M Inmunologia

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Medicina

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  • IntroduccinLa comprensin de las bases del recono-cimiento antignico por los linfocitos B yT especficos es clave para entender la res-puesta inmune. El sistema inmune gene-ra un vasto elenco de complejos recepto-res distintos, cuyos dominios variables lespermite reconocer todos los posibles agen-tes patgenos o antgenos. Por ello se diceque los repertorios de reconocimientos in-mune son completos.Estos receptores tambin poseen regio-nes invariantes con dominios constantesque estn involucradas en procesos deactivacin de las clulas que los expre-san, y provocan respuestas efectorascomo la fijacin de complemento, la op-soinizacin y otros mecanismos de de-fensa inmune.El receptor de antgeno de los linfocitos B(BCR) est compuesto por molculas deinmunoglobulina (Ig) ancladas en las su-perficie celular. Estas molculas tienen unaespecificacin idntica a los anticuerpossecretados por los linfocitos B despus desu activacin por el antgeno.Los linfocitos B activan la secrecin de anticuerpos tras ser estimulados por su an-tgeno especfico, al que reconocen pormedio de su receptor de membrana. Launin del antgeno al BCR es un paso cru-cial en la induccin de los linfocitos B aproliferar y diferenciarse en clulas se-cretoras de Igs. Un individuo puede pro-ducir cientos de millones de molculas di-ferentes de anticuerpos en sus respuestas

    inmunes, siendo cada una de ellas pro-ducto de slo dos genes.En este captulo se describirn las pro-piedades estructurales y funcionales de lasIgs y del BCR. Se explicar el especializa-do proceso gentico que genera la enor-me diversidad de anticuerpos a partir deun grupo muy limitado de genes, los me-canismos por los que la unin del antge-no al BCR sealiza los linfocitos B y la ad-quisicin de los receptores de antgenodurante el proceso del desarrollo del lina-je B humano, y su mutacin y edicin du-rante la respuesta inmune.

    Las inmunoglobulinas:dominios estructuralesy funcionales

    Los anticuerpos forman una familia de pro-tenas plasmticas conocida colectiva-mente como inmunoglobulinas. Las Igs estn constituidas por cuatro cadenas po-lipeptdicas, dos cadenas pesadas (H) y doscadenas ligeras (L). Son por tanto hetero-tetrmeros (H+L)2. Las dos cadenas pe-sadas estn unidas covalentemente por unpuente disulfuro y cada cadena H est uni-da a una cadena L a travs de otro puen-te disulfuro (fig. 1A)1.Las Igs tienen dos funciones separablesdesde el punto de vista de su estructura.Una es unir especficamente las molcu-las de antgeno para desarrollar una res-puesta inmune; la otra es reclutar otrasmolculas y clulas para destruir el ant-geno unido. Estas dos funciones estn es-tructuralmente separadas en la molculade Ig. El dominio que reconoce y une el

    antgeno se denomina regin variable (V).El dominio de la molcula de Ig que asu-me las funciones efectoras se denominaregin constante (C). Existen cinco clasesde isotipos de Igs (IgM, IgD, IgG, IgA eIgE) definidas por la regin constante desu cadena H ( m , d , g , a y e ). Sin embargo,existen slo dos clases de cadena L, kap-pa ( k ) y lambda ( l ).La estructura terciaria de las cadenas po-lipeptdicas de las Igs forma dominios globulares caractersticos que son com-partidos por muchas otras estructuras relevantes en el sistema inmune. A todasestas estructuras con dominios globularessemejantes a los de las Igs se les englo-ba en la llamada superfamilia de las inmunoglobulinas. Como se ve en la fi-gura 1A, la asociacin entre las cadenasH y L es tal que los dominios V respecti-vos (VH y VL) estn emparejados y lo mis-mo ocurre con los dominios constantesCH1 y CL.La variabilidad de secuencia a lo largo delos dominios V no est distribuida regu-larmente. Muchos aminocidos estn con-servados, particularmente aqullos im-portantes para el mantenimiento de laestructura de plegamiento del dominio.La distribucin de residuos variables pue-de establecerse a travs de un plot devariabilidad (fig. 1C). Tanto para las ca-

    denas H como para las L pueden identi-ficarse tres regiones de alta variabilidadde secuencia que se han denominado re-giones hipervariables (HV1, HV2 y HV3).Los segmentos de secuencia entre las re-giones hipervariables son relativamenteinvariantes y se denominan regiones flan-queantes (FR). Las regiones HV se en-cuentran alejadas en la secuencia lineal,pero quedan muy prximas cuando la se-cuencia se pliega para formar el dominioV tridimensional. Adems, cuando los do-minios VH y VL se emparejan, las regionesHV de cada dominio quedan muy prxi-mas creando un slo sitio hipervariableen el extremo del dominio V, que consti-tuye el sitio de unin al antgeno (fig. 1C).Las regiones HV tambin se denominanregiones determinantes de complemen-tariedad (CDR) porque forman una su-perficie complementaria al antgeno. Porotra parte, la secuencia del antgeno quees reconocida por el anticuerpo se deno-mina eptopo antignico.Es posible manipular la especificidad an-tignica de una molcula de Ig simple-mente cambiando sus CDR o regiones

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    RECEPTORES DEINMUNOGLOBULINASEN LINFOCITOS BY SUS PRECURSORESE. Sanz*,** y A. de la Hera*,**,****Departamento de Medicina. Universidad de Alcal. Alcal de Henares.**Unidad I+D Asociada al Consejo Superior de Investigaciones Cientficas.***Centro de Investigaciones Biolgicas. Madrid.

    Medicine 2000; 8(25): 1261-1270

  • hipervariables por ingeniera gentica. Uti-lizando tcnicas de Biologa Molecular sepueden injertar las secuencias corres-pondientes a los CDR de un anticuerpo de

    ratn especfico de un antgeno humano en los genes de un anticuerpo huma-no. Con estos anticuerpos humanizadosse reducen los efectos adversos de la

    reaccin inmunolgica provocada por ladiferencia de especies, como se ha hechocon anticuerpos anti-CD3 utilizados clni-camente.

    1262

    ENFERMEDADES DEL SISTEMA INMUNE (I)

    Iga IgbIga Igb

    IgDIgM

    B

    C-terminal

    Reginconstante

    C

    C

    C

    V

    VN-terminal

    Reginvariable

    A

    Sitios deunin de antgeno

    Regin V cadena ligera

    50

    40

    30

    20

    10

    0 20 40 60 80 100

    FR1 FR2 FR3

    Residuo

    HV1 HV2 HV3 FR4

    Vari

    abil

    idad

    N

    C

    N RegionesHV

    C

    C

    H

    CH1L

    L

    H2

    H3

    Fig. 1. Estructura de las molculas de Ig soluble y del receptor de membrana BCR/CD79.

  • El receptor B para antgeno (BCR):inmunoglobulinasy mdulos de transduccinparalela CD79

    Los linfocitos B activan la secrecin deIgs tras la unin del antgeno al BCR es-pecfico. El BCR es un complejo receptorconstituido por una Ig anclada a la mem-brana celular (mIg) y asociada a un he-terodmero formado por dos protenas, Ig ae Ig b (o CD79), unidas por un puente di-sulfuro (BCR/CD79, fig. 1B). CD79 sirve auna funcin homloga a CD3 en el com-plejo TCR/CD3 de las clulas T. PrimeroCD79a y CD79b son esenciales durante elensamblaje intracelular del complejo re-ceptor, las Igs y CD79 se tienen que aso-ciar para que el complejo pueda ser trans-portado a la superficie. Defectos en uno delos componentes pueden provocar la re-tencin del resto de las subunidades en elcitoplasma de las clulas. Segundo, las Igstienen colas citoplsmicas muy cortas, incapaces de transducir seales por s mismas al interior de las clulas, es el he-terodmero CD79 el encargado de la trans-duccin de seales de activacin/aner-gia/apoptosis despus de la unin BCR-an-tgeno, por ello se denomina mdulo detransduccin paralela. Estudios recientes de la estequiometra de estos mdulosCD79ab realizados por Michael Reth et alhan demostrado que existe uno por com-plejo BCR, y no dos como se especulabahasta ahora. Los complejos que contienenIgM o IgD que coexpresan la mayora delas clulas vrgenes de la sangre y rganoslinfoides perifricos son fsicamente inde-pendientes, es decir IgM e IgD forman par-te de complejos BCR distintos cada uno consu mdulo de transduccin paralela Ig a -Ig by no coexisten en un complejo nico, comotambin han demostrado esos autores.

    Genes deinmunoglobulinas:estructura, maquinariade recombinaciny mecanismosde generacin de diversidadDurante los tres primeros cuartos de estesiglo fue un misterio saber cmo los anti-cuerpos eran capaces de reconocer espe-

    cficamente cualquier estructura molecu-lar. El descubrimiento de que la secuen-cia de nucletidos de los genes determi-na la secuencia de las protenas aumentla expectativa, al ser, paradjicamente, mi-llones de veces mayor el nmero de re-giones variables de las protenas (anti-cuerpos) que el nmero total de genes delgenoma humano. El clonaje por el equipodel Premio Nobel Susumu Tonegawa delos genes que codifican las cadenas pesa-das y ligeras de las Igs ha demostrado queel repertorio de reconocimiento antigni-co se origina a partir de un nmero limi-tado de genes que generan diversidad atravs de un proceso de recombinacinsomtica, diversidad que posteriormentese complementa con un fenmeno de hi-permutacin somtica y de edicin de re-ceptores.Los dominios V de las Igs estn codifica-dos en vez de por un solo gen heredado,por la recombinacin de tres segmentosgnicos llamados variables (V), de diver-sidad (D) y de unin (J)2. Los loci gnicosde las cadenas de Igs en lneas germinal(tal como las heredamos de nuestros pa-dres a travs de las clulas germinales:vulos y espermatozoides) estn consti-tuidos por un nmero elevado de seg-mentos V, varios segmentos D y variossegmentos J. Durante la recombinacin so-mtica un segmento V de todos los dis-ponibles se une a uno de los segmentosD y a uno de los segmentos J (fig. 2A).La secuenciacin de esta regin del geno-ma humano se ha completado hace tiem-po y se conoce el mapa cromosmico deesta regin con precisin. Por ejemplo, enla cadena pesada el nmero de genes Ves 44 genes funcionales, agrupados en sie-te familias (se definen como miembros deuna familia los genes con ms de 70% deidentidad de secuencia), y 79 seudogenes,hay 27 minigenes D agrupados en cuatrogrupos D1-4, y e