Epítopo

Un epítopo, también conocido como determinante antigénico, es la parte de un antígeno que es reconocida por el sistema inmunológico, específicamente por anticuerpos, células B o células T.. La parte de un anticuerpo que se une al epítopo se llama paratopo. Aunque los epítopos suelen ser proteínas no propias, las secuencias derivadas del huésped que pueden reconocerse (como en el caso de las enfermedades autoinmunes) también son epítopos.

Los epítopos de los antígenos proteicos se dividen en dos categorías, epítopos conformacionales y epítopos lineales, según su estructura e interacción con el paratopo. Los epítopos conformacionales y lineales interactúan con el paratopo basándose en la conformación tridimensional adoptada por el epítopo, que está determinada por las características de la superficie de los residuos del epítopo involucrados y la forma o estructura terciaria de otros segmentos del antígeno. Un epítopo conformacional se forma mediante la conformación tridimensional adoptada por la interacción de residuos de aminoácidos no contiguos. Por el contrario, un epítopo lineal se forma mediante la conformación tridimensional adoptada por la interacción de residuos de aminoácidos contiguos. Un epítopo lineal no está determinado únicamente por la estructura primaria de los aminoácidos involucrados. Los residuos que flanquean dichos residuos de aminoácidos, así como los residuos de aminoácidos más distantes del antígeno, afectan la capacidad de los residuos de la estructura primaria para adoptar la conformación tridimensional del epítopo. El 90% de los epítopos son conformacionales.

Función

Epítopos de células T

Los epítopos de células T se presentan en la superficie de una célula presentadora de antígeno, donde se unen a moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). En los seres humanos, las células presentadoras de antígenos profesionales están especializadas en presentar péptidos MHC de clase II, mientras que la mayoría de las células somáticas nucleadas presentan péptidos MHC de clase I. Los epítopos de células T presentados por las moléculas del MHC de clase I son típicamente péptidos de entre 8 y 11 aminoácidos de longitud, mientras que las moléculas del MHC de clase II presentan péptidos más largos, de 13 a 17 aminoácidos de longitud, y las moléculas de MHC no clásicas también presentan epítopos no peptídicos. como los glicolípidos.

Epítopos de células B

La parte del antígeno a la que se unen las inmunoglobulinas o los anticuerpos se llama epítopo de células B. Los epítopos de células B se pueden dividir en dos grupos: conformacionales o lineales. Los epítopos de las células B son principalmente conformacionales. Existen tipos de epítopos adicionales cuando se considera la estructura cuaternaria. Los epítopos que quedan enmascarados cuando se agregan subunidades de proteínas se denominan criptotopos. Los neotopos son epítopos que solo se reconocen en una estructura cuaternaria específica y los residuos del epítopo pueden abarcar múltiples subunidades de proteínas. Los neotopos no se reconocen una vez que las subunidades se disocian.

Actividad cruzada

Los epítopos a veces tienen reactividad cruzada. Esta propiedad es aprovechada por el sistema inmunológico en la regulación mediante anticuerpos antiidiotípicos (propuesto originalmente por el premio Nobel Niels Kaj Jerne). Si un anticuerpo se une al epítopo de un antígeno, el paratopo podría convertirse en el epítopo de otro anticuerpo que luego se unirá a él. Si este segundo anticuerpo es de clase IgM, su unión puede regular positivamente la respuesta inmune; si el segundo anticuerpo es de clase IgG, su unión puede regular negativamente la respuesta inmune.

Mapeo de epítopos

Epítopos de células T

Los epítopos de MHC de clase I y II se pueden predecir de forma fiable únicamente mediante medios computacionales, aunque no todos los algoritmos de predicción de epítopos de células T in silico son equivalentes en su precisión. Hay dos métodos principales para predecir la unión péptido-MHC: basado en datos y basado en estructura. Los métodos basados en estructuras modelan la estructura del péptido-MHC y requieren una gran potencia computacional. Los métodos basados en datos tienen un mayor rendimiento predictivo que los métodos basados en estructuras. Los métodos basados en datos predicen la unión péptido-MHC basándose en secuencias peptídicas que se unen a las moléculas del MHC. Al identificar los epítopos de las células T, los científicos pueden rastrear, fenotipar y estimular las células T.

Epítopos de células B

Existen dos métodos principales de mapeo de epítopos: estudios estructurales o funcionales. Los métodos para mapear estructuralmente epítopos incluyen cristalografía de rayos X, resonancia magnética nuclear y microscopía electrónica. La cristalografía de rayos X de complejos Ag-Ab se considera una forma precisa de mapear estructuralmente epítopos. La resonancia magnética nuclear se puede utilizar para mapear epítopos utilizando datos sobre el complejo Ag-Ab. Este método no requiere la formación de cristales, pero sólo puede funcionar con pequeños péptidos y proteínas. La microscopía electrónica es un método de baja resolución que puede localizar epítopos en antígenos más grandes, como partículas de virus.

Los métodos para mapear funcionalmente epítopos a menudo utilizan ensayos de unión como Western blot, dot blot y/o ELISA para determinar la unión de anticuerpos. Los métodos de competencia buscan determinar si dos anticuerpos monoclonales (mAB) pueden unirse a un antígeno al mismo tiempo o competir entre sí para unirse en el mismo sitio. Otra técnica implica la mutagénesis de alto rendimiento, una estrategia de mapeo de epítopos desarrollada para mejorar el mapeo rápido de epítopos conformacionales en proteínas estructuralmente complejas. La mutagénesis utiliza mutaciones aleatorias/dirigidas al sitio en residuos individuales para mapear epítopos. El mapeo de epítopos de células B se puede utilizar para el desarrollo de terapias con anticuerpos, vacunas basadas en péptidos y herramientas de inmunodiagnóstico.

Etiquetas de epítopo

Los epítopos se utilizan a menudo en proteómica y en el estudio de otros productos genéticos. Utilizando técnicas de ADN recombinante, se pueden fusionar al gen secuencias genéticas que codifican epítopos que son reconocidos por anticuerpos comunes. Después de la síntesis, la etiqueta del epítopo resultante permite que el anticuerpo encuentre la proteína u otro producto genético, lo que permite utilizar técnicas de laboratorio para la localización, purificación y caracterización molecular adicional. Los epítopos comunes utilizados para este propósito son Myc-tag, HA-tag, FLAG-tag, GST-tag, 6xHis, V5-tag y OLLAS. Los péptidos también pueden unirse mediante proteínas que forman enlaces covalentes con el péptido, lo que permite una inmovilización irreversible. Estas estrategias también se han aplicado con éxito al desarrollo de soluciones "centradas en epítopos" diseño de vacunas.

Vacunas basadas en epítopos

La primera vacuna basada en epítopos fue desarrollada en 1985 por Jacob et al. Las vacunas basadas en epítopos estimulan respuestas inmunitarias humorales y celulares utilizando epítopos aislados de células B o T. Estas vacunas pueden utilizar múltiples epítopos para aumentar su eficacia. Para encontrar epítopos que se puedan utilizar en la vacuna, a menudo se utiliza el mapeo in silico. Una vez que se encuentran los epítopos candidatos, las construcciones se diseñan y prueban para determinar la eficacia de la vacuna. Si bien las vacunas basadas en epítopos son generalmente seguras, un posible efecto secundario son las tormentas de citocinas.

Determinante neoantigénico

Un determinante neoantigénico es un epítopo de un neoantígeno, que es un antígeno recién formado que no ha sido reconocido previamente por el sistema inmunológico. Los neoantígenos suelen estar asociados con antígenos tumorales y se encuentran en células oncogénicas. Los neoantígenos y, por extensión, los determinantes neoantigénicos pueden formarse cuando una proteína sufre modificaciones adicionales dentro de una vía bioquímica como la glicosilación, la fosforilación o la proteólisis. Éste, al alterar la estructura de la proteína, puede producir nuevos epítopos que se denominan determinantes neoantigénicos ya que dan origen a nuevos determinantes antigénicos. El reconocimiento requiere anticuerpos específicos separados.