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24.4: Struttura degli anticorpi
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24.4: Struttura degli anticorpi

Panoramica

Gli anticorpi, noti anche come immunoglobuine (Ig), sono attori essenziali del sistema immunitario adattivo. Queste proteine leganti l'antigene sono prodotte dalle cellule B e costituiscono il 20% del plasma sanguigno totale in base al peso. Nei mammiferi, gli anticorpi rientrano in cinque classi diverse, ognuna delle quali suscita una risposta biologica diversa dopo il legame dell'antigene.

La struttura a forma di Y degli anticorpi è costituita da quattro catene di polipeptidi

Gli anticorpi sono costituiti da quattro catene di polipeptidi: due catene pesanti identiche di circa 440 aminoacidi ciascuna, e due catene leggere identiche composte da circa 220 aminoacidi ciascuno. Queste catene sono disposte in una struttura a forma di Y che è tenuta insieme da una combinazione di legami disulfidi covalenti e legami non covalenti. Inoltre, la maggior parte degli anticorpi trasporta residui di zucchero. Il processo di aggiunta di catene laterali di zucchero a una proteina è chiamato glicosilazione.

Le sottounità di un anticorpo hanno funzioni diverse

Sia la catena leggera che la catena pesante contribuiscono al sito di rilegatura dell'antigene su ciascuna delle punte della struttura Y. Questi 110-130 aminoacidi sono altamente variabili per consentire il riconoscimento di un numero quasi illimitato di antigeni. Questa regione è anche chiamata regione variabile e fa parte del frammento di associazione dell'antigene.

Ogni braccio dell'unità a forma di Y porta un sito di rilegatura dell'antigene identico. Gli anticorpi possono incrociare gli antigeni: quando un braccio si lega a un antigene e l'altro braccio si lega a un secondo antigene strutturalmente identico. Il collegamento incrociato è facilitato dalla regione di cerniera flessibile che collega i bracci dell'anticorpo allo stelo e consente distanze variabili tra i siti di legame dell'antigene. Grandi reticoli di antigeni interconnessi vengono successivamente inghiottiti più rapidamente e facilmente dai macrofagi, rimuovendo grandi quantità di antigene contemporaneamente.

La regione staminale dell'anticorpo è anche chiamata regione cristallizzabile del frammento (Fc) e determina la funzione effettrice dell'anticorpo. Attraverso il dominio Fc, l'anticorpo può interagire con i recettori Fc su altre cellule immunitarie, come cellule B, macrofagi e mastociti. La regione del Fc è spesso glicosylatata, ostacolando o consentendo l'accesso al recettore Fc. L'alterazione dello stato di glicosilazione dell'anticorpo, quindi, consente una rapida modulazione della funzione dell'anticorpo.

I mammiferi hanno cinque classi di anticorpi

Gli anticorpi sono classificati in base al numero di strutture a forma di Y e al tipo di catene pesanti. Gli anticorpi della classe IgD, IgE e IgG hanno un'unica struttura a forma di Y, fornendo due siti di legame antigene identici alle punte delle loro braccia. In termini più scientifici: hanno una valenza di due. IgD, IgE e IgG differiscono, tuttavia, nella composizione dei legami disulfide e non covalenti tra le loro due catene pesanti. IgA può verificarsi come un monomero o come un dimero, simile a due Y che sono uniti alla loro base. Come dimero, IgA ha quattro siti di legame antigene identici, una valenza di quattro. IgM può verificarsi come un monomero, ma è più spesso incontrato come un pentamero, dandogli una valenza di 10.

Le cinque classi di anticorpi attivano diverse funzioni immunitarie

Gli anticorpi IgG sono le molecole di anticorpi più abbondanti nel sangue e vengono secreti in grandi volumi quando viene rilevato per la seconda volta un agente patogeno specifico. Gli Igs contribuiscono all'eliminazione degli agenti patogeni in diversi modi. Opsonizzano agenti patogeni per innescare la fagocitosi da macrofagi o neutrofili. L'attività di queste cellule fagocitiche è potenziata dal sistema di complemento, una cascata di proteine enzimatiche. Il sistema di complemento è di per sé innescato da IgG. Inoltre, gli IgG sono gli unici anticorpi che possono attraversare la placenta dalla madre al feto. Essi sono anche secreti nel latte della madre, offrendo così l'immunità passiva che protegge il bambino dalle infezioni.

IgA protegge le superfici mucose come le vie gastrointestinali, respiratorie e urogenitali. Neutralizza soprattutto i batteri, impedendo il loro movimento attraverso gli epitelia. IgA è anche secreto in muco, lacrime, saliva, e colostro (la secrezione ricca di anticorpi del seno di una madre per i primi giorni dopo il parto). IgA si verifica come un dimero quando viene secreto e come un monomero nei fluidi corporei.

I monomeri della classe IgM sono i primi ad apparire sulle cellule B ingenui. Gli IGM sono la classe principale di anticorpi che vengono secreti dalle cellule B in risposta alla prima esposizione a un antigene, la risposta anticorpale primaria. Quando un antigene si lega a una molecola IgM, attiva il sistema di complemento e neutralizza gli agenti patogeni.

Le funzioni degli anticorpi IgD non sono ben comprese, ma sembrano assomigliare a quelle dell'Igm.

IgE è difficile da studiare a causa dei loro bassi livelli nei fluidi corporei e sono per lo più noti per il loro impatto negativo sul benessere umano: allergie. Durante una reazione allergica, IgE si lega al suo antigene cognato. Successivamente, la regione Fc di IgE si lega ai mastociti e ai basofildi, un tipo di globuli bianchi. L'interazione di IgE e il recettore Fc sulla superficie cellulare suscita il rilascio di istamine e interleuchine, che a sua volta provoca sintomi allergici come starnuti e prurito.

Gli anticorpi per la ricerca, la diagnostica e la terapia sono prodotti negli animali

Gli anticorpi sono uno strumento importante in molte discipline di ricerca, nonché nella diagnosi, e talvolta nel trattamento della malattia. Per produrre anticorpi, un antigene viene iniettato in un allevamento o animale da laboratorio, spesso conigli, polli, criceti o capre, e viene successivamente isolato dal sangue dell'animale.


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Antibody Immunoglobulins Humoral Immune Response Foreign Antigens Y-shape Structure Heavy Chains Light Chains Variable Domains Antigens Binding Constant Region Immunological Mechanism Of Action Immunoglobulin E Allergen Cat Dander Adaptive Immune System B Cells Blood Plasma Antigen-binding Proteins

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