Las inmunoglobulinas son glicoproteinas que actuan como anticuerpos. Pueden encontrarse circulando en sangre, en las secreciones o unidas a la superficie de las membranas de los linfocitos B.
Las inmunoglobulinas se producen como respuesta a la deteccion de moleculas extranhas en nuestro cuerpo. Estas moleculas extranas que desencadenan la produccion de anticuerpos se denominan antigenos.
Las inmunoglobulinas circulantes aparecen en una electroforesis del plasma formando parte de la fraccion de las proteinas plasmaticas de las gamma globulinas.
Se distinguen diversos tipos de inmunoglobulinas: IgG, IgM, IgA, IgD e IgE. Desde el punto de vista estructural, todas ellas tienen en comun que su unidad basica esta formada por dos pares de cadenas peptidicas: un par de cadenas ligeras (cadenas L) con unos 220 aminoacidos cada una, y un par de cadenas pesadas (cadenas H) formadas por unos 440 aminoacidos cada una.
Estas cuatro cadenas estan ligadas por enlaces disulfuro entre residuos de cisteinas que forman parte de las cadenas peptidicas. Cada cadena L esta enlazada por este tipo de enlaces a una cadena H y cada cadena H esta ligada por ellos a una cadena L y a la otra cadena H.
El siguiente grafico muestra a las cadenas H en azul, a las cadenas L en verde y a los enlaces disulfuro entre las cadenas como lineas rojas (no se representan en el grafico otros enlaces disulfuro intracatenarios)
Observe tambien en el grafico que pueden distinguirse dos regiones o dominios diferentes en las cadenas L: VL y CL, mientras en las cadenas H pueden encontrarse 4 regiones: VH, CH1, CH2 y CH3. Cada una de esas regiones esta compuesta por 70 a 110 aminoacidos.
Las regiones o dominios V se denominan Variables: la secuencia de aminoacidos en esas regiones (las porciones amino terminales de las cadenas L y H) es altamente variable, y dentro de ellas, tanto en la cadena L como en la H, hay regiones hipervariables, los CDRs o regiones determinantes de complementareidad (Complementarity-determining regions) que forman los sitios de enlace con el antigeno que son complementarios a la topologia del antigeno especifico.
Este video (narrado en ingles) muestra la estructura de una tipica inmunoglobulina IgG.
Como pueden observer, hay dos sitios de enlace para antigenos en cada unidad (LH)2 . Cuando una unidad (LH)2 es hidrolizada con papaina, se liberan tres fragmentos: dos denominados Fab y uno llamado Fc.
Los fragmentos Fab contienen la estructura que es capaz de enlazarse al antigeno (Fab = Fragment antigen-binding), mientras el fragmento Fc (c significa cristalizable) no puede unirse al antigeno, pero contiene un sitio (o sitios) que se enlaza(n) a proteinas del complemento y que es expuesto cuando ocurre la interaccion entre el anticuerpo y el antigeno. La union antigeno:anticuerpo se realiza a traves de interacciones no covalentes (fuerzas de van der waals, puentes de hidrogeno, interacciones hidrofobicas) y produce cambios conformacionales similares a los observados en el mecanismo de ajuste inducido en la interaccion enzima:substrato. Ese efecto alosterico expone, en las regiones constantes de la cadena pesadas, sitios relacionados con la union y activacion de proteinas del sistema del complemento.
El sistema del complemento esta formado por al menos 11 proteinas diferentes que son activadas secuencialmente para asociarse a la membrana de la celula invasora y causar su lisis y muerte.
Otra function importante del sistema del complemento es el de generar opsoninas, proteinas que estimulan la fagocitosis de la celula o bacteria invasora por neutrofilos y macrofagos.
Ademas de activar al sistema del complemento, las regiones constantes de las cadenas pesadas definen la habilidad de la estructura basica (LH)2 de asociarse a otras unidades (LH)2 units y determinan la clase de inmunoglobulina, asi como su capacidad de atravesar la placenta confiriendo inmunizacion pasiva al feto.
Hay cuatro clases de cadenas pesadas: gamma, alfa, delta, epsilon y mu.
Estas cadenas difieren en el tipo de regiones constantes que cada una tiene; por ejemplo, las cadenas gamma son similares en sus regiones constantes, pero estas son diferentes a las regiones constantes de las otras clases de cadenas pesadas.
Las inmunoglobulinas que contienen cadenas gamma se denominan IgG. Las moleculas de IgG estan formadas por una unidad (LH)2 . Las Inmunoglobulinas G son las inmunoglobulinas mas abundantes en el suero (600-1800 mg/dL). Estas inmunoglobulinas promueven la facocitosis en el plasma y activan al sistema del complemento. Las IgG son el unico tipo de anticuerpos que puede cruzar la placenta.
Observe en el siguiente diagrama de una molecula de IgG las dos cadenas pesadas (en rojo y azul) y las dos ligeras (en verde y amarillo)
En el diagrama que se muestra a continuacion pueden observarse las regiones variables y constants de la igG asi como los enlaces disulfuro intercartenarios e intracatenarios presentes la estructura (LH)2.
Las inmunoglobulinas que contienen cadenas alfa se denominan IgA. Las IgA se encuentran principalmente en las secreciones mucosas, en las lagrimas, el colostro y la leche materna. Estas inmunoglobulinas son la defensa inicial de las mucosas contra los agentes patogenos. Ellas aparecen usualmente como dimeros de unidades (LH)2.
Las IgM contienen cadenas pesadas mu. Los anticuerpos tipo IgM se expresan en la superficie de los linfocitos B y se encuentran fundamentalmente en el plasma. Estos son los primeros anticuerpos producidos en cantidades signficativas contra un antigeno. Las IgM promueven la fagocitosis y activan al sistema del complemento. Aparecen usualmente como pentameros de unidades (LH)2 con sus cadenas pesadas unidas por un pequenho peptido.
Las Ig E contienen cadenas pesadas tipo epsilon. La IgE, un monomero (LH)2 , juega un importante papel en las reacciones alergicas y posiblemente en la defense contra infestaciones por algunos parasitos intestinales, ya que se encuentra aumentada en esas situaciones.
El papel fisiologico de las IgD (inmunoglobulinas con cadena pesada) se desconoce. Reconoce a los antigenos en los linfocitos B que no han sido expuestos. La estructura de las IgD corresponde tambien a un monomero (LH)2 .
En base al tipo de regiones constantes, las cadenas ligeras tambien se clasifican en dos subclases: Lambda y Kappa. Cada molecula de inmunoglobulina contiene cadenas kappa o cadenas lambda, pero no ambas.
En resumen, las inmunoglobulinas son proteinas que actuan como anticuerpos. Ambos terminos se usan indistintamente: inmunoglobulinas para expresar estructura y anticuerpos para expresar funcion. La estructura basica de las inmunoglobulinas es una unidad formada por dos cadenas ligeras y dos cadenas pesadas. Estas unidades contienen dominios variables y dominios constantes. Los dominios variables de las cadenas L y H son responsables de la union al antigeno, mientras que las regiones constantes de las cadenas pesadas son responsables de la activacion del complemento y de la capacidad de algunas de estas unidades de formar polimeros.
Una excelente revision sobre las inmunoglobulinas puede encontrarse aqui:
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