Cosa sono gli anticorpi e cosa sono gli antigeni?
Gli anticorpi sono grandi glicoproteine note anche come immunoglobuline (Ig) che sono prodotte, superficie cellulare espressa e secreta da cellule immunitarie, in particolare linfociti B. Gli anticorpi riconoscono i microrganismi invasori estranei legandosi specificamente alle proteine o agli antigeni di un agente patogeno, facilitando la loro neutralizzazione e distruzione. Gli antigeni sono classicamente definiti come qualsiasi sostanza estranea che suscita una risposta immunitaria. La specificità anticorpale per un dato antigene è sottolineata dalla sua struttura unica, che consente il legame dell’antigene con alta precisione. Poiché gli anticorpi sono altamente specifici, servono come strumenti molto utili nella ricerca scientifica per chiarire la posizione, l’abbondanza e la funzione delle proteine nei sistemi biologici dinamici.
Da dove provengono gli anticorpi?
Il ruolo principale del sistema immunitario è quello di conferire protezione da agenti patogeni estranei / infettivi e lesioni tissutali. Consiste di due rami principali: immunità innata (non specifica) e adattativa (acquisita). La produzione e la secrezione di anticorpi dipendono dalle cellule appartenenti al ramo dell’immunità adattativa.
Il sistema immunitario innato
- si basa su barriere fisiche (ad esempio, strato di muco, epitelio intatto e ciglia che battono) e barriere chimiche (ad esempio, peptidi antimicrobici, pH basso ed enzimi idrolitici) per prevenire infezioni e lesioni.
- Fornisce una rapida risposta generica o non specifica agli antigeni patogeni o derivati dal danno, comunemente indicati come modelli molecolari associati al patogeno (PAMPs) e modelli molecolari associati al danno (DAMPS). Queste risposte sono mediate dalle interazioni con i recettori Toll-like (TLR).
- Coinvolge risposte solubili (ad esempio, citochine/chemochine e fattori del complemento) e cellulari (ad esempio, fagocitiche, killer e cellule che presentano antigene).
Sistema immunitario adattivo
- Fornisce una risposta immunitaria patogeno-specifica attraverso l’attivazione dei recettori dei linfociti (recettori delle cellule T e recettori dell’antigene delle cellule B).
- Coinvolge risposte cellulari mediate da linfociti T effettori e anticorpi prodotti dai linfociti B.
- Si traduce in memoria immunitaria a antigeni specifici che possono essere richiamati dopo la riesposizione per una risposta più rapida ed efficace.
Produzione di anticorpi da parte del sistema immunitario adattivo
Il sistema immunitario adattivo si è evoluto per generare risposte ottimizzate ai patogeni e ad altre sostanze estranee. I principali effettori delle risposte immunitarie cellulari e umorali adattive sono i linfociti T e B, rispettivamente. I linfociti B si sviluppano da cellule staminali ematopoietiche nel midollo osseo che danno origine a cellule B immature che esprimono IgM. Dopo la migrazione alla milza, le cellule B immature si differenziano ulteriormente in cellule B mature o naïve che esprimono sia i tipi di immunoglobuline legate alla membrana IgM che IgD. Le cellule B mature circolano perifericamente attraverso il sistema linfatico dove interagiscono con antigeni estranei. Una volta che una cellula B naïve incontra un antigene, la sua attivazione può dare origine a una cellula B del plasma o a una cellula B della memoria. Le cellule B della memoria hanno anticorpi legati alla superficie, mentre le cellule B del plasma secernono anticorpi specifici per l’antigene attivante. Le cellule B di memoria si attivano rapidamente dopo la riesposizione allo stesso antigene fornendo una risposta più rapida ed efficace.
Qual è il tipo di anticorpo o immunoglobulina?
Struttura anticorpale
Tutti gli anticorpi condividono la stessa struttura di base che consiste di quattro catene polipeptidiche, due catene leggere (catene L) e due catene pesanti (catene H), tenute insieme da legami disolfuro. Queste quattro catene polipeptidiche formano una molecola simmetrica comunemente raffigurata come avente una forma a ” Y ” e composta da due metà identiche, ciascuna con siti di legame dell’antigene identici. Sulla base della variabilità della sequenza aminoacidica, due regioni principali (variabile e costante) sono identificabili all’interno di ciascuna catena polipeptidica anticorpale. Queste regioni sono comunemente raffigurate come luce variabile (VL), luce costante (CL), variabile pesante (VH) e costante pesante (CH). Gli anticorpi differiscono la maggior parte nella loro sequenza aminoacidica alle loro regioni variabili che sottolineano la loro specificità dell’antigene. I siti di legame dell’antigene sono formati dai terminali amminici o dalle regioni variabili delle catene pesanti (VH) e leggere (VL).
La regione di legame con l’antigene del frammento o Fab è formata dalla catena leggera completa (VL e CL) e dalla regione variabile completa (VH) della catena pesante e da una porzione della sua regione costante (CH). La regione cristallizzabile frammento o Fc consiste solo di catene pesanti costanti (CH).
Classe anticorpale
Le molecole anticorpali hanno uno dei due tipi di catena leggera, lambda (λ) o kappa (κ). Il tipo della catena leggera dell’anticorpo non è associato con le differenze nella funzione dell’anticorpo oltre la trasmissione della specificità dell’antigene. Al contrario, la composizione a catena pesante di un anticorpo determina varie proprietà funzionali come la sua interazione con altre proteine (legame del recettore Fc), l’attivazione del complemento, l’avidità e l’emivita. Le principali classi di catene pesanti nei mammiferi sono m, d, g, a ed e, che determinano rispettivamente le classi di anticorpi o isotipi IgM, IgD, IgG, IgA e IgE. L’IgM è il principale isotipo anticorpale presente durante una risposta immunitaria primaria. L’isotipo anticorpale IgG predomina durante le risposte immunitarie secondarie ed è l’anticorpo circolante più comune nel sistema immunitario. Gli isotipi anticorpali differiscono per struttura e funzioni immunologiche.
| Classe di Anticorpi | Classe di Catena Pesante | Peso Molecolare (kDa) | % Totale di Anticorpi Sierici | Proprietà Funzionali |
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µ (mu) | 900 | 6 |
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γ (gamma) | 150 | 80 |
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α (alpha) | 385 | 13 |
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ε (epsilon) | 200 | 0.002 |
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δ (delta) | 180 | 1 |
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di Anticorpi: Interazioni dell’antigene dell’anticorpo
Meccanismi di azione dell’anticorpo
La funzione di un anticorpo nel sistema immunitario è specificamente legare ed eliminare le particelle estranee. Gli anticorpi possono rimuovere antigeni estranei attraverso diversi meccanismi.
Neutralizzazione-Il legame anticorpale serve a neutralizzare le particelle estranee impedendo l’interazione con le cellule e il conseguente danno cellulare e invasione.
Opsonizzazione – Gli anticorpi possono agire come tag che reclutano mediatori cellulari immunitari per eliminare le sostanze estranee attraverso la fagocitosi.
Gli anticorpi del complemento possono rivestire particelle estranee e attivare il sistema del complemento portando alla lisi diretta della sostanza estranea o inducendo ulteriormente la sua opsonizzazione.
Qual è la differenza tra affinità anticorpale e avidità?
Gli anticorpi si legano reversibilmente a regioni o epitopi unici all’interno di antigeni specifici attraverso deboli interazioni non covalenti che includono legami idrogeno, ionici, idrofobici e Van der Waals. La forza o l’affinità del legame anticorpale è determinata dalla forza netta delle interazioni deboli tra un singolo sito di legame anticorpale e il suo epitopo.
Gli antigeni possono essere multivalenti, il che si riferisce alla presenza di diversi epitopi identici per antigene. Gli antigeni multivalenti possono interagire con più siti di legame anticorpale. Per ogni molecola anticorpale data la sua avidità è definita dalla forza netta di tutte le interazioni con un antigene. Anticorpi come IgG, IgE e IgD legano i loro epitopi con maggiore affinità rispetto agli anticorpi IgM. Tuttavia, ogni molecola di IgM può interagire con fino a dieci epitopi per antigene e quindi avere una maggiore avidità. A causa dell’alta affinità, l’isotipo dell’anticorpo IgG è il tipo più comune di anticorpo utilizzato nei metodi di biologia molecolare e cellulare.
In che modo gli anticorpi policlonali e monoclonali sono diversi?
Durante una risposta immunitaria a una sostanza estranea, l’attivazione delle cellule B porta alla loro espansione e formazione di cellule B plasmatiche che secernono anticorpi specifici per antigene. Tuttavia, gli antigeni sono strutturalmente complessi e sono costituiti da più determinanti antigenici o epitopi. In ogni dato antigene, una cellula B riconoscerà uno di una moltitudine di epitopi e diversi cloni di cellule B secerneranno anticorpi specifici per diversi epitopi all’interno dello stesso antigene. Gli anticorpi secreti dalle cellule B dello stesso clone sono anticorpi monoclonali in quanto si legano specificamente allo stesso epitopo. Tuttavia, la risposta umorale globale contiene gli anticorpi secernuti dai tipi multipli del clone delle cellule B ed è naturalmente policlonale. Gli anticorpi secernuti dalle cellule B si trovano prevalentemente nella frazione sierica del sangue e il siero contenente anticorpi antigene-specifici viene spesso definito antisiero.
Gli anticorpi monoclonali e policlonali sono potenti strumenti che facilitano l’analisi di processi biologici complessi. Diversi vantaggi e svantaggi sono associati a ciascun tipo di anticorpo se usato come strumento di biologia molecolare.
Come scegliere tra anticorpo policlonale vs monoclonale
Selezionare riferimenti
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