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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Departamento de Microbiologia e Imunologia ANTICORPOS: ESTRUTURA E FUNÇÃO Profs. Paulo M. F. Araújo e Márcio Lorencini

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASDepartamento de Microbiologia e Imunologia

ANTICORPOS:

ESTRUTURA E FUNÇÃO

ANTICORPOS:

ESTRUTURA E FUNÇÃO

Profs. Paulo M. F. Araújo

e Márcio Lorencini

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1. CARACTERÍSTICAS GERAIS1. CARACTERÍSTICAS GERAIS

• Também são conhecidos como imunoglobulinas

• Glicoproteínas

• Específicos

• Produzidos por linfócitos B (ou plasmócitos)

• Caracterizam a chamada resposta imune adaptativa humoral

Dagmar Ruth Stach-Machado
Os plasmócitos são linfócitos B já ativados e totalmente diferenciados que secretam anticorpos ativamente e sem a capacidade de se multiplicarem.
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• Proteínas integrais de membrana – superfície de linfócitos B

• Forma secretada livre – plasma, secreção de mucosas e no fluído intersticial

• Forma secretada ligada a receptores específicos – na superfície de algumas células imunes efetoras, como fagócitos mononucleares, células NK e mastócitos

2. DISTRIBUIÇÃO2. DISTRIBUIÇÃO

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• Receptores de membrana de linfócitos B (BCR)

• Neutralização

• Opsonização

• Ativação do sistema complemento

• Ativação de células efetoras

3. FUNÇÕES GERAIS3. FUNÇÕES GERAIS

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Rodney Robert Porter Gerald Maurice Edelman

4. ESTRUTURA MOLECULAR4. ESTRUTURA MOLECULAR

• Descrita inicialmente em 1959

• Prêmio Nobel em Imunologia em 1972

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Adaptado de HARLOW & LANE (1988)

• 2 cadeias pesadas (de aproximadamente 50 KDa) – , , , ou

• 2 cadeias leves (de aproximadamente 24 KDa) – ou

• Pontes dissulfeto e interações não covalentes

• Carboidratos

Dagmar Ruth Stach-Machado
Responsáveis pela solubilização da molécula no soro e por sua retirada de circulação pelo fígado.
Dagmar Ruth Stach-Machado
As pontes dissulfeto são interações covalentes que unem as cadeias e ocorrem entre 2 resíduos de cisteína.
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• Domínios – estruturas globulares de aproximadamente 110 aminoácidos com duas folhas -pregueadas

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Adaptado de SHARON (2000)

• Regiões da molécula:

– variável

– constante

– dobradiça

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Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003)

• Região variável – determina a especificidade do anticorpo, pois, é responsável pela ligação com o antígeno - contêm regiões de hipervariabilidade ou de complementariedade

Dagmar Ruth Stach-Machado
As CDRs são regiões dentro dos domínios presentes na porção variável das cadeias leves e pesadas que se apresentam como alças, conectando os filamentos beta. Elas exibem uma maior variedade de aminoácidos por serem aquelas que interagem diretamente com os antígenos. Além disso, podem também variar com relação ao tamanho das sequências, sendo bem mais flexíveis que as demais porções de seu domínio.
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• Região constante (cadeia Pesada) – está associada com a função efetora dos anticorpos

DIFERENTES CLASSES OU ISOTIPOS DE IMUNOGLOBULINAS

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Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003)

• Região da dobradiça – flexibilidade

Dagmar Ruth Stach-Machado
Nem sempre está presente.
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• IgA (IgA 1 ou IgA 2):

– possui cadeia pesada (4 domínios

e região da dobradiça)

– dímeros ou trímeros (unidos por cadeia J)

– predominante nas mucosas

– presente no leite materno

5. ISOTIPOS5. ISOTIPOS

Dagmar Ruth Stach-Machado
A cadeia J é um peptídeo de aproximadamente 15 KDa que se liga aos monômeros de imunoglobulina por meio de ponters dissulfeto.
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• IgD:

– possui cadeia pesada (4 domínios e

região da dobradiça)

– monômeros

– na superfície de linfócitos B

– não é secretada

• IgE:

– possui cadeia pesada (5 domínios sem

região da dobradiça)

– monômeros

– pouco encontrada no soro

– parasitoses e reações alérgicas

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• IgG (IgG 1, IgG 2, IgG 3 e IgG 4):

– possui cadeia pesada (4 domínios e

região da dobradiça)

– monômeros

– predominante no soro (resposta secundária)

– ativa complemento e atravessa a placenta

IgM:

– possui cadeia pesada (5 domínios sem

região da dobradiça)

– pentâmeros ou hexâmeros (unidos por cadeia J)

– 10% no soro (resposta primária)

– ativa complemento

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• Produção de cadeias – ribossomos aderidos à membrana do retículo endoplasmático rugoso

• Junção de cadeias e glicosilações – interior do retículo endoplasmático rugoso

• Montagem de moléculas e modificações nos carboidratos – complexo de Golgi

• Transporte até a membrana plasmática – vesículas

• Ancoragem na membrana ou secreção

6. MONTAGEM DE MOLÉCULAS6. MONTAGEM DE MOLÉCULAS

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• A célula B tem potencial para produzir qualquer um dos isotipos. (existe um processo de seleção)

• Isotipos produzidos inicialmente – IgD e IgM

• Mudança após ativação da célula B (contato com antígeno específico) e recepção de sinais de outras células (como citocinas)

• Troca de porção constante da cadeia pesada

7. MUDANÇA DE ISOTIPO7. MUDANÇA DE ISOTIPO

Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003)

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• Resposta humoral

Blábláblá
Princípio da vacinação.
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Uma vez que os anticorpos são específicos, como é possível produzir uma quantidade tão grande de

moléculas distintas, compatível com a imensa diversidade de antígenos aos quais somos expostos?

8. DIVERSIDADE8. DIVERSIDADE

??

Dagmar Ruth Stach-Machado
Pensar que poderia existir um gene específico para cada imunoglobulina diferente seria uma loucura! Nós produzimos algo entre 10^11 e 10^18 anticorpos distintos, o que ultrapassa o tamanho total do genoma.
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TEORIA DA RECOMBINAÇÃO GENÉTICA

• Descrita inicialmente em 1978

• Prêmio Nobel em Imunologia em 1987

Susumu Tonegawa

Dagmar Ruth Stach-Machado
Teoria baseada na reorganização de segmentos gênicos para a geração de diversos anticorpos, a partir de uma quantidade relativamente pequena de informação genética.
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Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003)

• Cadeias pesadas:

– 1 só locus

– região variável V, D e J

– região constante C

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Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003)

• Cadeias leves:

– 1 locus para cada tipo de cadeia ( ou )

– região variável V e J

– região constante C

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• Mecanismo de recombinação genética:

– agrupamento aleatório dos segmentos gênicos da região variável

Adaptado de SHARON (2000)

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– exclusão de DNA entre os segmentos gênicos combinados

Adaptado de SHARON (2000)

– inserção de novos nucleotídeos

Adaptado de SHARON (2000)

Dagmar Ruth Stach-Machado
Podem ser inseridos pela formação de um grampo após exclusão do DNA entre os segmentos (nucleotídeos P) ou por simples inserção pela ação da enzima deoxinucleotidil-transferase terminal (DTT, nucleotídeos N).
Blábláblá
No início da maturação, então, a estrutura da cromatina com os genes para as Igs se abre, tornando-os acessíveis às recombinases que medeiam o processo de rearranjo gênico – RAG1 e RAG2 (de “recombination-activating gene”). Há sequências marcadoras para a atuação correta das enzimas no processo de recombinação, são heptâmeros e nonâmeros espaçados por 12 ou 23 pares de bases.
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Adaptado de SHARON (2000)

• Sequência de recombinações genéticas:

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• Maturação da resposta imune:

– hipermutação somática

– mudança de isotipo

Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003) Adaptado de SHARON (2000)

Blábláblá
Aumento da afinidade dos anticorpos. Geralmente são mutações puntiformes. Ocorre em uma taxa cerca de 10.000 vezes maior que as mutações em células somáticas normalmente.
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1011 a 1018 moléculas de anticorpos distintos

Cada célula B só produz um anticorpo específico

• Mecanismos de geração de diversidade:

•– agrupamento aleatório dos segmentos gênicos da região variável

– inserção de nucleotídeos na junção de 2 segmentos

– hipermutação somática

– agrupamento de cadeias leves e pesadas recombinadas independentemente

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Adaptado de SHARON (2000)

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Respostas humorais quase sempre são policlonais

Baseados em sua especificidade, pesquisadores desenvolveram técnicas para isolar anticorpos específicos e utilizá-los como

ferramentas de diagnóstico e terapia.

ANTICORPOS MONOCLONAIS

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ANTICORPOS MONOCLONAIS

• Desenvolvidos inicialmente em 1975

• Prêmio Nobel em Imunologia em 1984

Georges J. F. Köhler Cesar Milstein

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Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003)

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9. INTERAÇÃO ANTÍGENO-ANTICORPO9. INTERAÇÃO ANTÍGENO-ANTICORPO• Ligações não-covalentes – forças eletrostáticas, pontes de hidrogênio, forças de van der Waals e interações hidrofóbicas

• Afinidade – pode ser medida por uma constante de dissociação (Kd)

• Avidez – depende da valência da interação

Adaptado de ABBAS & LICHTMAN (2003)

Blábláblá
As forças eletrostáticas ocorrem entre íons de cargas opostas. As pontes de hidrogênio resultam do compartilhamento de um átomo de hidrogênio por 2 outros. as forças de van der Walls resultam da interação entre elétrons polarizados de 2 átomos. As interações hidrofóbicas ocorrem entre grupos não polares, com a exclusão de moléculas de água.
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10. IMPORTÂNCIA CLÍNICA10. IMPORTÂNCIA CLÍNICA

• Ferramentas de imunodiagnósticos – utilização em testes laboratoriais

Análise do grau de infecção no soro – respostas primárias ou secundárias

Marcadores de doenças:– Lupus eritematoso sistêmico

• Doenças relacionadas à falhas na função dos linfócitos B:

– Outras doenças autoimunes

– Agamaglobulinemia ligada ao X

Blábláblá
Anticorpos anti-DNA. Sintomas: glomerulonefrite, eritemas na pele (rash malar), trombocitopenia etc.
Blábláblá
Deficiência ou ausência de todos os isotipos de imunoglobulinas. Sintomas aparecem após diminuição de IgG materna transferida pela placenta (5 ou 6 meses). Otite recorrente, bronquite, pneumonia, meningite, dermatite e artrite. Pacientes geralmente apresentam história de doença contínua, sem períodos de bem-estar entre os surtos de doença. Pacientes nunca devem ser imunizados com vacinas de microrganismos vivos atenuados. Tratamento baseado na administração contínua de antibióticos e reposição de imunoglobulinas séricas (principalmente IgG).
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11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABBAS, A. K. & LICHTMAN, A. H. (2003) Celular and Molecular Immunology. 5th Edition, W. B. Saunders Company.

HARLOW, E. & LANE, D. (1988) Antibodies, a Laboratory Manual. 1st Edition, Cold Spring Harbor Laboratory.

SHARON, J. (1998) Imunologia Básica. 1ª Edição, Guanabara Koogan.

STITES, D. P.; TERR, A. I. & PARSLOW, T. G. (2000) Imunologia Médica. 9ª Edição, Guanabara Koogan.