Anticuerpo, Formas, Isotipos, Estructura, Función, Diversidad Inmunoglobulina, Las aplicaciones médicas, Aplicaciones de investigación, Estructura de predicción, Historia

Un anticuerpo, también conocido como una inmunoglobulina, es una proteína en forma de Y grande producido por las células B que se utiliza por el sistema inmunitario para identificar y neutralizar objetos extraños tales como bacterias y virus. El anticuerpo reconoce una parte única de la meta externa, llamada antígeno. Cada punta de la "Y" de un anticuerpo contiene un paratopo que es específico para un epítopo particular en un antígeno, lo que permite a estos dos estructuras se unen juntos con precisión. El uso de este mecanismo de unión, un anticuerpo puede etiquetar un microbio o una célula infectada para el ataque por otras partes del sistema inmune, o puede neutralizar su objetivo directamente. La producción de anticuerpos es la función principal del sistema inmune humoral.

Los anticuerpos son secretados por un tipo de glóbulo blanco llamado una célula plasmática. Los anticuerpos pueden producirse en dos formas físicas, una forma soluble que se secreta de la célula, y una forma unida a la membrana que se une a la superficie de una célula B y que se conoce como el receptor de células B. El BCR sólo se encuentra en la superficie de las células B y facilita la activación de estas células y su posterior diferenciación en cualquiera de las fábricas de anticuerpos llamados células plasmáticas, o células B de memoria que sobrevivirán en el cuerpo y recordar que lo mismo antígeno de las células B puede responder con mayor rapidez a la exposición futura. En la mayoría de los casos, la interacción de la célula B con una célula T auxiliar es necesaria para producir la activación completa de los linfocitos B y, por lo tanto, la generación de anticuerpos después de la unión de antígeno. Anticuerpos solubles se liberan en la sangre y los tejidos fluidos, así como muchas secreciones seguir para estudiar los microorganismos invasores.

Los anticuerpos son glucoproteínas que pertenecen a la superfamilia de las inmunoglobulinas, los términos anticuerpo e inmunoglobulina se usan indistintamente. Los anticuerpos son típicamente hechos de unidades estructurales básicas, cada una con dos grandes cadenas pesadas y dos cadenas ligeras pequeñas. Hay varios tipos diferentes de cadenas pesadas de anticuerpos, y varios tipos diferentes de anticuerpos, que se agrupan en diferentes isotipos sobre la base de que la cadena pesada que poseen. Cinco diferentes isotipos de anticuerpos son conocidos en mamíferos, que realizan diferentes funciones, y ayudar a dirigir la respuesta inmune adecuada para cada tipo de cuerpo extraño que encuentran.

Aunque la estructura general de todos los anticuerpos es muy similar, una pequeña región en la punta de la proteína es extremadamente variable, permitiendo a millones de anticuerpos con estructuras ligeramente diferentes punta, o de los sitios de unión a antígeno, de existir. Esta región es conocida como la región hipervariable. Cada una de estas variantes puede unirse a un antígeno diferente. Esta enorme diversidad de anticuerpos permite que el sistema inmune para reconocer una igualmente amplia variedad de antígenos. El gran y diversa población de anticuerpos se genera por combinaciones al azar de un conjunto de segmentos de genes que codifican diferentes sitios de unión de antígeno, seguido por mutaciones aleatorias en esta zona del gen del anticuerpo, que crean aún más la diversidad. Genes de anticuerpos también re-organizan en un proceso llamado cambio de clase que cambia la base de la cadena pesada a otra, la creación de un isotipo diferente del anticuerpo que retiene la región variable específica de antígeno. Esto permite que un único anticuerpo para ser utilizado por varias partes diferentes del sistema inmunológico.

Formas

La forma unida a la membrana de un anticuerpo puede ser llamada una inmunoglobulina de superficie o una inmunoglobulina de membrana. Es parte del receptor de la célula B, que permite a una célula B para detectar cuando un antígeno específico está presente en el cuerpo y desencadena la activación de células B. El BCR se compone de IgD unida a la superficie o anticuerpos IgM e Ig-asociado un e Ig-heterodímeros, que son capaces de transducción de señales. Una típica célula B humana tendrá 50.000 a 100.000 anticuerpos unidos a su superficie. Tras la unión antígeno, se agrupan en grandes parches, que puede ser superior a 1 micrómetro de diámetro, en balsas lipídicas que aislan los BCRs de la mayoría de los receptores de señalización celular. Estos parches pueden mejorar la eficiencia de la respuesta inmune celular. En los seres humanos, la superficie de la célula está desnudo alrededor de los receptores de las células B para varios cientos de nanómetros, que aísla aún más los BCR de las influencias que compiten.

Isotipos

Los anticuerpos pueden venir en diferentes variedades conocidas como isotipos o clases. En los mamíferos placentarios hay cinco isotipos de anticuerpos conocidos como IgA, IgD, IgE, IgG e IgM. Son cada llamada con el prefijo "Ig" que significa inmunoglobulina, otro nombre para el anticuerpo, y se diferencian en sus propiedades biológicas, localizaciones funcionales y capacidad para hacer frente a diferentes antígenos, como se muestra en la tabla.

El isotipo de anticuerpo de un cambio de células B durante el desarrollo celular y la activación. Las células B inmaduras, que nunca han sido expuestos a un antígeno, se conocen como células nave B y expresan sólo el isotipo IgM en forma ligada superficie de la célula. Células B comienzan a expresar tanto IgM e IgD cuando alcanzan la madurez-la co-expresión de estos dos isotipos de inmunoglobulina hace que la célula B "madura" y listo para responder al antígeno. Activación de las células B sigue el acoplamiento de la molécula de anticuerpo unido célula con un antígeno, haciendo que la célula de dividirse y diferenciarse en una célula productora de anticuerpo llamado una célula plasmática. En esta forma activada, la célula B comienza a producir anticuerpos en una forma secretada en lugar de una forma unida a la membrana. Algunas células hijas de las células B activadas se someten a cambio de isotipo, un mecanismo que causa la producción de anticuerpos para cambiar de IgM o IgD de los otros isotipos de anticuerpos, IgE, IgA o IgG, que han definido los papeles en el sistema inmune.

Estructura

Los anticuerpos son proteínas plasmáticas globulares pesadas. Tienen cadenas de azúcares añadidos a algunos de sus residuos de aminoácidos. En otras palabras, los anticuerpos son glicoproteínas. La unidad funcional básica de cada anticuerpo es un monómero de inmunoglobulina; anticuerpos secretados también pueden ser dimérica con dos unidades Ig como IgA, con tetraméricas con cuatro unidades Ig como IgM pez teleósteo, o pentamérica con cinco unidades de Ig, como IgM de mamíferos.

Las partes variables de un anticuerpo son las regiones V y la parte constante es su región C.

Dominios de inmunoglobulina

El monómero de Ig es una "Y" en forma de molécula que consta de cuatro cadenas polipeptídicas, dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras idénticas conectadas por enlaces disulfuro. Cada cadena se compone de dominios estructurales llamados dominios de inmunoglobulina. Estos dominios contienen aproximadamente 70-110 aminoácidos y se clasifican en diferentes categorías de acuerdo con su tamaño y función. Ellos tienen una característica de pliegue de la inmunoglobulina en la que dos láminas beta crear una forma de "sándwich", se mantienen unidos por interacciones entre cisteínas conservadas y otros aminoácidos cargados.

Cadena pesada

 Para más detalles sobre este tema, vea la cadena pesada de inmunoglobulina.

Hay cinco tipos de mamíferos de la cadena pesada de Ig indicado por las letras griegas: a, d, e, y. El tipo de cadena pesada presente define la clase de anticuerpo; estas cadenas se encuentran en IgA, IgD, IgE, IgG, e IgM, respectivamente. Cadenas pesadas distintas difieren en tamaño y composición, y un? contiene aproximadamente 450 aminoácidos, mientras que ye tienen aproximadamente 550 aminoácidos.

En las aves, el anticuerpo de suero importante, también se encuentra en la yema, se denomina IgY. Es bastante diferente de IgG de mamífero. Sin embargo, de alguna literatura antigua, e incluso en algunas ciencias sitios web de productos comerciales de vida todavía se llama "IgG", lo cual es incorrecto y puede ser confuso.

Cada cadena pesada tiene dos regiones, la región constante y la región variable. La región constante es idéntico en todos los anticuerpos del mismo isotipo, pero difiere en anticuerpos de diferentes isotipos. ? Las cadenas pesadas, a y d tienen una región constante compuesta de tres dominios de Ig en tándem, y una región bisagra para una mayor flexibilidad; cadenas pesadas y E tienen una región constante compuesta por cuatro dominios de inmunoglobulina. La región variable de la cadena pesada difiere en los anticuerpos producidos por diferentes células B, pero es el mismo para todos los anticuerpos producidos por una sola célula B o clon de células B. La región variable de cada cadena pesada es de aproximadamente 110 aminoácidos de longitud y se compone de un único dominio de Ig.

Cadena ligera

 Para más detalles sobre este tema, vea la cadena ligera de inmunoglobulina.

En los mamíferos hay dos tipos de cadena ligera de inmunoglobulina, que son llamados lambda y kappa. Una cadena de luz tiene dos dominios sucesivos: un dominio constante y un dominio variable. La longitud aproximada de una cadena ligera es 211 a 217 aminoácidos. Cada anticuerpo contiene dos cadenas ligeras que son siempre idénticos; sólo un tipo de cadena ligera,? o?, está presente por anticuerpos en mamíferos. Otros tipos de cadenas ligeras, tales como la cadena iota, se encuentran en otros vertebrados como los tiburones y peces óseos.

CDR, Fv, Fab y Fc Regiones

Algunas partes de un anticuerpo tienen las mismas funciones. Los brazos de la Y, por ejemplo, contienen los sitios que se pueden unir dos antígenos y, por lo tanto, reconocer objetos extraños específicos. Esta región del anticuerpo se llama la región Fab. Se compone de un dominio variable constante y uno de cada cadena pesada y ligera del anticuerpo. El paratopo tiene la forma en el extremo amino terminal del monómero de anticuerpo por los dominios variables de las cadenas pesada y ligera. El dominio variable también se conoce como la región FV y es la región más importante para la unión a antígenos. Más específicamente, los bucles variables de tres hebras, cada una de las cadenas ligera y pesada son responsables de la unión al antígeno. Estos bucles se conocen como regiones determinantes de la complementariedad. Las estructuras de estos CDR se han agrupado y clasificado por Chothia et al. y más recientemente por North et al. En el marco de la teoría de la red inmunitaria, CDR también se llaman idiotipos. De acuerdo con la teoría de redes inmune, el sistema inmune adaptativo está regulada por interacciones entre idiotipos.

La base de la Y juega un papel en la modulación de la actividad de células inmunes. Esta región es llamada la región Fc, y se compone de dos cadenas pesadas que contribuyen dos o tres dominios constantes dependiendo de la clase del anticuerpo. Por lo tanto, la región Fc se asegura de que cada anticuerpo genera una respuesta inmune apropiada para un antígeno dado, mediante la unión a una clase específica de receptores de Fc, y otras moléculas inmunes, tales como las proteínas del complemento. Al hacer esto, que media diferentes efectos fisiológicos incluyendo el reconocimiento de partículas opsonizadas, la lisis de las células, y degranulación de los mastocitos, basófilos y eosinófilos.

Función

 Más información: Sistema inmunitario

Las células B activadas se diferencian en cualquiera de las células productoras de anticuerpos llamados células plasmáticas que secretan anticuerpos solubles o células de memoria que sobreviven en el cuerpo durante años después con el fin de permitir que el sistema inmunitario de recordar un antígeno y responder más rápidamente a exposiciones futuras.

En la etapa prenatal y neonatal de la vida, la presencia de anticuerpos es proporcionada por la inmunización pasiva de la madre. La producción temprana de anticuerpos endógenos varía para los diferentes tipos de anticuerpos, y por lo general aparecen dentro de los primeros años de la vida. Dado que los anticuerpos existen libremente en el torrente sanguíneo, que se dice que son parte del sistema inmune humoral. Los anticuerpos circulantes se producen por las células B clonales que responden específicamente a un antígeno. Los anticuerpos contribuyen a la inmunidad de tres formas: evitan la entrada de agentes patógenos o dañar las células mediante la unión a ellos, sino que estimulan la eliminación de los patógenos por los macrófagos y otras células mediante el recubrimiento del agente patógeno, y que provocan la destrucción de los patógenos mediante la estimulación de otras respuestas inmunes, tales como la la ruta del complemento.

La activación del complemento

Los anticuerpos que se unen a antígenos en la superficie, por ejemplo, una bacteria atraen a la primera componente de la cascada del complemento con su región Fc e inician la activación del sistema del complemento "clásica". Esto da como resultado la muerte de las bacterias en dos maneras. En primer lugar, la unión de las moléculas de anticuerpo y complemento marca el microbio para la ingestión por los fagocitos en un proceso llamado opsonización; estos fagocitos son atraídos por ciertas moléculas del complemento generados en la cascada del complemento. En segundo lugar, algunos componentes del sistema del complemento forman un complejo de ataque de membrana para ayudar a los anticuerpos para matar la bacteria directamente.

La activación de las células efectoras

Para combatir los patógenos que se replican fuera de las células, los anticuerpos se unen a los patógenos para vincular entre sí, haciendo que se aglutinan. Dado que un anticuerpo tiene al menos dos paratopes se puede unir más de un antígeno por epítopos idénticos de unión realizados en las superficies de estos antígenos. Mediante el recubrimiento del patógeno, los anticuerpos estimulan las funciones efectoras contra el patógeno en las células que reconocen su región Fc.

Aquellas células que reconocen patógenos revestidos tienen receptores Fc que, como su nombre indica, interactúa con la región Fc de IgA, IgG, IgE y anticuerpos. El acoplamiento de un anticuerpo particular con el receptor Fc en una célula particular dispara una función efectora de esa célula; fagocitos se fagocitar, los mastocitos se desgranulan y neutrófilos, células asesinas naturales liberarán citoquinas y moléculas citotóxicas; que en última instancia, resultar en la destrucción de los el microbio invasor. Los receptores Fc son de isotipo específico, lo que da una mayor flexibilidad para el sistema inmune, invocando sólo los mecanismos inmunes apropiadas para diferentes patógenos.

Los anticuerpos naturales

Los seres humanos y los primates superiores también producen "anticuerpos naturales" que están presentes en el suero antes de la infección viral. Los anticuerpos naturales se han definido como anticuerpos que se producen sin ningún anterior infección, vacunación, otra exposición antígeno extraño o la inmunización pasiva. Estos anticuerpos pueden activar la vía clásica del complemento que conduce a la lisis de las partículas de virus con envoltura mucho antes de que se active la respuesta inmune adaptativa. Muchos anticuerpos naturales se dirigen contra el disacárido galactosa un-galactosa, que se encuentra como un azúcar terminal en las proteínas de la superficie celular glicosiladas, y genera en respuesta a la producción de este azúcar por las bacterias contenidas en el intestino humano. El rechazo de órganos xenotransplantated se cree que es, en parte, el resultado de los anticuerpos naturales circulantes en el suero del receptor de unión a antígenos de un-Gal expresadas en el tejido de donante.

Diversidad Inmunoglobulina

Prácticamente todos los microbios pueden desencadenar una respuesta de anticuerpos. El reconocimiento y la erradicación exitosa de muchos tipos diferentes de microbios requiere la diversidad entre los anticuerpos; su composición de aminoácidos varía lo que les permite interactuar con muchos antígenos diferentes. Se ha estimado que los seres humanos generan unos 10 mil millones diferentes anticuerpos, cada uno capaz de unirse a un epítopo diferente de un antígeno. A pesar de un gran repertorio de diferentes anticuerpos se genera en un solo individuo, el número de genes disponibles para hacer estas proteínas está limitada por el tamaño del genoma humano. Varios mecanismos genéticos complejos han evolucionado que permiten a las células de vertebrados B para generar un conjunto diverso de anticuerpos a partir de un número relativamente pequeño de genes de anticuerpos.

Variabilidad de dominio

La región de un cromosoma que codifica un anticuerpo es grande y contiene varios genes distintos para cada dominio del anticuerpo-el locus que contiene genes de cadena pesada se encuentra en el cromosoma 14, y los loci que contienen lambda y kappa genes de cadena ligera se encuentran en los cromosomas 22 y 2 en los seres humanos. Uno de estos dominios se llama el dominio variable, que está presente en cada cadena pesada y ligera de cada anticuerpo, pero puede diferir en diferentes anticuerpos generados a partir de las células B distintos. Las diferencias, entre los dominios variables, se encuentran en tres bucles conocidos como regiones hipervariables o regiones determinantes de complementariedad. CDR están soportados dentro de los dominios variables por regiones marco conservadas. El locus de la cadena pesada contiene unos 65 diferentes genes de dominio variable que todos difieren en sus CDRs. La combinación de estos genes con una variedad de genes para otros dominios del anticuerpo genera una gran caballería de anticuerpos con un alto grado de variabilidad. Esta combinación se llama recombinación VJ discute a continuación.

VJ recombinación

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Recombinación somática de las inmunoglobulinas, también conocida como recombinación VJ, implica la generación de una única región variable de inmunoglobulina. La región variable de cada cadena pesada o ligera de inmunoglobulina se codifica en varios pedazos-conocido como segmentos de genes. Estos segmentos se llaman variables, la diversidad y los segmentos de unión. Segmentos V, D y J se encuentran en Ig pesadas cadenas, pero sólo los segmentos V y J se encuentran en las cadenas ligeras de Ig. Existen múltiples copias de los segmentos génicos V, D y J, y están dispuestos en tándem en los genomas de mamíferos. En la médula ósea, cada célula B en desarrollo será montar una región variable de inmunoglobulina seleccionando al azar y la combinación de una V, uno de D y un segmento génico J. Como hay múltiples copias de cada tipo de segmento de gen, y diferentes combinaciones de segmentos de genes se pueden utilizar para generar cada región variable de inmunoglobulina, este proceso genera un gran número de anticuerpos, cada uno con diferentes paratopos, y por lo tanto diferentes especificidades de antígeno. Curiosamente, la reordenación de varios subgenes para la cadena ligera lambda de inmunoglobulina está acoplada con la activación de microARN miR-650, que influye aún más la biología de las células B.

Después de una célula B produce un gen de inmunoglobulina funcional durante la recombinación VJ, no puede expresar cualquier otra región variable por lo tanto cada célula B puede producir anticuerpos que contienen sólo un tipo de variable de la cadena.

La hipermutación somática y maduración de la afinidad

 Para más detalles sobre este tema, consulte hipermutación somática y maduración de afinidad

Después de la activación con el antígeno, las células B comienzan a proliferar rápidamente. En estas células que se dividen rápidamente, los genes que codifican los dominios variables de las cadenas pesada y ligera se someten a una alta tasa de mutación puntual, por un proceso llamado hipermutación somática. SHM se traduce en aproximadamente un cambio de nucleótido por el gen variable, por la división celular. Como consecuencia, cualquier célula hija B adquirirán ligeras diferencias de aminoácidos en los dominios variables de sus cadenas de anticuerpo.

Esto sirve para aumentar la diversidad de la piscina anticuerpo y afecta a la afinidad de unión a antígeno antibodys. Algunas mutaciones puntuales se traducirá en la producción de anticuerpos que tienen una interacción más débil con su antígeno que el anticuerpo original, y algunas mutaciones van a generar anticuerpos con una interacción más fuerte. Las células B que expresan anticuerpos de alta afinidad en su superficie recibirán una señal de supervivencia fuerte durante las interacciones con otras células, mientras que aquellos con anticuerpos de baja afinidad se que no, y morirán por apoptosis. Por lo tanto, las células B que expresan anticuerpos con una mayor afinidad por el antígeno habrá superado los que tienen afinidades más débiles para la función y la supervivencia. El proceso de generación de anticuerpos con mayores afinidades de unión se llama maduración de la afinidad. Maduración de la afinidad se produce en las células B maduras después de recombinación VJ, y depende de la ayuda de las células T auxiliares.

Conmutación de clase

Isotipo o cambio de clase es un proceso biológico que ocurre después de la activación de la célula B, que permite a la célula para producir diferentes clases de anticuerpos. Las diferentes clases de anticuerpos, y por lo tanto las funciones efectoras, se definen por las regiones constantes de la cadena pesada de inmunoglobulina. Inicialmente, las células B expresan nave sólo IgM de la superficie celular e IgD con regiones de unión a antígeno idénticos. Cada isotipo está adaptado para una función distinta, por lo tanto, después de la activación, un anticuerpo con una función efectora de IgE de IgG, IgA, o puede ser necesario para eliminar eficazmente un antígeno. La conmutación de clase permite que diferentes células hijas de la misma célula B activada para producir anticuerpos de diferentes isotipos. Sólo la región constante de las cadenas pesadas de anticuerpo cambia durante el cambio de clase; las regiones variables, y por lo tanto de especificidad de antígeno, permanecen sin cambios. Por lo tanto la progenie de una sola célula B puede producir anticuerpos específicos, todo para el mismo antígeno, pero con la capacidad de producir la función de efector apropiado para cada desafío antigénico. La conmutación de clase se activa por citoquinas; el isotipo generado depende de que las citoquinas están presentes en el ambiente de la célula B.

Cambio de clase se produce en el locus del gen de la cadena pesada por un mecanismo llamado recombinación de cambio de clase. Este mecanismo se basa en motivos de nucleótidos conservadas, denominadas regiones de conmutación, que se encuentra en el ADN aguas arriba de cada gen de la región constante. La hebra de ADN se rompe por la actividad de una serie de enzimas en dos S-regiones seleccionadas. El exón del dominio variable se vuelve a unir a través de un proceso llamado terminar no homóloga unirse a la región constante deseada. Este proceso resulta en un gen de inmunoglobulina que codifica un anticuerpo de un isotipo diferente.

Denominaciones de afinidad

Un grupo de anticuerpos puede ser llamado monovalente si tienen afinidad por el mismo epítopo, o para el mismo antígeno, o de la misma cepa de microorganismo. En contraste, un grupo de anticuerpos puede ser llamado polivalente si tienen afinidad por diversos antígenos o microorganismos. La inmunoglobulina intravenosa, si no se indique lo contrario, consiste en IgG polivalente. En contraste, los anticuerpos monoclonales son monovalentes para el mismo epítopo.

Las aplicaciones médicas

Diagnóstico y la terapia de la enfermedad

La detección de anticuerpos particulares es una forma muy común de diagnóstico médico, y aplicaciones como la serología dependen de estos métodos. Por ejemplo, en ensayos bioquímicos para el diagnóstico de la enfermedad, un título de anticuerpos dirigidos contra el virus de Epstein-Barr o la enfermedad de Lyme se estima a partir de la sangre. Si estos anticuerpos no están presentes, ya sea que la persona no está infectada o la infección ocurrió hace mucho tiempo, y las células B generan estos anticuerpos específicos que naturalmente decaído. En la inmunología clínica, los niveles de las clases individuales de inmunoglobulinas se midieron por nefelometría para caracterizar el perfil de anticuerpos del paciente. Las elevaciones en las diferentes clases de inmunoglobulinas a veces son útiles para determinar la causa del daño hepático en pacientes en los que el diagnóstico no es claro. Por ejemplo, elevación de IgA indica cirrosis alcohólica, IgM elevada indica la hepatitis viral y la cirrosis biliar primaria, mientras que la IgG es elevada en hepatitis vírica, la hepatitis autoinmune y cirrosis. Los trastornos autoinmunes a menudo se remontan a los anticuerpos que se unen a epítopos propios del cuerpo, y muchos se pueden detectar mediante análisis de sangre. Los anticuerpos dirigidos contra los antígenos de superficie de células de sangre rojas en la anemia hemolítica mediada inmune se detectan con la prueba de Coombs. La prueba de Coombs también se utiliza para la detección de anticuerpos en la preparación de transfusión de sangre y también para la detección de anticuerpos en las mujeres prenatales. Prácticamente, se utilizan varios métodos de inmunodiagnóstico basados en la detección de complejos antígeno-anticuerpo para el diagnóstico de enfermedades infecciosas, por ejemplo ELISA, inmunofluorescencia, Western blot, inmunodifusión, inmunoelectroforesis, y inmunoensayo magnético. Los anticuerpos producidos contra la gonadotropina coriónica humana se utilizan en más de las pruebas de embarazo de venta libre. Terapia con anticuerpos monoclonales dirigida se emplea para el tratamiento de enfermedades tales como la artritis reumatoide, la esclerosis múltiple, la psoriasis, y muchas formas de cáncer, incluyendo el linfoma de no Hodgkin, cáncer colorrectal, cáncer de cabeza y cuello y cáncer de mama. Algunas deficiencias inmunes, tales como la agammaglobulinemia ligada al cromosoma X y la hipogammaglobulinemia, resultado de la falta parcial o completa de los anticuerpos. Estas enfermedades se tratan a menudo mediante la inducción de una forma a corto plazo de la inmunidad llamada inmunidad pasiva. La inmunidad pasiva se consigue a través de la transferencia de anticuerpos ya hechas en forma de suero humano o animal, inmunoglobulina común o anticuerpos monoclonales, en la persona afectada.

Terapia Prenatal

Factor Rhesus, también conocido como antígeno Rhesus D, es un antígeno que se encuentra en los glóbulos rojos, los individuos que son Rhesus-positivo tienen este antígeno en sus células rojas de la sangre y de los individuos que son Rh negativo no hacer. Durante el parto normal, parto trauma o complicaciones durante el embarazo, la sangre de un feto pueden entrar en el sistema de la madre. En el caso de una madre Rh-incompatible y el niño, de mezcla de sangre consecuentes puede sensibilizar a un Rh-madre al antígeno Rh sobre las células de la sangre del niño Rh , poniendo el resto de la gestación, y cualquier embarazos posteriores, en riesgo de hemolítica enfermedad del recién nacido.

Rho anticuerpos de inmunoglobulina son específicos para el antígeno Rhesus D humano. Los anticuerpos anti-RhD se administran como parte de un régimen de tratamiento prenatal a prevenir la sensibilización que puede ocurrir cuando una madre Rh negativo tiene un feto Rh positivo. El tratamiento de la madre con anticuerpos anti-RhD antes e inmediatamente después del trauma y la entrega destruye el antígeno Rh en el sistema de la madre del feto. Es importante destacar que esto ocurre antes de que el antígeno puede estimular las células B maternas para "recordar" antígeno Rh mediante la generación de células B de memoria. Por lo tanto, su sistema inmune humoral no hará que los anticuerpos anti-Rh, y no atacar a los antígenos Rhesus de los bebés, actuales o futuras. Rho tratamiento Inmunoglobulina previene la sensibilización que puede conducir a la enfermedad Rh, pero no prevenir o tratar la enfermedad subyacente en sí.

Aplicaciones de investigación

Los anticuerpos específicos se producen mediante la inyección de un antígeno en un mamífero, tal como un ratón, rata, conejo, cabra, oveja, caballo o para grandes cantidades de anticuerpo. La sangre aislada de estos animales contiene anticuerpos policlonales-múltiples anticuerpos que se unen al mismo antígeno en el suero, que ahora puede ser llamado antisuero. Los antígenos también se inyectan en los pollos para la generación de anticuerpos policlonales en yema de huevo. Para obtener anticuerpo que es específico para un único epítopo de un antígeno, los linfocitos que secretan anticuerpos se aíslan del animal y se inmortalizan por fusión con una línea celular de cáncer. Las células fusionadas se denominan hibridomas y continuamente crecer y secretar anticuerpos en la cultura. Células de hibridoma individuales son aisladas por clonación por dilución para generar clones de células que todos producen el mismo anticuerpo; estos anticuerpos se denominan anticuerpos monoclonales. Los anticuerpos policlonales y monoclonales son a menudo purificados utilizando proteína A/G o cromatografía de afinidad de antígeno.

En la investigación, los anticuerpos purificados se utilizan en muchas aplicaciones. Ellos son los más utilizados para identificar y localizar proteínas intracelulares y extracelulares. Los anticuerpos se utilizan en citometría de flujo para diferenciar tipos de células por las proteínas que expresan; diferentes tipos de células expresan diferentes combinaciones de grupo de moléculas de diferenciación en su superficie, y producen diferentes proteínas intracelulares y secretable. También se utilizan en la inmunoprecipitación de proteínas y todo lo separadas unidas a ellas de otras moléculas en un lisado celular, en el análisis de Western blot para identificar las proteínas separadas por electroforesis, y en inmunohistoquímica o inmunofluorescencia para examinar la expresión de proteínas en secciones de tejido o para localizar proteínas dentro de las células con la ayuda de un microscopio. Las proteínas también se pueden detectar y cuantificar con anticuerpos, utilizando técnicas de ELISA y ELISPOT.

Estructura de predicción

La importancia de los anticuerpos en el cuidado de la salud y la industria de la biotecnología exige el conocimiento de sus estructuras en alta resolución. Esta información se utiliza para la ingeniería de proteínas, la modificación de la afinidad de unión al antígeno, y la identificación de un epítopo, de un anticuerpo dado. Cristalografía de rayos X es un método comúnmente utilizado para la determinación de las estructuras de anticuerpos. Sin embargo, la cristalización de un anticuerpo es a menudo laborioso y lento. Computacional enfoques proporcionan una cristalografía más barato y más rápido alternativa a, pero sus resultados son más equívocos ya que no producen estructuras empíricas. Servidores web en línea, tales como anticuerpos Web Modelado y Predicción de la estructura de inmunoglobulina permite el modelado computacional de las regiones variables del anticuerpo. Rosetta Anticuerpo es una novela servidor de anticuerpos FV región de predicción de estructura, que incorpora técnicas sofisticadas para reducir al mínimo los bucles de CDR y optimizar la orientación relativa de las cadenas ligeras y pesadas, así como los modelos de homología que predicen el éxito de acoplamiento de anticuerpos con su antígeno único.

Historia

El primer uso del término "anticuerpo" se produjo en un texto por Paul Ehrlich. El término Antikrper aparece en la conclusión de su artículo "Los estudios experimentales sobre la inmunidad", publicado en octubre de 1891, que establece que "si dos sustancias que dan lugar a dos antikrper diferente, ellos mismos deben ser diferentes". Sin embargo, el término no fue aceptada de inmediato y se propusieron varios otros términos de anticuerpos, los cuales incluyen Immunkrper, amboceptor, Zwischenkrper, sustancia sensibilisatrice, cópula, Desmon, philocytase, fixateur y Immunisin. La palabra anticuerpo tiene analogía formal con la palabra antitoxina y un concepto similar a Immunkrper.

El estudio de los anticuerpos se inició en 1890, cuando Kitasato Shibasaburo describe la actividad de anticuerpos contra la difteria y el tétanos toxinas. Kitasato presentó la teoría de la inmunidad humoral, proponiendo que un mediador en el suero puede reaccionar con un antígeno extraño. Su idea se le solicite Paul Ehrlich a proponer la teoría de la cadena lateral para el anticuerpo y la interacción antígeno en 1897, cuando se planteó la hipótesis de que los receptores en la superficie de las células podrían unirse específicamente a las toxinas - en una "llave" interacción - y que esta reacción de unión fue el gatillo para la producción de anticuerpos. Otros investigadores creían que existían anticuerpos libremente en la sangre y, en 1904, Almroth Wright sugirió que los anticuerpos solubles bacterias recubiertas para etiquetarlos para fagocitosis y muerte; un proceso que llamó opsoninization.

En la década de 1920, Michael Heidelberger y Oswald Avery observó que los antígenos podían ser precipitados por anticuerpos y pasó a demostrar que los anticuerpos fueron hechos de proteínas. Las propiedades bioquímicas de interacciones de unión antígeno-anticuerpo se examinaron con más detalle a finales de 1930 por John Marrack. El siguiente avance importante fue en la década de 1940, cuando Linus Pauling confirmó la cerradura y la teoría clave propuesto por Ehrlich, mostrando que las interacciones entre anticuerpos y antígenos dependían más en su forma que su composición química. En 1948, Astrid Fagreaus descubrió que las células B, en la forma de las células plasmáticas, eran responsables de la generación de anticuerpos.

Además el trabajo se concentró en la caracterización de las estructuras de las proteínas de anticuerpos. Un avance importante en estos estudios estructurales fue el descubrimiento a principios de los años 1960 por Gerald Edelman y Joseph Gally de la cadena ligera del anticuerpo, y su comprensión de que esta proteína era la misma que la proteína de Bence-Jones describe en 1845 por Henry Bence Jones. Edelman llegó a descubrir que los anticuerpos están compuestos de disulfuro de bonos vinculados cadenas pesada y ligera. Casi al mismo tiempo, las regiones traseras de unión a anticuerpos y de anticuerpos de IgG se caracterizaron por Rodney Porter. Juntos, estos científicos dedujeron la estructura y la secuencia completa de aminoácidos de la IgG, una hazaña para la cual fueron galardonados conjuntamente con el Premio Nobel 1972 de Fisiología o Medicina. El fragmento Fv se preparó y se caracteriza por David Givol. Aunque la mayoría de estos primeros estudios se centraron en IgM e IgG, se identificaron otros isotipos de inmunoglobulinas en la década de 1960: Thomas Tomasi descubrió anticuerpos secretores y David S. Rowe y John L. Fahey identificados IgD e IgE fue identificado por Kimishige Ishizaka y Teruko Ishizaka como una clase de anticuerpos que intervienen en las reacciones alérgicas. En una serie de experimentos punto de referencia a partir de 1976, Susumu Tonegawa mostró que el material genético puede reordenarse para formar la gran variedad de anticuerpos disponibles.

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