Interazione antigene-anticorpo

Domini immunoglobulinici catena leggera

Amino acid No. Variability Cytochromes C Variability of amino acids in related proteins Wu & Kabat 1970 Amino acid No. Variability Human Ig heavy chains

FR1FR2FR3FR4CDR2CDR3CDR1 Distinct regions of high variability and conservation led to the concept of a FRAMEWORK (FR), on which hypervariable regions were suspended. Framework and Hypervariable regions Amino acid No. Variability Most hypervariable regions coincided with antigen contact points - the COMPLEMENTARITY DETERMINING REGIONS (CDRs)

FR, frame region HV, hyper-variable region Variabilità degli aminoacidi nelle regioni V delle Ig

Le 3 regioni HV corrispondono ai 3 CDR Ciascun dominio VL e VH presenta 3 CDR I 3 CDR di ciascuna catena sono organizzati spazialmente in modo da costituire una superficie complementare all’antigene Complementary-Determing Regions CDRs

L & H chain folding to yield 3 CDR in each chain to form walls of ag binding groove

Hypervariable regions Hypervariable CDRs are located on loops at the end of the Fv regions

Space-filling model of (Fab) 2, viewed from above, illustrating the surface location of CDR loops Light chainsGreen and brown Heavy chainsCyan and blue CDRsYellow

The framework supports the hypervariable loops The framework forms a compact  barrel/sandwich with a hydrophobic core The hypervariable loops join, and are more flexible than, the  strands The sequences of the hypervariable loops are highly variable amongst antibodies of different specificities The variable sequences of the hypervariable loops influences the shape, hydrophobicity and charge at the tip of the antibody Variable amino acid sequence in the hypervariable loops accounts for the diversity of antigens that can be recognised by a repertoire of antibodies Hypervariable loops and framework: Summary

Antigens vary in size and complexity Protein: Influenza haemagglutinin Hapten 1,25-diidrossicolecalciferolo

Antibodies interact with antigens in a variety of ways Antigen inserts into a pocket in the antibody Antigen interacts with an extended antibody surface or a groove in the antibody surface

Gli antigeni possono legarsi in tasche, grondaie, superfici estese,..

Determinante “lineare” Epitopo continuo Determinante conformazionale Epitopo discontinuo

Coinvolte diverse forze in interazione antigene-anticorpo

Forza dell’interazione antigene-anticorpo Ciascuna interazione è relativamente debole – richiesto numero elevato di interazioni per avere un’interazione forte tra antigene e anticorpo Queste interazioni operano a distanza molto breve – mm = 1 angstrom, Å Una forte interazione Ag-Ab richiede quindi un elevato grado di complementarità tra Ag e Ab – sebbene singole interazioni possano contribuire maggiormente

Valenza e avidità nell’interazioni antigene-anticorpo

Avidità L’avidità degli anticorpi comprende l’affinità di siti di legame (Fab) multipli L’affinità di un sito di legame (Fab) non sempre riflette la reale forza dell’interazione Ag-Ab Quando antigeni complessi contenenti epitopi ripetuti interagiscono con anticorpi dotati di siti multipli di legame, l’interazione di una molecola di anticorpo con una molecola di antigene in un sito, aumenta la probabilità di reazione tra queste due molecole in un secondo sito La forza di queste interazioni multiple tra un anticorpo multivalente e l’antigene è detta avidità. Un’alta avidità può compensare una bassa affinità – le IgM hanno una bassa affinità (generalmente) ma un’elevata valenza (sono pentameriche)

Fine specificità degli anticorpi

Why do antibodies need an Fc region? Detect antigen Precipitate antigen Block the active sites of toxins or pathogen-associated molecules Block interactions between host and pathogen-associated molecules The (Fab) 2 fragment can - Inflammatory and effector functions associated with cells Inflammatory and effector functions of complement The trafficking of antigens into the antigen processing pathways but can not activate

Gli anticorpi eliminano l’antigene con tre meccanismi NEUTRALIZZAZIONE OPSONIZZAZIONE RECLUTAMENTO DI CELLULE ADCC ATTIVAZIONE (FISSAZIONE) DEL COMPLEMENTOa

OPSONIZZAZIONE batterio macrofago Fc  -R plasmacellula anticorpi Recettore per Fc

Electron micrographs of Antibodies and complement opsonising Epstein Barr Virus (EBV) Negatively stained EBV EBV coated with a corona of anti-EBV antibodies EBV coated with antibodies and activated complement components

ADCC- Citotossicità anticorpo mediata macrofago Enzimi litici Perforina TNF Granzimi Eosinofilo Neutrofilo Cellula NK Antigene Recettore per Fc Anticorpo

Effector mechanisms against extracellular pathogens COMPLEMENT Activation Bacteria in plasma Ab & COMPLEMENT + Phagocytosis binding Complement & Fc receptor Lysis Opsonisation

LE VIE DI ATTIVAZIONE DEL COMPLEMENTO

FUNZIONI DEL COMPLEMENTO LISIOPSONIZZAZIONE ATTIVAZONE INFIAMMAZIONE INSOLUBILIZZAZIONE IMMUNOCOMPLESSI

Antibody + complement- mediated damage to E. coli Healthy E. coli Electron micrographs of the effect of antibodies and complement upon bacteria

FUNZIONI DEL COMPLEMENTO LISIOPSONIZZAZIONE ATTIVAZONE INFIAMMAZIONE INSOLUBILIZZAZIONE IMMUNOCOMPLESSI

FUNZIONI DEL COMPLEMENTO LISIOPSONIZZAZIONE ATTIVAZONE INFIAMMAZIONE INSOLUBILIZZAZIONE IMMUNOCOMPLESSI

INSOLUBILIZZAZIONE DEGLI IMMUNOCOMPLESSI FUNZIONI DEL COMPLEMENTO LISIOPSONIZZAZIONE ATTIVAZONE INFIAMMAZIONE INSOLUBILIZZAZIONE IMMUNOCOMPLESSI

FISSAZIONE DEL COMPLEMENTO batterio profattori anafilotossine profattori anafilotossine macrofago Recettore per C3b lisi