a linfocitos B que portan moléculas de inmunoglobulina mutantes en su superficie. Los linfocitos B que portan receptores inmunoglobulina de alta afinidad mutante compiten de manera más eficaz por la unión a antígenos y se

seleccionan de manera preferente para madurar hasta plasmocitos secretores de anticuerpo. La IgM es la primera clase de anticuerpo que se produce en una respuesta inmunitaria primaria. La IgM efectora secretoria consta de un pentámero circular de los monómeros de inmunoglobulina en forma de Y. Se producen anticuerpos con otras funciones efectoras mediante el proceso de cambio de isotipo o cambio de clase, en el cual un suceso recombinatorio de DNA adicional permite que la secuencia codificadora de la región V reordenada se utilice con otros genes C de cadena pesada. La especificidad antigénica del anticuerpo permanece sin cambio, aunque su isotipo cambia. Se denominan secuencias de cambio o regiones de cambio. Ciertas clases de inmunoglobulina se subdividen en subclases, que difieren tanto en nomenclatura como en propiedades entre las distintas especies. En el ser humano, IgA se divide en IgA1 e IgA2, IgG se divide en IgG1, IgG2, IgG3 y IgG4. Los anticuerpos ayudan a la eliminación de patógenos del cuerpo en varias maneras. Los anticuerpos neutralizantes desactivan patógenos o toxinas de manera directa e impiden que interactúen con células humanas. Las opsoninas comunes son anticuerpos y proteínas del complemento. Los patógenos opsonizados son ingeridos de modo más eficiente por los fagocitos, que tienen receptores para la región Fc de algunos anticuerpos y determinadas proteínas del complemento. La IgG es el anticuerpo más abundante en los liquidos corporales internos, incluidos sangre y linfa. Al igual que la IgM, se produce sobre todo en ganglios linfáticos, bazo y medula osea y circula en linfa y sangre. La IgE de anticuerpos está especializada en convocar las funciones efectoras de mastocitos en el epitelio, eosinofilos activados presentes en superficies mucosas y basófilos en la sangre....