Hemaglutinina

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Ilustración que muestra el virus de la gripe adherido a la membrana celular a través de la proteína superficial hemagglutina
El término hemaglutinina (también escrito haemaglutinina, del griego haima, "sangre" + latín gluten, "pegamento") se refiere a cualquier proteína que puede causar que los glóbulos rojos (eritrocitos) se aglomeren (se aglutinen) in vitro. Esto se logra uniéndose a los residuos de azúcar de un glóbulo rojo; cuando una sola molécula de hemaglutinina une los azúcares de varios glóbulos rojos, los "pega". Como resultado, son proteínas que se unen a los carbohidratos (lectinas). La capacidad de unirse a los azúcares de los glóbulos rojos ha aparecido de forma independiente en varias ocasiones, por lo que no todas las hemaglutininas se unen mediante el mismo mecanismo. Esta capacidad tampoco está necesariamente relacionada con la función in vivo de la proteína.El término hemaglutinina se aplica con mayor frecuencia a las lectinas vegetales y virales. Las proteínas naturales que aglutinan los glóbulos rojos se conocían desde principios del siglo XIX. Al virólogo George K. Hirst también se le atribuye el descubrimiento de la aglutinación y la hemaglutinina en 1941. Alfred Gottschalk demostró en 1957 que las hemaglutininas unen un virus a una célula huésped mediante la unión a ácidos siálicos en las cadenas laterales de carbohidratos de las glicoproteínas y los glicolípidos de la membrana celular.

Viruses

En las familias virales Paramyxoviridae y Orthomyxoviridae, los virus utilizan una glicoproteína homotrimérica, la hemaglutinina, en sus cápsides proteicas. Las hemaglutininas se unen a los receptores, residuos de ácido siálico, en las membranas de la célula huésped para iniciar el acoplamiento viral y la infección.Específicamente, reconocen con baja afinidad los glicoconjugados de la superficie celular que contienen ácido siálico en la superficie de los glóbulos rojos del huésped y los utilizan para ingresar al endosoma de las células huésped. Las hemaglutininas tienden a reconocer los ácidos siálicos α-2,6-enlazados de las células huésped en humanos y los ácidos siálicos α-2,3-enlazados en aves, aunque existe evidencia de que la especificidad de la hemaglutinina puede variar. Esto se correlaciona con el hecho de que la influenza A generalmente establece infecciones en el tracto respiratorio superior en humanos, donde están presentes muchos de estos ácidos siálicos α-2,6-enlazados. Existen varios subtipos de hemaglutininas, entre los cuales se sabe que H1, H2 y H3 son susceptibles en humanos. Es la variación en los subtipos de hemaglutinina (y neuraminidasa) lo que requiere que las organizaciones sanitarias (p. ej., la OMS) actualicen y vigilen constantemente los virus de la gripe circulantes conocidos en las poblaciones humanas y animales (p. ej., el H5N1).En el endosoma, las hemaglutininas experimentan cambios conformacionales debido a una caída del pH a 5-6,5, lo que permite la unión del virus a través de un péptido de fusión.

Tipos

  • Influenza hemagglutinina: una glucoproteína homotrimérica que se encuentra en la superficie de virus de la gripe que es responsable de su infectividad. Las cepas de influenza se denominan para la variante específica de hemagglutinina que producen, junto con la variante específica de otra proteína superficial, neuraminidase.
    • Estas hemagglutininas están sujetas a la rápida evolución a través del cambio antígeno y la deriva en el embalse aviar de la gripe. Esto resulta en nuevos subtipos de hemagglutininas que se crean con frecuencia, y es la causa de brotes de gripe estacional en humanos.
  • Hemagglutinina de sarampión: una hemagglutinina producida por el virus del sarampión que codifica seis proteínas estructurales, con hemagglutinaína y proteínas de fusión siendo glicoproteínas superficiales involucradas en el apego y la entrada.
  • Parainfluenza hemagglutinin-neuraminidase: un tipo de hemagglutinina-neuraminidase producida por parainfluenza, que está estrechamente asociada con la enfermedad humana y veterinaria.
  • Mumps hemagglutinin-neuraminidase: una especie de hemagglutinina que el virus de las paperas (MuV) produce.

Estructura

Las hemaglutininas son pequeñas proteínas que se extienden desde la superficie de la membrana viral como espigas de 135 Å de longitud y 30-50 Å de diámetro. Cada espiga está compuesta por tres subunidades monoméricas idénticas, lo que convierte a la proteína en un homotrímero. Estos monómeros están formados por dos glucopéptidos, HA1 y HA2, y unidos por dos polipéptidos disulfuro: el HA1 distal a la membrana y el HA2, más pequeño, proximal a la membrana. Se utilizaron cristalografía de rayos X, espectroscopia de RMN y criomicroscopía electrónica para determinar la estructura de la proteína, la mayor parte de la cual es α-helicoidal. Además de la estructura central homotrimérica, las hemaglutininas tienen cuatro subdominios: el subdominio R de unión al receptor distal a la membrana, el dominio vestigial E, que funciona como una esterasa destructora del receptor, el dominio de fusión F y el subdominio M de anclaje a la membrana. El subdominio de anclaje a la membrana forma cadenas proteicas elásticas que unen la hemaglutinina al ectodominio.

Mecanismo

En las cápsides virales de los virus de la influenza tipo A y B, la hemaglutinina es inicialmente inactiva. Solo al ser escindida por las proteínas del huésped, cada polipéptido monómero del homotrímero se transforma en un dímero, compuesto por las subunidades HA1 y HA2 unidas por puentes disulfuro. La subunidad HA1 es responsable de acoplar la cápside viral a la célula huésped mediante la unión a los residuos de ácido siálico presentes en la superficie de las células respiratorias del huésped. Esta unión desencadena la endocitosis. El pH en el compartimento endosómico disminuye entonces debido a la entrada de protones, lo que provoca un cambio conformacional en la HA que obliga a la subunidad HA2 a "desplazarse hacia afuera". La subunidad HA2 es responsable de la fusión de la membrana. Se une a la membrana endosómica, uniendo firmemente las membranas de la cápside viral y la membrana endosómica, formando finalmente un poro a través del cual el genoma viral puede penetrar en el citoplasma de la célula huésped. Desde aquí, el virus puede utilizar la maquinaria del huésped para proliferar.

Plantas

Véase fitohemaglutinina.

Usos en serología

  • Ensayo de inhibición de hemaglutinación: Un ensayo serológico que se puede utilizar para detectar anticuerpos usando RBCs con antígenos de superficie conocidos, o para identificar antígenos de superficie de RBCs como virus o bacterias usando un panel de anticuerpos conocidos. Este método, realizado primero por George K. Hirst en 1942, consiste en mezclar muestras de virus con diluciones séricas para que los anticuerpos se unen al virus antes de que los RBC se añadan a la mezcla. En consecuencia, esos virus vinculados a anticuerpos no pueden vincular RBCs, lo que significa que el resultado positivo de una prueba debido a la hemagglutinación ha sido inhibido. Por el contrario, si la hemagglutinación ocurre, la prueba resultará negativa.
    Un diagrama esquemático de la configuración experimental para detectar hemagglutinación para la escritura de sangre.
  • Hemagglutinación de detección de sangre: Este método consiste en medir el espectro de reflectancia de la sangre solo (no aglutinación), y el de la sangre mezclada con reactivos anticuerpos (agglutinación) utilizando un sensor de onda-mode. Como resultado, se observan algunas diferencias en la reflexión entre las muestras. Una vez que se agregan anticuerpos, los tipos de sangre y el tipo Rh(D) se pueden determinar utilizando el sensor de onda-mode. Esta técnica es capaz de detectar aglutinaciones débiles que son casi imposibles de detectar con el ojo humano.
  • Determinación del grupo sanguíneo ABO: Uso anticuerpos anti-A y anti-B que se unen específicamente a los antígenos de la superficie A o al grupo sanguíneo B en los RBCs, es posible probar una pequeña muestra de sangre y determinar el tipo de sangre ABO de un individuo. No identifica el antígeno Rh(D) (tipo de sangre Rh).
  • El método de tarjeta la agrupación de sangre depende de la aglutinación visual para determinar el grupo sanguíneo de un individuo. La tarjeta contiene reactivos anticuerpos de grupo sanguíneo seco fijos en su superficie. Una gota de sangre del individuo se coloca en cada área de grupo sanguíneo en la tarjeta. La presencia o ausencia de floculación (aglutinación visual) permite un método rápido y conveniente para determinar el estado de ABO y Rhesus del individuo. Dado que esta técnica depende de los ojos humanos, es menos fiable que la composición sanguínea basada en sensores de onda-mode.
  • La aglomeración de glóbulos rojos se utiliza en el test de Coombs en inmunohematología diagnóstica para probar la anemia hemolítica autoinmune.
  • En el caso de los glóbulos rojos, las células transformadas se conocen como kodecitos. Tecnología de Kode expone antígenos exógenos en la superficie de las células, permitiendo que las respuestas anticuerpo-antigeno sean detectadas por la prueba tradicional de hemagglutinación.

Véase también

  • Enfermedad de aglutinina fría
  • Ensayo de hemaglutinación
  • Neuraminidase
  • Influenza hemagglutinina (HA)
  • Aglutinación

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  • Medios relacionados con Haemagglutinin en Wikimedia Commons
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