Epítopos lineales y conformacionales
Las moléculas proteicas (por ejemplo, la mioglobina de cachalote) poseen dos tipos principales de epítopos que son reconocidos por el sistema inmunitario:
- Epítopos lineales (secuenciales). Representan una secuencia continua de aminoácidos en la cadena primaria de la proteína. En la molécula de mioglobina, estos incluyen las regiones 15–21, 56–62, 113–119 y 146–151. Su capacidad para unirse a anticuerpos depende en menor medida de la estructura terciaria general de la proteína.
- Epítopos conformacionales. Están formados por residuos de aminoácidos que en la secuencia lineal primaria se encuentran lejos unos de otros, pero se aproximan espacialmente cuando la proteína se pliega en una globula (estructura terciaria). En la mioglobina, dicho epítopo está formado por los residuos 83, 109, 144 y 145. El reconocimiento de estas regiones solo es posible si se conserva la conformación nativa de la proteína. Si la proteína se desnaturaliza, el epítopo conformacional se destruye irreversiblemente.
El papel de la estructura tridimensional en el ejemplo de la lisozima
La capacidad de un epítopo para actuar como blanco para los anticuerpos depende directamente de su estructura espacial. Un ejemplo clásico es la molécula de lisozima, en la cual el segmento de la cadena de aminoácidos 64–80 es un péptido inmunodominante.
En su estado natural (nativo), este fragmento forma un bucle que está fuertemente estabilizado por un enlace disulfuro (enlace SS). Si este péptido en bucle se aísla cuidadosamente de la molécula entera, conservando su estructura cerrada y el enlace SS, mantendrá plenamente su capacidad para interactuar con anticuerpos específicos.
Sin embargo, si se realiza una reducción química del enlace disulfuro, el bucle se desenredará, convirtiéndose en una cadena lineal ordinaria. Como resultado de esta alteración en la configuración espacial, el péptido pierde por completo su capacidad para unirse a los anticuerpos. El residuo en la posición 68 desempeña un papel clave en este determinante en bucle.
Configuración espacial y reactividad cruzada
Para un reconocimiento eficaz del antígeno, no solo es importante la secuencia estricta de aminoácidos, sino también la forma espacial general de la molécula. Esto se demuestra mediante el fenómeno de la reactividad cruzada.
Se observa una reacción cruzada entre haptenos (de diferente naturaleza química) y epítopos proteicos de anticuerpos antiidiotípicos (estos son «anticuerpos contra anticuerpos» que reconocen los idiotopos de los anticuerpos específicos para dichos haptenos). El mecanismo radica en que la configuración del sitio activo del anticuerpo es perfectamente complementaria tanto a la forma del inmunógeno original como a la forma del antiidiotopo.
Conclusión: El epítopo y el antiidiotopo no son en absoluto idénticos en su estructura química, pero su configuración espacial es sumamente similar. Es precisamente esta similitud de formas la que garantiza la reacción cruzada.
Métodos de estudio y predicción de determinantes conformacionales
Estudiar los epítopos conformacionales es difícil: los métodos clásicos utilizados para haptenos y determinantes lineales no funcionan aquí. Si un determinante conformacional se extrae de forma aislada de la molécula entera, cambia inmediatamente su estructura y pierde su reactividad.
Por lo tanto, para el análisis se utiliza una selección de proteínas enteras que difieren únicamente en sustituciones individuales de aminoácidos (se toman especies emparentadas, líneas celulares mutantes o se sintetizan artificialmente). La reacción antígeno-anticuerpo se evalúa luego mediante el ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA), ya que este método tiene un alto rendimiento y es fácilmente estandarizable.
Debido a la incompletitud del conocimiento fundamental, hoy en día se aplica activamente la bioinformática. Los algoritmos computacionales buscan regiones candidatas según dos criterios principales:
- Predominio de residuos hidrófilos sobre los hidrófobos (la región debe estar en la superficie de la molécula, en contacto con el medio acuoso).
- Presencia de flexibilidad (los aminoácidos específicos proporcionan movilidad a la región para un «ajuste» preciso al anticuerpo).
Los determinantes modelados de esta manera se sintetizan y utilizan en el serodiagnóstico y en el desarrollo de vacunas artificiales.
Bases fisicoquímicas de la interacción
La base de la interacción antígeno-anticuerpo es una estricta complementariedad espacial. La reacción está asegurada exclusivamente por enlaces químicos no covalentes (ninguno de estos tipos de interacciones es exclusivo de las reacciones inmunitarias):
- Enlaces electrostáticos: iónicos (entre grupos cargados, como los grupos carboxilo y amino) y polares (que surgen durante la formación de dipolos).
- Enlaces de hidrógeno: se forman puentes de hidrógeno entre grupos hidrófilos cercanos de las moléculas.
- Interacciones hidrófobas: ocurren debido a la ventaja energética del contacto entre las regiones hidrófobas de la molécula de antígeno y de anticuerpo en un medio acuoso.
- Fuerzas de Van der Waals: atracciones débiles basadas en la interacción de corta duración de las nubes de electrones de átomos vecinos.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué aminoácidos proporcionan flexibilidad estructural al epítopo?
La flexibilidad estructural del epítopo conformacional es proporcionada por residuos de aminoácidos específicos, en particular la prolina. Esta característica es críticamente importante para el «ajuste» espacial preciso de la configuración del epítopo al sitio activo del anticuerpo. Al predecir regiones candidatas a epítopos mediante métodos bioinformáticos, la presencia de aminoácidos que confieren flexibilidad a la región es uno de los criterios de selección obligatorios junto con el predominio de residuos hidrófilos.
¿Qué métodos instrumentales se utilizan para el mapeo preciso de epítopos conformacionales?
Para el estudio de los epítopos conformacionales se utilizan:
- Ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA): se utiliza para evaluar la reacción debido a su alto rendimiento y alto grado de estandarización.
- Selección de proteínas que difieren en sustituciones individuales de residuos de aminoácidos; dichas proteínas se obtienen de especies emparentadas, líneas celulares mutantes o se utilizan proteínas sintéticas.
Los métodos utilizados para el estudio de haptenos y determinantes lineales (secuenciales) no son aplicables a los epítopos conformacionales, ya que al extraerse de forma aislada, el determinante conformacional altera su configuración espacial y pierde la capacidad de reaccionar con los anticuerpos.
¿Qué receptores de las células inmunocompetentes son capaces de reconocer epítopos conformacionales?
Los epítopos conformacionales son capaces de ser reconocidos por los receptores de reconocimiento de antígenos de los linfocitos B, así como por los anticuerpos.
- Receptor de células B (BCR): reconoce determinantes conformacionales en la superficie de los linfocitos B (incluye, por ejemplo, IgD).
- Anticuerpos: inmunoglobulinas solubles que se unen específicamente tanto a epítopos lineales como conformacionales.
Los receptores de células T (TCR) no son capaces de interactuar con tales estructuras, ya que los linfocitos T reconocen exclusivamente epítopos lineales.
¿Qué moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) presentan epítopos conformacionales?
Las moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) no presentan epítopos conformacionales. Presentan péptidos antigénicos a los receptores de células T (TCR), mientras que los linfocitos T son capaces de reconocer exclusivamente epítopos lineales. La presentación de epítopos lineales se lleva a cabo mediante dos clases principales de moléculas:
- MHC-I: presentan péptidos a las células T citotóxicas CD8+.
- MHC-II: presentan epítopos lineales (de un tamaño de 12–25 residuos de aminoácidos) a los linfocitos T colaboradores CD4+.
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué le sucede al epítopo conformacional durante la desnaturalización de la proteína?
Durante la desnaturalización se destruye la estructura terciaria de la proteína. Los residuos de aminoácidos que forman el epítopo conformacional se distancian espacialmente entre sí, y el epítopo se destruye por completo.
¿Por qué los determinantes conformacionales no se pueden estudiar de forma aislada?
Al extraer de forma aislada dicho epítopo de la molécula entera, este cambia inevitablemente su configuración espacial, debido a lo cual pierde por completo la capacidad de reaccionar con los anticuerpos.
¿Cuál es el tamaño promedio de un epítopo?
En promedio, un epítopo consta de 6 a 8 residuos de aminoácidos, aunque los epítopos conformacionales pueden ser más grandes y alcanzar hasta 17 residuos (por ejemplo, en la mioglobina).
Qué más repasar sobre el tema
- Formación de determinantes en modelos de polipéptidos sintéticos ramificados y lineales.
- Problemas sin resolver: mecanismos de inhibición de la respuesta inmune por unos epítopos y la participación de células reguladoras.
- Uso de ELISA en fase sólida para el análisis de la especificidad de los determinantes conformacionales.
- Aplicación práctica de los determinantes sintetizados mediante métodos bioinformáticos en la creación de vacunas.
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