Ileana Serra Riccardi
Tema 16 Anticuerpos y antígenos I
16.1. CONCEPTOS BÁSICOS
Los anticuerpos son proteínas circulantes producidas por los vertebrados en respuesta a la exposición a
estructuras “extrañas” o no-propias que se denominan antígenos. Los anticuerpos son una familia de moléculas, de
la que al menos hay 5 clases distintas. No solo se encuentran en forma soluble, sino también en la membrana de
los linfocitos B.
Además, los anticuerpos pueden ser reconocidos por otros receptores presentes en la superficie de las células, que
interaccionan con la parte constante de dichos anticuerpos para mediar los efectos inmunológicos.
Por tanto, un anticuerpo es una proteína producida por los vertebrados en respuesta a la exposición a estructuras
“extrañas” llamadas antígenos, y que forma parte de la inmunidad adaptativa.
A. Características
o Extremadamente diversos y específicos
Son capaces de reconocer muchas estructuras (casi cualquier molécula o cualquier cambio en las
moléculas)
Las reconocen con mucha afinidad (KD muy baja). Los anticuerpos se han llamado muchas veces las
balas mágicas por su exquisita especificidad.
o Mediadores primarios de la inmunidad humoral contra toda clase de microbios
o Descritos por Behring y Kitasato (1980). Behring descubrió el inmunosuero e inicio del proceso de la
quimioterapia (tratamiento con suero de animales inmunizados con una forma atenuada de toxina diftérica).
o Pueden existir en dos formas: unidos a la membrana en la superficie de células B (BCR) y secretados
(circulación, tejidos, mucosas)
Un antígeno es cualquier sustancia capaz de ser reconocida de manera específica por un anticuerpo o receptor de la
célula T (TCR).
Los anticuerpos (BCR) pueden reconocer como antígenos casi cualquier tipo de moléculas: metabolitos
(azúcares, lípidos, hormonas) y macromoléculas (CH complejos, fosfolípidos…).
Sin embargo, los TCRs principalmente reconoce péptidos, ya que solo puede ver lo que le presenta el
MHC.
Solo algunos antígenos son capaces de activar a los linfocitos y, por tanto, la respuesta inmune, y se denominan
inmunógenos (macromoléculas…). Por ejemplo, nuestros antígenos propios no iniciarán una respuesta inmunológica
en nuestro organismo, pero nuestros antígenos propios sí que iniciarán respuesta (serán inmunógenos) en un ratón.
Existen moléculas pequeñas capaces de unirse a anticuerpos, por lo tanto, son antigénicas, pero no pueden activar
por sí mismas a las células B. Para hacerlo, deben acoplarse a moléculas de mayor tamaño (proteínas, polisacáridos).
Para que un antígeno sea inmunógeno hace falta que tenga un tamaño mínimo, lo cual se consigue cuando moléculas
pequeñas, capaces de unirse a anticuerpos, pero incapaces de activar a las células B por sí solas (haptenos), se unen
a moléculas más grandes (carrier).
Por ejemplo, la aspirina, el colesterol… son moléculas pequeñas que por sí solas no son capaces de iniciar la
respuesta inmunológico, y deben unirse a péptidos para ser reconocidos.
Los humanos tenemos como carrier a la seroalbúmina humana, que tiene un papel importante como
transportador.
En muchas ocasiones los antígenos son macromoléculas complejas, con distintas regiones (como la hemoglobina).
- Las moléculas pequeñas antigénicas reciben el nombre de haptenos.
- Las moléculas de mayor tamaño con las que se conjugan se denominan carrier.
Inmunología Grado en Biotecnología 1
, Ileana Serra Riccardi
Cada una de las regiones del antígeno que puede ser reconocida se denomina epítopo o determinante antigénico.
Nota: los haptenos por si solos no son capaces de generar una respuesta inmunológica, pero eso no significa que no puedan ser
reconocidos. Para que tenga lugar una respuesta es necesario que el hapteno este unido a un carrier .
B. Los anticuerpos están en la fracción γ-globulina del suero
Los anticuerpos se denominan inmunoglobulinas o γ-globulinas. Se denominan globulinas porque son proteínas
globulares y gamma porque, al hacer un electroferograma de las proteínas del plasma, los anticuerpos están en la
región γ.
Esta fracción γ es la única fracción que, en condiciones normales, puede
cambiar su concentración en caso de que un individuo esté
respondiendo, por ejemplo, a una infección.
Observamos también en el electroferograma que la fracción
correspondiente a la albúmina es más estrecha que la de las γ-
globulinas. Esto es porque dentro de la fracción de las gammaglobulinas
tenemos distintas formas moleculares.
C. Localización de células productoras de anticuerpos
Un individuo adulto produce 2-3g de Ab/día
▪ 2/3 IgA: gastrointestinal, vías respiratorias
(mucosas). Si no hacemos biopsias y solo
utilizamos suero, cuyo componente principal es la
IgG, puede pasarnos desapercibida.
▪ 1/3 IgG: suero, IgG también a mucosas. Aunque la
IgG está presente en el suero, también podemos
encontrarla en mucosas, y en la leche materna. La
vida media de la IgG son aproximadamente 3
semanas (aunque esto puede variar).
Los anticuerpos de tipo IgA se producen principalmente en
las mucosas, por lo que son poco transportados
(producción local).
Los anticuerpos IgG son producidos en órganos linfoides primarios y secundarios, y de aquí difunden a la circulación
y van a cualquier parte (distribución sistémica).
16.2. ESTRUCTURA DE UN ANTICUERPO (AB)
Podemos distinguir dos regiones dentro de un anticuerpo:
- Región Fc (fragmento cristalizable o constante): es la región formada
por los extremos C-terminal de las cadenas pesadas, y es la
responsable de las funciones efectoras, es decir, de que otros
componentes inmunológicos hagan que el anticuerpo sea capaz de
actuar. Así, podemos tener un número limitado de moléculas
capaces de reconocer esta región constante.
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- Región de reconocimiento del antígeno, que se corresponde con la región N-terminal de las cadenas
pesadas y la cadena ligera en general. Cada anticuerpo tiene dos de estas regiones. Corresponden a la zona
específica de reconocimiento de la antígeno, y es que le da la variabilidad al anticuerpo.
Podemos separar las cuatro cadenas polipeptídicas en un medio reductor si se impide que los puentes disulfuro se
vuelvan a generar. Además, también hay enzimas, como la papaína y la pepsina, que escinden los anticuerpos en
distintas moléculas de forma que conservan la capacidad de interacción con el antígeno. Esto es debido a que hay
puentes disulfuro intercatenarios que mantienen la estructura cuaternaria.
- La papaína separa después de los puentes disulfuro de las cadenas pesadas, generando dos fragmentos Fab
independientes y libres.
- La pepsina rompe por debajo del puente disulfuro, generando un fragmento que posee los dos Fab juntos.
Los anticuerpos son proteínas cuaternarias formadas por cuatro cadenas polipeptídicas: dos más largas (H -heavy-) y
dos más cortas (L -ligeras-).
o Cadenas ligeras: Kappa (K) y Lambda(A)
La ratio de los dos tipos varía entre especies.
- Ratón: ratio de K 20:1
- Humanos: ratio de K 2:1
- Ganado: ratio de K 1:20
o Cadenas pesadas: determinan la clase o isotipo de
Ig. Hay cinco clases o isotipos principales de cadenas
pesadas, y algunas de ellas tienen a su vez subtipos, lo
que determina la actividad funcional de una
inmunoglobulina.
ϒ (IgG), µ (IgM), α (IgA), δ (IgD), ϵ (IgE)
En cuanto a la cadena lineal de aminoácidos, la parte N-terminal se encuentra en la región variable y la parte C-
terminal en la región constante.
El número de aminoácidos que forman el anticuerpo está comprendido entre 200-450 (normalmente la cadena
pesada es el doble de la cadena ligera). Cada una de las “cajitas” del dibujo corresponde a dominios Ig-like (dominios
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, Ileana Serra Riccardi
característicos de las proteínas de secreción). Estos dominios se encuentran estabilizados por puentes disulfuro
intracatenarios.
CHO: regiones donde hay carbohidratos (de glicosilación).
Además de las regiones Ig-like, en la cadena pesada hay una región que
se denomina Hinge (bisagra) que confiere cierta movilidad estructural
al anticuerpo. La movilidad permite que el anticuerpo posea cierta
flexibilidad y además es importante para entender como el anticuerpo
reacciona con su ligando. La bisagra permite que el anticuerpo se acople a
los determinantes antigénicos y permite la formación de
inmunocomplejos (importante para la eliminación de
antígenos, como las toxinas).
A. Dominio Ig-like
A cada uno de estos dominios se le atribuye una
letra inicial para poder determinar su posición dentro
de la molécula. Todos los dominios que pertenecen a la
cadena ligera tienen el subíndice L y todos los que
pertenecen a la cadena pesada tienen el subíndice H.
La parte que reconoce el antígeno es la parte
variable, por lo que la parte N-terminal de la cadena
ligera es la región variable y la parte C-terminal de la
cadena ligera es la región constante.
La cadena pesada, al ser el doble de la cadena ligera,
tiene 3 regiones constantes: la 1 es la más cercana a la
parte N-terminal y la 3 la que se encuentra más cerca
de la parte C-terminal.
El dominio Ig-like es el dominio que se repite, el cual se
caracteriza por estar constituido por hojas β
antiparalelas. Las estructuras que unen las hojas β se
denominan loops y son muy importantes.
B.
Anticuerpos secretados o de membrana
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Tema 16 Anticuerpos y antígenos I
16.1. CONCEPTOS BÁSICOS
Los anticuerpos son proteínas circulantes producidas por los vertebrados en respuesta a la exposición a
estructuras “extrañas” o no-propias que se denominan antígenos. Los anticuerpos son una familia de moléculas, de
la que al menos hay 5 clases distintas. No solo se encuentran en forma soluble, sino también en la membrana de
los linfocitos B.
Además, los anticuerpos pueden ser reconocidos por otros receptores presentes en la superficie de las células, que
interaccionan con la parte constante de dichos anticuerpos para mediar los efectos inmunológicos.
Por tanto, un anticuerpo es una proteína producida por los vertebrados en respuesta a la exposición a estructuras
“extrañas” llamadas antígenos, y que forma parte de la inmunidad adaptativa.
A. Características
o Extremadamente diversos y específicos
Son capaces de reconocer muchas estructuras (casi cualquier molécula o cualquier cambio en las
moléculas)
Las reconocen con mucha afinidad (KD muy baja). Los anticuerpos se han llamado muchas veces las
balas mágicas por su exquisita especificidad.
o Mediadores primarios de la inmunidad humoral contra toda clase de microbios
o Descritos por Behring y Kitasato (1980). Behring descubrió el inmunosuero e inicio del proceso de la
quimioterapia (tratamiento con suero de animales inmunizados con una forma atenuada de toxina diftérica).
o Pueden existir en dos formas: unidos a la membrana en la superficie de células B (BCR) y secretados
(circulación, tejidos, mucosas)
Un antígeno es cualquier sustancia capaz de ser reconocida de manera específica por un anticuerpo o receptor de la
célula T (TCR).
Los anticuerpos (BCR) pueden reconocer como antígenos casi cualquier tipo de moléculas: metabolitos
(azúcares, lípidos, hormonas) y macromoléculas (CH complejos, fosfolípidos…).
Sin embargo, los TCRs principalmente reconoce péptidos, ya que solo puede ver lo que le presenta el
MHC.
Solo algunos antígenos son capaces de activar a los linfocitos y, por tanto, la respuesta inmune, y se denominan
inmunógenos (macromoléculas…). Por ejemplo, nuestros antígenos propios no iniciarán una respuesta inmunológica
en nuestro organismo, pero nuestros antígenos propios sí que iniciarán respuesta (serán inmunógenos) en un ratón.
Existen moléculas pequeñas capaces de unirse a anticuerpos, por lo tanto, son antigénicas, pero no pueden activar
por sí mismas a las células B. Para hacerlo, deben acoplarse a moléculas de mayor tamaño (proteínas, polisacáridos).
Para que un antígeno sea inmunógeno hace falta que tenga un tamaño mínimo, lo cual se consigue cuando moléculas
pequeñas, capaces de unirse a anticuerpos, pero incapaces de activar a las células B por sí solas (haptenos), se unen
a moléculas más grandes (carrier).
Por ejemplo, la aspirina, el colesterol… son moléculas pequeñas que por sí solas no son capaces de iniciar la
respuesta inmunológico, y deben unirse a péptidos para ser reconocidos.
Los humanos tenemos como carrier a la seroalbúmina humana, que tiene un papel importante como
transportador.
En muchas ocasiones los antígenos son macromoléculas complejas, con distintas regiones (como la hemoglobina).
- Las moléculas pequeñas antigénicas reciben el nombre de haptenos.
- Las moléculas de mayor tamaño con las que se conjugan se denominan carrier.
Inmunología Grado en Biotecnología 1
, Ileana Serra Riccardi
Cada una de las regiones del antígeno que puede ser reconocida se denomina epítopo o determinante antigénico.
Nota: los haptenos por si solos no son capaces de generar una respuesta inmunológica, pero eso no significa que no puedan ser
reconocidos. Para que tenga lugar una respuesta es necesario que el hapteno este unido a un carrier .
B. Los anticuerpos están en la fracción γ-globulina del suero
Los anticuerpos se denominan inmunoglobulinas o γ-globulinas. Se denominan globulinas porque son proteínas
globulares y gamma porque, al hacer un electroferograma de las proteínas del plasma, los anticuerpos están en la
región γ.
Esta fracción γ es la única fracción que, en condiciones normales, puede
cambiar su concentración en caso de que un individuo esté
respondiendo, por ejemplo, a una infección.
Observamos también en el electroferograma que la fracción
correspondiente a la albúmina es más estrecha que la de las γ-
globulinas. Esto es porque dentro de la fracción de las gammaglobulinas
tenemos distintas formas moleculares.
C. Localización de células productoras de anticuerpos
Un individuo adulto produce 2-3g de Ab/día
▪ 2/3 IgA: gastrointestinal, vías respiratorias
(mucosas). Si no hacemos biopsias y solo
utilizamos suero, cuyo componente principal es la
IgG, puede pasarnos desapercibida.
▪ 1/3 IgG: suero, IgG también a mucosas. Aunque la
IgG está presente en el suero, también podemos
encontrarla en mucosas, y en la leche materna. La
vida media de la IgG son aproximadamente 3
semanas (aunque esto puede variar).
Los anticuerpos de tipo IgA se producen principalmente en
las mucosas, por lo que son poco transportados
(producción local).
Los anticuerpos IgG son producidos en órganos linfoides primarios y secundarios, y de aquí difunden a la circulación
y van a cualquier parte (distribución sistémica).
16.2. ESTRUCTURA DE UN ANTICUERPO (AB)
Podemos distinguir dos regiones dentro de un anticuerpo:
- Región Fc (fragmento cristalizable o constante): es la región formada
por los extremos C-terminal de las cadenas pesadas, y es la
responsable de las funciones efectoras, es decir, de que otros
componentes inmunológicos hagan que el anticuerpo sea capaz de
actuar. Así, podemos tener un número limitado de moléculas
capaces de reconocer esta región constante.
Inmunología Grado en Biotecnología 2
, Ileana Serra Riccardi
- Región de reconocimiento del antígeno, que se corresponde con la región N-terminal de las cadenas
pesadas y la cadena ligera en general. Cada anticuerpo tiene dos de estas regiones. Corresponden a la zona
específica de reconocimiento de la antígeno, y es que le da la variabilidad al anticuerpo.
Podemos separar las cuatro cadenas polipeptídicas en un medio reductor si se impide que los puentes disulfuro se
vuelvan a generar. Además, también hay enzimas, como la papaína y la pepsina, que escinden los anticuerpos en
distintas moléculas de forma que conservan la capacidad de interacción con el antígeno. Esto es debido a que hay
puentes disulfuro intercatenarios que mantienen la estructura cuaternaria.
- La papaína separa después de los puentes disulfuro de las cadenas pesadas, generando dos fragmentos Fab
independientes y libres.
- La pepsina rompe por debajo del puente disulfuro, generando un fragmento que posee los dos Fab juntos.
Los anticuerpos son proteínas cuaternarias formadas por cuatro cadenas polipeptídicas: dos más largas (H -heavy-) y
dos más cortas (L -ligeras-).
o Cadenas ligeras: Kappa (K) y Lambda(A)
La ratio de los dos tipos varía entre especies.
- Ratón: ratio de K 20:1
- Humanos: ratio de K 2:1
- Ganado: ratio de K 1:20
o Cadenas pesadas: determinan la clase o isotipo de
Ig. Hay cinco clases o isotipos principales de cadenas
pesadas, y algunas de ellas tienen a su vez subtipos, lo
que determina la actividad funcional de una
inmunoglobulina.
ϒ (IgG), µ (IgM), α (IgA), δ (IgD), ϵ (IgE)
En cuanto a la cadena lineal de aminoácidos, la parte N-terminal se encuentra en la región variable y la parte C-
terminal en la región constante.
El número de aminoácidos que forman el anticuerpo está comprendido entre 200-450 (normalmente la cadena
pesada es el doble de la cadena ligera). Cada una de las “cajitas” del dibujo corresponde a dominios Ig-like (dominios
Inmunología Grado en Biotecnología 3
, Ileana Serra Riccardi
característicos de las proteínas de secreción). Estos dominios se encuentran estabilizados por puentes disulfuro
intracatenarios.
CHO: regiones donde hay carbohidratos (de glicosilación).
Además de las regiones Ig-like, en la cadena pesada hay una región que
se denomina Hinge (bisagra) que confiere cierta movilidad estructural
al anticuerpo. La movilidad permite que el anticuerpo posea cierta
flexibilidad y además es importante para entender como el anticuerpo
reacciona con su ligando. La bisagra permite que el anticuerpo se acople a
los determinantes antigénicos y permite la formación de
inmunocomplejos (importante para la eliminación de
antígenos, como las toxinas).
A. Dominio Ig-like
A cada uno de estos dominios se le atribuye una
letra inicial para poder determinar su posición dentro
de la molécula. Todos los dominios que pertenecen a la
cadena ligera tienen el subíndice L y todos los que
pertenecen a la cadena pesada tienen el subíndice H.
La parte que reconoce el antígeno es la parte
variable, por lo que la parte N-terminal de la cadena
ligera es la región variable y la parte C-terminal de la
cadena ligera es la región constante.
La cadena pesada, al ser el doble de la cadena ligera,
tiene 3 regiones constantes: la 1 es la más cercana a la
parte N-terminal y la 3 la que se encuentra más cerca
de la parte C-terminal.
El dominio Ig-like es el dominio que se repite, el cual se
caracteriza por estar constituido por hojas β
antiparalelas. Las estructuras que unen las hojas β se
denominan loops y son muy importantes.
B.
Anticuerpos secretados o de membrana
Inmunología Grado en Biotecnología 4
