Quanti anticorpi diversi esistono

Struttura e isotipi degli anticorpi

Gli

anticorpi, noti anche come immunoglobuline (Ig), sono grandi glicoproteine a forma di Y prodotte dalle cellule B come difesa immunitaria primaria. Gli anticorpi legano specificamente molecole uniche di un agente patogeno, chiamate antigeni.

Gli anticorpi esistono come una o più copie di un'unità a forma di Y composta da quattro catene polipeptidiche (Fig. 1). Ogni unità Y contiene due copie identiche di una catena pesante (H) e due copie identiche di una catena leggera (L); Le catene pesanti e leggere differiscono per sequenza e lunghezza. La parte superiore della forma a Y contiene la regione variabile (V), nota anche come regione di legame dell'antigene del frammento (F(ab)). Questa regione si lega strettamente a una parte specifica di un antigene chiamato epitopo.

La base dell'anticorpo è costituita da domini costanti (C) e forma il frammento regione cristallizzabile (Fc). Questa regione è essenziale per la funzione dell'anticorpo durante una risposta immunitaria.

Figura 1. Struttura degli anticorpi. L'anticorpo a forma di Y è unito al centro da una regione cerniera flessibile. Il legame dell'antigene avviene nel dominio variabile (V), costituito da catene pesanti (H) e leggere (L) di immunoglobuline. La base dell'anticorpo comprende domini costanti (C). V _H - dominio variabile della catena pesante, V _L - dominio variabile della catena leggera, C _H - dominio costante della catena pesante, C _L - dominio costante della catena leggera.

Regioni F(ab) e Fc

La forma a Y di un anticorpo può essere scissa in tre frammenti dall'enzima proteolitico pepsina: due regioni F(ab) e una regione Fc. Le regioni F(ab) contengono il dominio variabile che si lega agli antigeni affini (specifici). Il frammento Fc fornisce un sito di legame per i recettori Fc endogeni sulla superficie dei linfociti e anticorpi secondari. Inoltre, il colorante e gli enzimi possono essere legati in modo covalente agli anticorpi sulla porzione Fc dell'anticorpo per la visualizzazione sperimentale.

I frammenti di anticorpi presentano vantaggi distinti in specifiche tecniche immunochimiche. La frammentazione degli anticorpi IgG è talvolta utile perché i frammenti F(ab) (1) non precipitano l'antigene e (2) non si legano alle cellule immunitarie negli studi sul vivo a causa della mancanza di una regione Fc. Spesso, a causa delle loro dimensioni ridotte e della mancanza di reticolazione (a causa della perdita della regione Fc), i frammenti F(ab) vengono radiomarcati negli studi funzionali. I frammenti di Fc sono spesso usati come agenti bloccanti il recettore Fc nella colorazione immunoistochimica.

Scopri di più sui vantaggi dei frammenti F(ab) e F(ab')2.

Catene pesanti

Il tipo di catena pesante definisce la classe generale o l'isotipo di un anticorpo. Esistono cinque tipi di catene pesanti Ig di mammifero denotate da lettere greche: α, δ, ε, γ e μ. Queste catene si trovano rispettivamente negli anticorpi IgA, IgD, IgE, IgG e IgM. Le catene pesanti differiscono per dimensioni e composizione; α e γ contengono circa 450 aminoacidi, mentre μ e ε hanno circa 550 aminoacidi.

Ogni catena pesante ha due regioni: costante (C _H ) e variabile (V _H ). La regione costante è identica in tutti gli anticorpi dello stesso isotipo, ma differisce negli anticorpi di diversi isotipi. Le catene pesanti γ, α e δ hanno una regione costante composta da tre domini Ig tandem - CH ^1, CH ² , CH ³ - e una regione cerniera per una maggiore flessibilità. Le catene pesanti μ e ε hanno una regione costante composta da quattro domini di immunoglobuline. La regione variabile della catena pesante (V_{, H} ) differisce a seconda della cellula B che l'ha prodotta, ma è la stessa per tutti gli anticorpi prodotti da una singola cellula B o da un clone di cellula B. La regione variabile di ogni catena pesante è lunga circa 110 amminoacidi e composta da un unico dominio Ig.

I

mammiferi hanno solo due tipi di catene leggere, lambda (λ) e kappa (κ), che presentano differenze minori nella sequenza polipeptidica. Una catena leggera ha due domini successivi: costante (C _L ) e variabile (V _L ). La lunghezza approssimativa di una catena leggera è di 211-217 amminoacidi. Ogni anticorpo contiene due catene leggere sempre identiche. Altri tipi di catene leggere, come la catena iota (ι), si trovano nei vertebrati inferiori come i Condroitti e i Teleostei.

Isotipi di anticorpi

Nei mammiferi, gli anticorpi sono divisi in cinque isotipi: IgG, IgM, IgA, IgD e IgE. Ogni isotipo ha una struttura unica, come illustrato nella Figura 2. Gli isotipi variano in base al numero di unità Y e al tipo di catena pesante. Differiranno anche nelle loro proprietà biologiche, nelle posizioni funzionali e nella capacità di trattare con antigeni diversi (Tabella 1).

Tabella 1. Struttura e funzioni dei diversi isotipi di anticorpi.

Figura 2. Struttura e isotipi degli anticorpi.

Interazioni antigene-anticorpo: come e dove gli anticorpi legare

La regione dell'anticorpo F(ab) contiene il sito di legame dell'antigene chiamato paratopo. Il paratopo si lega a una parte specifica di un antigene chiamata epitopo, che è una piccola parte dell'antigene, a volte lunga solo pochi amminoacidi (Fig. 3).

Il paratopo e l'epitopo sono tenuti insieme da forme complementari e interazioni intermolecolari come Van der Waals, legami idrogeno, interazioni elettrostatiche e idrofobiche; la forza di queste forze determina l'affinità dell'anticorpo.

Figura 3. Una rappresentazione schematica delle interazioni antigene-anticorpo.

Antigeni: panoramica e considerazioni per il tuo esperimento

Il principio di base di qualsiasi test immunologico è che un anticorpo specifico si lega con il suo antigene specifico, formando un esclusivo complesso anticorpo-antigene. Questo capitolo definisce cos'è un antigene e come sceglierne uno per produrre un anticorpo.

Cosa sono gli antigeni?

Un antigene è Qualsiasi sostanza estranea che può suscitare una risposta immunitaria nell'organismo (p.es., produzione di anticorpi) ed è legata dagli anticorpi specifici prodotti contro di essa dal sistema immunitario.

Gli antigeni hanno generalmente un alto peso molecolare e sono comunemente proteine o polisaccaridi. Polipeptidi, lipidi, acidi nucleari e molti altri materiali possono anche funzionare come antigeni.

Gli apteni

sono sostanze più piccole che possono anche generare risposte immunitarie se accoppiate chimicamente a una proteina trasportatrice più grande. Le proteine trasportatrici comuni includono l'albumina sierica bovina (BSA), l'emocianina della patella (KLH) o altre matrici sintetiche.

Molte molecole possono funzionare come apteni, inclusi farmaci, zuccheri semplici, aminoacidi, piccoli peptidi, fosfolipidi o trigliceridi. Pertanto, con un tempo sufficiente, il sistema immunitario identificherà praticamente qualsiasi sostanza estranea ed evocherà la produzione di anticorpi specifici. Tuttavia, questo specifico sistema immunitario La risposta è molto variabile e dipende dalle dimensioni, dalla struttura e dalla composizione dell'antigene. Gli antigeni che suscitano forti risposte immunitarie sono chiamati fortemente immunogenici.

Interazione antigene-anticorpo

Un epitopo è una parte di un antigene che l'anticorpo specifico riconosce e a cui si lega. Per un'interazione efficiente tra l'antigene e l'anticorpo, l'epitopo deve essere prontamente disponibile per il legame. Se la molecola bersaglio viene denaturata (p.es., attraverso la fissazione, la riduzione, le variazioni di pH o durante la preparazione per l'elettroforesi su gel), l'epitopo può essere alterato, il che può influenzare la sua capacità di interagire con un anticorpo.

Ad esempio, alcuni anticorpi potrebbero essere inefficaci nel western blot ma molto buoni nell'immunoistochimica (IHC) perché un sito antigenico complesso potrebbe essere mantenuto nel tessuto nell'IHC. Al contrario, nel western blot, il processo di preparazione del campione altera la conformazione proteica in misura sufficiente a distruggere il sito antigenico ed eliminare il legame con gli anticorpi.

Pertanto, l'epitopo può essere presente nell'ambiente cellulare nativo dell'antigene o esposto solo quando denaturato. Nella loro forma naturale, gli epitopi possono essere citoplasmatici (solubili), associati alla membrana o secreti. Il numero, la posizione e le dimensioni degli epitopi dipendono dalla quantità di antigene disponibile durante il processo di produzione degli anticorpi.

Le caratteristiche di un buon antigene includono:

• Aree di stabilità strutturale e complessità chimica all'interno della molecola
• Allungamenti significativi privi di unità ripetute estese
• Un peso molecolare minimo di 8.000-10.000 Da, sebbene siano stati utilizzati apteni con pesi molecolari fino a 200 Da in presenza di una proteina trasportatrice.
• La capacità di essere elaborato dal sistema
• immunitario Regioni immunogeniche accessibili al meccanismo di formazione degli anticorpi
• Elementi strutturali sufficientemente diverso dall'ospite
• Per gli antigeni peptidici, regioni contenenti almeno il 30% di aminoacidi immunogenici: lisina, arginina, acido glutammico, acido aspartico, glutammina e asparagina.
• Per gli antigeni peptidici, residui idrofili o carichi significativi

Il sistema immunitario e la risposta anticorpale

Questo capitolo fornisce una panoramica generale del sistema immunitario e del suo ruolo nella generazione di anticorpi specifici.

Panoramica sul sistema immunitario

La funzione del sistema immunitario è quella di proteggere gli animali da agenti estranei e organismi infettivi. Risponde agli agenti patogeni in un modo specifico e può mostrare una memoria a lungo termine dell'esposizione agli agenti infettivi. Il sistema immunitario è costituito da due componenti funzionali:

1. Il sistema immunitario innato o aspecifico
2. Il sistema immunitario adattativo o specifico

Il sistema immunitario innato

L'innato I componenti del sistema immunitario forniscono la prima linea di difesa contro le infezioni. Le barriere fisiche all'infezione includono la pelle, che impedisce la penetrazione degli agenti patogeni, e i fluidi corporei, come il muco, che raccolgono ed eliminano gli agenti patogeni.

Molti componenti cellulari e biochimici, tra cui le proteine del complemento, i leucociti innati e le cellule fagocitarie, identificano ed eliminano gli agenti patogeni dall'organismo.

La funzione e l'efficienza del sistema immunitario innato non cambiano con l'esposizione ripetuta a agenti patogeni estranei.

Il sistema immunitario adattativo

Il sistema immunitario adattativo si attiva quando il sistema innato non riesce a eliminare gli agenti patogeni dall'organismo. È costituito da varie cellule e molecole, con linfociti e anticorpi come elementi chiave.

I linfociti derivano continuamente dalle cellule progenitrici del midollo osseo. I linfociti sintetizzano i recettori della superficie cellulare o secernono proteine che si legano specificamente a Molecole. Queste proteine secrete sono note come anticorpi. Qualsiasi molecola in grado di legarsi a un anticorpo è chiamata antigene. Il termine anticorpo è usato in modo intercambiabile con immunoglobulina.

La

maggior parte delle funzioni del sistema immunitario adattativo può essere descritta raggruppando i linfociti in tre tipi fondamentali:

1. Cellule B
2. Cellule T citotossiche (cellule _{T C})
3. Cellule T helper (cellule _{T h})

La risposta immunitaria adattativa può essere umorale o cellulo-mediata. I linfociti B mediano la risposta umorale rilasciando anticorpi specifici per l'agente infettivo. La risposta cellulo-mediata prevede il legame delle cellule _{T C} a cellule estranee o infette, seguita dalla lisi di queste cellule.

Le cellule T _h sono coinvolte in entrambe le risposte attraverso il rilascio di proteine citochiniche. Tutti e tre I tipi di linfociti trasportano recettori di superficie cellulare in grado di legare gli antigeni. Tutti i recettori dell'antigene sono glicoproteine e solo un tipo di recettore viene sintetizzato all'interno di una cellula. La specificità del sistema immunitario è influenzata dal fatto che una cellula riconosce un solo antigene.

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Risposta anticorpale

L'interazione anticorpo-antigene costituisce la base di tutti i test immunologici, ma è anche la base della risposta immunitaria.

La regione dell'anticorpo che reagisce con l'antigene è chiamata paratopo. La regione di un antigene che interagisce con un anticorpo è definita epitopo. L'affinità misura la forza del legame dell'epitopo con un anticorpo ed è spesso rappresentata dalla costante di dissociazione K _D . L'avidità misura la stabilità complessiva del complesso tra anticorpi e antigeni.

Una risposta anticorpale è il culmine di un serie di interazioni tra macrofagi, linfociti T e linfociti B. Gli antigeni degli agenti infettivi vengono inghiottiti e parzialmente degradati dalle cellule presentanti l'antigene (APC), come i macrofagi, le cellule di Langerhans, le cellule dendritiche, i linfonodi e i monociti.

I frammenti dell'antigene appariranno sulla superficie dell'APC attaccati a una glicoproteina della superficie cellulare nota come MHC II (complesso maggiore di istocompatibilità). Esistono due tipi di molecole MHC: MHC di classe I, espressa sulla superficie della maggior parte delle cellule, e di classe II, espressa esclusivamente sulla superficie delle APC. Il complesso antigene-MHC II consente alle cellule T _h di legarsi all'APC, portando a una proliferazione delle cellule T _h e al rilascio di citochine. Le cellule T si legano quindi al complesso MHC sulle cellule B, portando alla proliferazione e alla differenziazione delle cellule B. Le cellule B si trasformano in plasmacellule, secernendo grandi quantità di anticorpi specifici per l'agente estraneo. Alcune cellule B vengono trasformati in cellule di memoria, consentendo una risposta immunitaria mediata da anticorpi più rapida in caso di future infezioni.