estructura y características de las inmunoglobulinas g de los

Sistema de Revisiones en Investigación
Veterinaria de San Marcos
ESTRUCTURA Y
CARACTERÍSTICAS DE LAS
INMUNOGLOBULINAS G DE LOS
CAMÉLIDOS
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA - 2011
Autor:
Antonio Herrera Rosalino
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Facultad de Medicina Veterinaria
TABLA DE CONTENIDO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
PRESENTACIÓN ...................................................................................................... 2
LAS INMUNOGLOBULINAS G DE LOS CAMÉLIDOS ...................................... 3
ESTRUCTURA DE LAS INMUNOGLOBULINAS G DE LOS CAMÉLIDOS ..... 3
CARACTERÍSTICAS DE LAS INMUNOGLOBULINAS G DE LOS
CAMÉLIDOS............................................................................................................. 6
CONCLUSIONES ..................................................................................................... 8
LITERATURA CITADA ........................................................................................... 8
Postgrado – Autor: Antonio Herrera Rosalino
ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS DE LAS
INMUNOGLOBULINAS G DE LOS CAMÉLIDOS
Antonio Herrera Rosalino ([email protected])
1. PRESENTACIÓN
camélidos. Hasta el momento se han
Los camélidos son los únicos
mamíferos
conocidos
que
producen
identificado dos tipos de IgG de cadenas
pesadas, los cuales
se diferencian
isotipos de inmunoglobulinas G (IgG)
estructuralmente y se les denomina:
funcionales que no poseen cadenas
IgG2 e IgG3. Actualmente, los dominios
livianas en su estructura, por lo que
de unión a antígeno de estos HCAb,
estas
conocidos
inmunoglobulinas
están
como
los
VHH
o
más
constituidas solamente por dos cadenas
comúnmente
como
los
pesadas. El término de anticuerpos de
“nanoanticuerpos”
vienen
cadenas pesadas (HCAb, siglas en
utilizados ampliamente en biotecnología,
inglés) ha sido asignado a estos isotipos
debido a su fácil expresión en vectores,
de IgG no convencionales.
alta estabilidad al calor y eficiente
siendo
biodistribución tisular.
En el presente artículo se realiza
Palabras
clave:
Camélidos,
una breve revisión sobre la estructura y
inmunoglobulinas G, nanoanticuerpos,
las características de las IgG de los
biotecnología
Postgrado – Autor: Antonio Herrera Rosalino
2. LAS INMUNOGLOBULINAS G DE
LOS CAMÉLIDOS
Las
IgG
Actualmente, tres subclases de
IgG
son
han
sido identificadas
en
los
glicoproteínas
camélidos y se les denomina como:
heterotetraméricas las cuales consisten
IgG1, IgG2 e IgG3 (Wernery, 2001).
en dos cadenas pesadas (H) y dos
Estos isotipos se han identificado de
cadenas livianas (L) y son consideradas
acuerdo a su patrón de unión con la
como el principal componente de la
proteína A y G (Rahbarizadeh et al.,
inmunidad humoral (De Simone et al.,
2005). Considerando esto, IgG1 e IgG3
2006). Sin embargo, Hamers-Casterman
se unen a las dos proteínas, mientras la
et al. (1993) demostraron por primera
IgG2 sólo se une a la proteína A (De
vez que el suero de los camélidos
Genst et al., 2006).
contenía un anticuerpo funcional carente
de las cadenas L. Estos anticuerpos
3. ESTRUCTURA DE LAS
sólo han sido observados en todas las
INMUNOGLOBULINAS G DE LOS
especies
CAMÉLIDOS
de
camélidos,
los
cuales
pertenecen a la familia Camelidae, única
Las IgG convencionales (IgG1)
suborden
poseen dos cadenas livianas y dos
Tylopoda, el cual está taxonómicamente
pesadas. Las cadenas pesadas poseen
junto con los subórdenes Ruminantia y
una región variable (VH) y regiones
Suiformes en el orden Artiodactyla
constantes
(Nguyen et al., 2001).
cadenas livianas contienen una región
familia
sobreviviente
del
CH1,
CH2
y
CH3.
Las
variable (VL) y una región constante
Postgrado – Autor: Antonio Herrera Rosalino
(CL) (Figura 1). Los sitios de unión de
(Muyldermans y Lauwereys, 1999); y las
antígeno
regiones
IgG con 12 aminoácidos en esta misma
variables de las cadenas pesadas y
región, constituyen las IgG3 (Nguyen et
livianas, y contienen tres curvaturas
al., 2001). Adicionalmente, los isotipos
denominadas regiones determinantes
de HCAbs constituyen alrededor del
de complementariedad (CDR) (Zafir-
50% de IgG séricas compatibles con un
Lavie et al., 2007). De otro lado, las IgG
rol significativo en la inmunidad de los
no convencionales de los camélidos
camélidos (Daley et al., 2007).
comprenden
las
(IgG2 e IgG3) no poseen cadenas
Los VHH están conformados con
livianas, ni la región CH1; sin embargo,
un
sus VH mejor conocidos como VHHH,
hidrofílicos
que
también poseen tres CDR (Figura 2)
anticuerpos
convencionales
(Harmsen y De Haard, 2007).
Lefranc, 2006; Muyldermans et al.,
mayor
número
de
los
aminoácidos
VH
de
(Wu
los
y
2009). Por lo que, esto les permite
Diferentes
subtipos
de
IgG1
poseer ventajas biotecnológicas junto
(IgG1a e IgG1b) e IgG2 (IgG2a, IgG2b e
con
IgG2c) han sido clasificados de acuerdo
reconocimiento de epítopes, la alta
a las variaciones en la secuencia de
afinidad, la alta solubilidad, la gran
aminoácidos en la región bisagra (De
estabilidad y la expresión en bacterias y
Simone et al., 2008). En consecuencia,
levaduras; por ello los VHH se han
las IgG con 35 aminoácidos de longitud
convertido en herramientas interesantes
en esta región, corresponden a las IgG2
para muchas aplicaciones incluyendo el
Postgrado – Autor: Antonio Herrera Rosalino
su
pequeño
tamaño,
el
diagnóstico y la terapéutica (Ghassabeh
activación
et al., 2010). Por ejemplo, los VHH son
(Ghassabeh, 2010), citotoxicidad celular
solubles
bajo
dependiente de anticuerpos (ADCC)
condiciones extremas de bajo pH y altas
(Harmsen y De Haard, 2007); y aumenta
temperaturas (De Simone et al., 2006).
también
y
estables
incluso
El dominio CH2 de los HCAb
contienen secuencias que les permiten
de
la
vida
las
células
media
de
NK
estas
inmunoglobulinas, rescatándolas de una
vía degradativa (Ghassabeh, 2010).
realizar funciones efectoras tal como los
anticuerpos convencionales, sugiriendo
Figura 1.
que los HCAb también ejercen las
esquemática de la estructura de la
funciones
clásicas
inmunoglobulina G convencional (IgG1)
(Ghassabeh et al., 2010). Entre éstas
y las inmunoglobulinas de cadenas
funciones
pesadas (IgG2 e IgG3) de los camélidos
efectoras
efectoras
se
pueden
mencionar: la activación de la citólisis
Fuente:
por la vía del complemento (CDC),
Postgrado – Autor: Antonio Herrera Rosalino
Representación
Wernery, 2001
Figura 2.
La curvatura extendida del CDR3
Representación
provee un aumento en la superficie de
esquemática de la estructura de los
unión de antígeno para compensar la
dominios variables
pérdida del VL, y coincidentemente, esta
pesadas de las inmunoglobulinas G de
curvatura contiene muchas regiones
los
hipervariables que contribuye a la alta
inmunoglobulinas G convencionales (B).
afinidad de los HCAb frente a los
VHH, dominio variable de la cadena
antígenos (Figura 2) (Wesolowski et al.,
pesada de los HCAb; VH, dominio
2009). Además, este CDR3 contribuye a
variable
que los nanoanticuerpos interactúen con
determinación complementaria
sitios antigénicos que usualmente no
Fuente:
son
accesibles
a
los
camélidos
pesado;
de las cadenas
(A)
CDR,
y
de
región
las
de
Wernery, 2001
anticuerpos
convencionales tales como los sitios
4. CARACTERÍSTICAS DE LAS
activos de enzimas (Teh y Kavanagh,
INMUNOGLOBULINAS G DE LOS
2009).
CAMÉLIDOS
La ausencia del dominio CH1 en
los HCAb normalmente resultará en una
reducción de la envergadura entre los
A
B
sitios de unión y por lo tanto una
disminución en la capacidad de unión.
Aparentemente, en los camélidos, esto
Postgrado – Autor: Antonio Herrera Rosalino
está compensado por una diversidad en
anticuerpos
los isotipos de los HCAb los cuales
algunas excepciones. Las cadenas H de
presentan
las
los HCAb poseen un peso molecular
secuencias de la región bisagra, los que
más bajo que las IgGs convencionales
son lo suficientemente largos
para
debido a la ausencia del dominio CH1.
compensar completamente la falta del
Además, estando desprovistas de las
dominio CH1 (Pastoret et al., 1998).
cadenas L, la estructura no cubierta de
una
variedad
en
convencionales
salvo
las HCAb permite que tengan una mejor
La ventaja biológica de los HCAb
permeabilidad tisular y unión a los
parece consistir en el hecho de que han
epítopes que son inaccesibles a sus
ampliado el espectro de antígenos sobre
contrapartes
los cuales pueden actuar (Medina et al.,
Adicionalmente, los dominios VHH de
2004). Además, los HCAb evolucionaron
los HCAb son expresados fácilmente en
naturalmente
la
sistemas bacterianos y de levaduras,
especificidad de unión al antígeno y alta
por lo que vienen siendo utilizados como
afinidad para tres CDR únicamente, en
herramientas en biotecnología (Daley et
vez de los seis CDR que ocurren en los
al., 2007).
anticuerpos convencionales (Revets et
Los
para
conferir
al., 2005).
debido
convencionales.
VHH
a
o
nanoanticuerpos
las
características
mencionadas han sido utilizados como
Las propiedades biofísicas de los
HCAb
son
consistentes
con
los
agentes de captura en la proteómica y
como
Postgrado – Autor: Antonio Herrera Rosalino
biosensores,
también
como
función
investigación y la biotecnología debido a
enzimática, además como inhibidores
su alta estabilidad, alta solubilidad,
de citoquinas proinflamatorias, como
reconocimiento
agentes terapeúticos anticancerígenos,
reconocidos
así
convencionales y alta capacidad de
inmunomoduladores
como
para
inmunoprotección
bacterias
de
proveer
por
epítopes
los
no
anticuerpos
virus
y
penetración tisular. Por lo tanto, los
parásitos
y
HCAb
contra
patógenos,
de
vienen
siendo
aplicados
en
toxinas, también en tratamientos orales
muchas áreas, en particular como una
contra
tracto
nueva forma terapéutica para la salud
como
humana y animal.
infecciones
gastrointestinal
y
del
finalmente
inmunoterapeúticos en el tratamiento de
enfermedades
neurológicas
(Teh
y
6. LITERATURA CITADA
1. Daley LP, Purdy SR, Davis WC
Kavanagh, 2009).
and
5. CONCLUSIONES
y
sus
2007.
JA.
Contribution of heavy-chain and
Desde el descubrimiento de los
HCAb
Appleton
dominios
VHH
conventional IgGs to the alpaca
immune
system
(nanoanticuerpos), el interés sobre sus
neonatal,
and
particulares
Immunol 178:B215.
características
se
ha
incrementado en las últimas décadas.
2. De
Genst
during
adult
E,
fetal,
life.
Saerens
J
D,
La utilidad de los nanoanticuerpos está
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