stringtranslate.com

Cadena J

Molécula de anticuerpo pentamérica de inmunoglobulina M (IgM) (que consta de cinco unidades base).
1: Unidad base.
2:  Cadenas pesadas .
3:  Cadenas ligeras .
4:  Cadena J.
5: Enlaces disulfuro intermoleculares.
Esquema del dímero de inmunoglobulina A que muestra la cadena H (azul), la cadena L (roja), la cadena J (magenta) y el componente secretor (amarillo).

La cadena de unión (J) es un componente proteico que une los monómeros de los anticuerpos IgM e IgA para formar anticuerpos poliméricos capaces de secreción. [5] La cadena J está bien conservada en el reino animal , pero sus funciones específicas aún no se comprenden por completo. Es un polipéptido de 137 residuos , [6] codificado por el gen IGJ . [7] [8] [9]

Estructura

La cadena J es una glicoproteína de peso molecular 15 kDa. Su estructura secundaria permanece indeterminada pero se cree que adopta una estructura plegada de un solo barril β o de dos dominios con dominios de inmunoglobulina estándar. [10] La estructura primaria de la cadena J es inusualmente ácida y tiene un alto contenido de aminoácidos con carga negativa. [11] Tiene 8 residuos de cisteína , 6 de los cuales están involucrados en enlaces disulfuro intramoleculares mientras que los dos restantes funcionan para unir las regiones de cola Fc de los anticuerpos IgA o IgM , la cadena α y la cadena μ respectivamente. Un carbohidrato unido a N resultante de la N-glicosilación también es esencial en la incorporación de la proteína a los polímeros de anticuerpos. [12] No se conoce ninguna familia de proteínas con homología significativa con la cadena J. [13]

Función

Polimerización de anticuerpos

La cadena J regula la multimerización de IgM e IgA en mamíferos. Cuando se expresa en células, favorece la formación de una IgM pentamérica y un dímero de IgA. Los pentámeros de IgM se encuentran más comúnmente con una sola cadena J, pero algunos estudios han observado hasta 4 cadenas J asociadas a un solo pentámero de IgM.

La cadena J se incorpora tarde en la formación de polímeros de IgM y favorece termodinámicamente la formación de pentámeros en oposición a hexámeros. [12] En ratones knock-out (KO) de cadena J, el polímero de IgM hexamérico domina. [14] Estos hexámeros de IgM negativos a la cadena J son 15-20 veces más efectivos para activar el complemento que los pentámeros de IgM positivos a la cadena J. [15] Sin embargo, se ha demostrado que los ratones KO de cadena J tienen bajas concentraciones de IgM hexamérica y una deficiencia en la activación del complemento, lo que sugiere mecanismos reguladores in vivo adicionales. [16] Otra consecuencia de la activación reducida del complemento por IgM pentamérica es que permite que la pIgM positiva a la cadena J se una al antígeno sin causar daño excesivo a las membranas epiteliales a través de la activación del complemento. [17]

La cadena J facilita la dimerización de la IgA al unir dos colas secretoras de monómeros. Estructuralmente, la cadena J une dos monómeros de anticuerpos de forma asimétrica al formar enlaces disulfuro intermoleculares y unir los sándwiches β hidrófobos en cada molécula. [18] Este mecanismo de multimerización involucra a proteínas chaperonas, entre ellas la proteína de unión a inmunoglobulina (BiP) y MZB1, cada una de las cuales recluta secuencialmente factores distintos del anticuerpo polimerizado. [19]

Secreción de anticuerpos

La secreción de anticuerpos de la membrana mucosa desde la membrana basal a las células epiteliales apicales se ve facilitada por el receptor polimérico de Ig (pIgR). Una proteína basal del pIgR conocida como componente secretor (SC) reconoce la Ig lista para la secreción. [20] La unión entre el componente secretor y la Ig secretora se ve facilitada por la cadena J del anticuerpo, que hace contacto físico con el componente secretor para cambiar la conformación del transportador a un estado abierto. [21] A continuación, el complejo se transcita y el componente secretor se escinde proteolíticamente del receptor, liberando el anticuerpo al lado apical de la célula epitelial y al lumen en general. Se cree que este mecanismo se conserva en gran medida entre la secreción de IgM e IgA. [19]

Regulación

Originalmente se creía que la cadena J solo se expresaba en células plasmáticas secretoras de anticuerpos , sin embargo, se ha visto que la cadena J se expresa en etapas anteriores de la diferenciación de células B antes de la expresión de Ig. [22] Se cree que la expresión de la cadena J ocurre en las primeras etapas de la diferenciación de células linfoides , ya que se expresa tanto en precursores de células B como T. A medida que las células se desarrollan, parece que la expresión de la cadena μ se vuelve necesaria para la síntesis de la cadena J. [23]

El gen de la cadena J se regula transcripcionalmente a través de la represión canónica de Pax5 . [24] Como Pax5 es un regulador transcripcional común, la cadena J todavía se expresa en células plasmáticas que secretan anticuerpos monoméricos. En dichas células se cree que no cumple ninguna función y se degrada rápidamente. [19] En las células plasmáticas que secretan IgA monomérica, es probable que un mecanismo independiente de Pax5 evite la dimerización de IgA. [25]

Filogenia

Es probable que la cadena J haya surgido evolutivamente en los primeros vertebrados con mandíbulas. [26] Desde entonces, los grupos de peces óseos, incluidos los teleósteos , han perdido la expresión de la cadena J. [13]   Los Xenopus pueden polimerizar la IgX mucosa en ausencia de la cadena J, quizás debido a una pérdida de los residuos de cisteína conservados que unen la cadena J y la cola secretora de Ig. [27]

Los tiburones no expresan IgA y, por lo tanto, utilizan la expresión de la cadena J únicamente para la polimerización de IgM. [28] Esto hace que los tiburones sean un organismo modelo intrigante para estudiar la regulación y polimerización de la cadena J sin las variables confusas de la secreción mucosa. [29]

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000132465 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000067149 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
  5. ^ Levinson. Microbiología médica e inmunología (11.ª ed.). McGraw Hill. págs. 405–6.
  6. ^ Schroeder H, Wald D, Greenspan N (2008). "Capítulo 4: Inmunoglobulinas: Estructura y función". En Paul W (ed.). Inmunología fundamental (libro) (6.ª ed.). Filadelfia, PA: Lippincott Williams & Wilkins. págs. 125–151. ISBN 978-0-7817-6519-0.
  7. ^ Max EE, McBride OW, Morton CC, Robinson MA (agosto de 1986). "Gen de la cadena J humana: localización cromosómica y polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción asociados". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 83 (15): 5592–5596. Bibcode :1986PNAS...83.5592M. doi : 10.1073/pnas.83.15.5592 . PMC 386334 . PMID  3016707. 
  8. ^ Max EE, Korsmeyer SJ (abril de 1985). "Gen de la cadena J humana. Estructura y expresión en células linfoides B". The Journal of Experimental Medicine . 161 (4): 832–849. doi :10.1084/jem.161.4.832. PMC 2189063 . PMID  2984306. 
  9. ^ "Entrez Gene: polipéptido de inmunoglobulina J IGJ, proteína de enlace para polipéptidos de inmunoglobulina alfa y mu".
  10. ^ Frutiger S, Hughes GJ, Paquet N, Lüthy R, Jaton JC (diciembre de 1992). "Asignación de enlaces disulfuro en la cadena J humana y su emparejamiento covalente con inmunoglobulina M". Bioquímica . 31 (50): 12643–12647. doi :10.1021/bi00165a014. PMID  1472500.
  11. ^ Klimovich VB, Samoĭlovich MP, Klimovich BV (1 de abril de 2008). "[Problema de la cadena J de inmunoglobulinas]". Zhurnal Evoliutsionnoi Biokhimii I Fiziologii . 44 (2): 131-143. doi :10.1134/S0022093008020023. PMID  18669274. S2CID  20628313.
  12. ^ ab Sørensen V, Rasmussen IB, Sundvold V, Michaelsen TE, Sandlie I (enero de 2000). "Requisitos estructurales para la incorporación de la cadena J en IgM e IgA humanas". Inmunología internacional . 12 (1): 19–27. doi : 10.1093/intimm/12.1.19 . PMID  10607746.
  13. ^ ab Castro CD, Flajnik MF (octubre de 2014). "Devolviendo la cadena J al mapa: ¿cómo podría su expresión definir el desarrollo de las células plasmáticas?". Journal of Immunology . 193 (7): 3248–3255. doi :10.4049/jimmunol.1400531. PMC 4198949 . PMID  25240020. 
  14. ^ Davis AC, Roux KH, Shulman MJ (julio de 1988). "Sobre la estructura de la IgM polimérica". Revista Europea de Inmunología . 18 (7): 1001–1008. doi :10.1002/eji.1830180705. PMID  3136022. S2CID  34679165.
  15. ^ Johansen FE, Braathen R, Brandtzaeg P (septiembre de 2000). "El papel de la cadena J en la formación de inmunoglobulina secretora". Scandinavian Journal of Immunology . 52 (3): 240–248. doi : 10.1046/j.1365-3083.2000.00790.x . PMID  10972899. S2CID  5958810.
  16. ^ Erlandsson L, Andersson K, Sigvardsson M, Lycke N, Leanderson T (agosto de 1998). "Los ratones con un locus de cadena de unión inactivado tienen una secreción de IgM alterada". Revista Europea de Inmunología . 28 (8): 2355–2365. doi : 10.1002/(SICI)1521-4141(199808)28:08<2355::AID-IMMU2355>3.0.CO;2-L . PMID  9710213. S2CID  21659055.
  17. ^ Grubb AO (24 de abril de 2009). "Cuantificación de la cadena J en fluidos biológicos humanos mediante un procedimiento inmunoquímico simple". Acta Medica Scandinavica . 204 (6): 453–465. doi :10.1111/j.0954-6820.1978.tb08473.x. PMID  104551.
  18. ^ Kumar N, Arthur CP, Ciferri C, Matsumoto ML (febrero de 2020). "Estructura del núcleo secretor de inmunoglobulina A". Science . 367 (6481): 1008–1014. Bibcode :2020Sci...367.1008K. doi : 10.1126/science.aaz5807 . PMID  32029686. S2CID  211050348.
  19. ^ abc Wei H, Wang JY (febrero de 2021). "Función del receptor de inmunoglobulina polimérica en la transcitosis de IgA e IgM". Revista internacional de ciencias moleculares . 22 (5): 2284. doi : 10.3390/ijms22052284 . PMC 7956327 . PMID  33668983. 
  20. ^ Stadtmueller BM, Huey-Tubman KE, López CJ, Yang Z, Hubbell WL, Bjorkman PJ (marzo de 2016). Kuriyan J (ed.). "La estructura y dinámica del componente secretor y sus interacciones con inmunoglobulinas poliméricas". eLife . 5 : e10640. doi : 10.7554/eLife.10640 . PMC 4786434 . PMID  26943617. 
  21. ^ Braathen R, Hohman VS, Brandtzaeg P, Johansen FE (febrero de 2007). "Formación de anticuerpos secretores: interacciones de unión conservadas entre la cadena J y el receptor de Ig polimérico de humanos y anfibios". Journal of Immunology . 178 (3): 1589–1597. doi : 10.4049/jimmunol.178.3.1589 . PMID  17237408. S2CID  27721152.
  22. ^ Mestecky J, Fultz PN (mayo de 1999). "Sistema inmunológico mucoso del tracto genital humano". The Journal of Infectious Diseases . 179 (Supl 3): S470–S474. doi : 10.1086/314806 . JSTOR  30114178. PMID  10099122.
  23. ^ Max EE, Korsmeyer SJ (abril de 1985). "Gen de la cadena J humana. Estructura y expresión en células linfoides B". The Journal of Experimental Medicine . 161 (4): 832–849. doi :10.1084/jem.161.4.832. PMC 2189063 . PMID  2984306. 
  24. ^ Rao S, Karray S, Gackstetter ER, Koshland ME (octubre de 1998). "El factor potenciador de miocitos relacionado con B-MEF2 se expresa en el desarrollo de las células B y regula el promotor de la cadena J de inmunoglobulina". The Journal of Biological Chemistry . 273 (40): 26123–26129. doi : 10.1074/jbc.273.40.26123 . PMID  9748293.
  25. ^ Hajdu I, Moldoveanu Z, Cooper MD, Mestecky J (diciembre de 1983). "Estudios ultraestructurales de células linfoides humanas. Expresión de las cadenas mu y J en función de la diferenciación de células B". The Journal of Experimental Medicine . 158 (6): 1993–2006. doi :10.1084/jem.158.6.1993. PMC 2187181 . PMID  6417260. 
  26. ^ Marchalonis J, Edelman GM (septiembre de 1965). "Orígenes filogenéticos de la estructura de los anticuerpos. I. Estructura multicatenaria de las inmunoglobulinas en el tiburón mielga (Mustelus canis)". Revista de Medicina Experimental . 122 (3): 601–618. doi :10.1084/jem.122.3.601. PMC 2138074 . PMID  4158437. 
  27. ^ Robert J, Ohta Y (junio de 2009). "Estudio comparativo y de desarrollo del sistema inmunológico en Xenopus". Dinámica del desarrollo . 238 (6): 1249–1270. doi :10.1002/dvdy.21891. PMC 2892269 . PMID  19253402. 
  28. ^ Clem IW, De Boutaud F, Sigel MM (diciembre de 1967). "Filogenia de la estructura y función de las inmunoglobulinas. II. Inmunoglobulinas del tiburón nodriza". Journal of Immunology . 99 (6): 1226–1235. doi : 10.4049/jimmunol.99.6.1226 . PMID  4168665.
  29. ^ Hohman VS, Stewart SE, Rumfelt LL, Greenberg AS, Avila DW, Flajnik MF, Steiner LA (junio de 2003). "Cadena J en el tiburón nodriza: implicaciones para la función en un vertebrado inferior". Journal of Immunology . 170 (12): 6016–6023. doi : 10.4049/jimmunol.170.12.6016 . PMID  12794129. S2CID  292191.

Lectura adicional