La proteína A es una proteína de superficie de 42 kDa que se encuentra originalmente en la pared celular de la bacteria Staphylococcus aureus . Está codificado por el gen spa y su regulación está controlada por la topología del ADN, la osmolaridad celular y un sistema de dos componentes llamado ArlS-ArlR. Ha encontrado uso en la investigación bioquímica debido a su capacidad para unirse a inmunoglobulinas . Está compuesto por cinco dominios de unión a Ig homólogos que se pliegan en un paquete de tres hélices. Cada dominio puede unirse a proteínas de muchas especies de mamíferos, sobre todo IgG . Se une a la cadena pesada dentro de la región Fc de la mayoría de las inmunoglobulinas y también dentro de laRegión Fab en el caso de la familia VH3 humana. A través de estas interacciones en suero, donde las moléculas de IgG se unen en la orientación incorrecta (en relación con la función normal del anticuerpo ), la bacteria interrumpe la opsonización y la fagocitosis . [3]
Proteína A | ||||||
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Identificadores | ||||||
Símbolo | Spa | |||||
SCOP2 | 1DEE / SCOPe / SUPFAM | |||||
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Historia
Como un subproducto de su trabajo sobre antígenos de estafilococos específicos de tipo, Verwey informó en 1940 que una fracción de proteína preparada a partir de extractos de estas bacterias, antisueros de conejo precipitados de manera inespecífica se generó contra diferentes tipos de estafilococos. [4] En 1958, Jensen confirmó el hallazgo de Verwey y mostró que los sueros de preinmunización de conejo y los sueros humanos normales se unían al componente activo del extracto de estafilococo; denominó a este componente Antígeno A (porque se encontraba en la fracción A del extracto) pero pensó que era un polisacárido. [5] La clasificación errónea de la proteína fue el resultado de pruebas defectuosas [6] pero no fue mucho después (1962) que Löfkvist y Sjöquist corrigieron el error y confirmaron que el Antígeno A era de hecho una proteína de superficie en la pared bacteriana de ciertos cepas de S. aureus . [7] El grupo de Bergen de Noruega nombró a la proteína "Proteína A" por la fracción de antígeno aislada por Jensen. [8]
Unión de anticuerpos de proteína A
Se ha demostrado mediante el refinamiento cristalográfico que el sitio de unión principal para la proteína A está en la región Fc, entre los dominios C H 2 y C H 3. [9] Además, se ha demostrado que la proteína A se une a moléculas de IgG humanas que contienen fragmentos F (ab ') 2 de IgG de la familia del gen VH3 humano. [10]
La proteína A puede unirse con fuerte afinidad a la porción Fc de inmunoglobulina de ciertas especies como se muestra en la siguiente tabla. [11]
Especies | Subclase | Unión |
---|---|---|
Humano | IgA | variable |
IgD | débil o ninguno | |
IgE | débil o ninguno | |
IgG 1 | fuerte | |
IgG 2 | fuerte | |
IgG 3 | débil o ninguno | |
IgG 4 | fuerte | |
IgM | variable | |
Yema de huevo aviar | IgY | débil o ninguno |
Bovino | medio | |
Canino | medio | |
Cabra | débil o ninguno | |
conejillo de indias | IgG 1 | fuerte |
Hámster | débil | |
Caballo | medio | |
Coala | débil o ninguno | |
Llama | débil o ninguno | |
Mono (rhesus) | fuerte | |
Murino | IgG 1 | débil |
IgG 2a | fuerte | |
IgG 2 | medio a fuerte | |
IgG 3 | medio | |
IgM | variable | |
Cerdo | medio a fuerte | |
Conejo | fuerte | |
Rata | IgG 1 | débil o ninguno |
IgG 2a | débil o ninguno | |
IgG 2b | débil o ninguno | |
IgG 3 | débil | |
Oveja | débil o ninguno |
Otras proteínas de unión a anticuerpos
Además de la proteína A, otras proteínas bacterianas que se unen a inmunoglobulinas, como la proteína G , la proteína A / G y la proteína L, se utilizan comúnmente para purificar, inmovilizar o detectar inmunoglobulinas.
Papel en la patogenia
Como patógeno, Staphylococcus aureus utiliza la proteína A, junto con una serie de otras proteínas y factores de superficie, para ayudar a su supervivencia y virulencia. Con este fin, la proteína A juega un papel multifacético:
- Al unirse a la porción Fc de los anticuerpos, la proteína A los hace inaccesibles para las opsoninas, lo que altera la fagocitosis de las bacterias a través del ataque de las células inmunes.
- La proteína A facilita la adherencia de S. aureus a las superficies recubiertas del factor von Willebrand humano (vWF), aumentando así la infecciosidad de las bacterias en el sitio de penetración de la piel.
- La proteína A puede inflamar el tejido pulmonar al unirse a los receptores del factor de necrosis tumoral 1 (TNFR-1). Se ha demostrado que esta interacción juega un papel clave en la patogenia de la neumonía estafilocócica.
- Se ha demostrado que la proteína A paraliza la inmunidad humoral (mediada por anticuerpos), lo que a su vez significa que los individuos pueden infectarse repetidamente con S. aureus ya que no pueden generar una fuerte respuesta de anticuerpos.
- Se ha demostrado que la proteína A promueve la formación de biopelículas tanto cuando la proteína está unida covalentemente a la pared celular bacteriana como en solución. [12]
La proteína A ayuda a inhibir la absorción fagocítica y actúa como un disfraz inmunológico. Los niveles más altos de proteína A en diferentes cepas de S. aureus se han asociado con el transporte nasal de esta bacteria. [13]
Los mutantes de S. aureus que carecen de proteína A se fagocitan con mayor eficacia in vitro y los mutantes en modelos de infección tienen una virulencia disminuida. [14]
Producción
La proteína A se produce y purifica en fermentación industrial para su uso en inmunología, investigación biológica y aplicaciones industriales (ver más abajo). La proteína A natural (o nativa) se puede cultivar en Staphylococcus aureus y contiene las cinco regiones de unión de anticuerpos homólogas descritas anteriormente y una región C-terminal para la unión a la pared celular. Hoy en día, la proteína A se produce más comúnmente de forma recombinante en Escherichia coli . ( También se ha demostrado que Brevibacillus es un huésped eficaz. [15] ) Las versiones recombinantes de la proteína A también contienen los cinco dominios de unión de anticuerpos homólogos, pero pueden variar en otras partes de la estructura para facilitar el acoplamiento a sustratos porosos [16] Diseñado También hay disponibles versiones de la proteína, la primera de las cuales fue rProtein A, B4, C-CYS. [17] Las versiones de ingeniería son multímeros (típicamente tetrámeros, pentámeros o hexámeros) de un solo dominio que ha sido modificado para mejorar la usabilidad en aplicaciones industriales.
Investigar
La proteína A a menudo se acopla a otras moléculas como un tinte fluorescente , enzimas , biotina , oro coloidal o yodo radiactivo sin afectar el sitio de unión del anticuerpo. Los ejemplos que incluyen la tinción de proteína A-oro (PAG) se utilizan en el marcaje de inmunogold , la proteína A acoplada con fluoróforo para inmunofluorescencia y la proteína A acoplada a la cadena de acoplamiento de ADN para la obtención de imágenes de ADN-PAINT. [18] También se utiliza ampliamente junto con perlas magnéticas, de látex y de agarosa .
La proteína A a menudo se inmoviliza sobre un soporte sólido y se usa como método confiable para purificar la IgG total a partir de mezclas de proteínas crudas, como suero o líquido ascítico , o se acopla con uno de los marcadores anteriores para detectar la presencia de anticuerpos. El primer ejemplo de proteína A acoplada a una perla porosa para la purificación de IgG se publicó en 1972. [19] Los estudios de inmunoprecipitación con proteína A conjugada con perlas también se utilizan comúnmente para purificar proteínas o complejos de proteínas indirectamente a través de anticuerpos contra la proteína o proteína. complejo de interés.
Papel en la purificación industrial de anticuerpos
La primera referencia en la literatura a una resina de cromatografía de proteína A disponible comercialmente apareció en 1976. [20] Hoy en día, la separación cromatográfica usando proteína A inmovilizada en sustratos porosos es el método más ampliamente establecido para purificar anticuerpos monoclonales (mAb) del sobrenadante de cultivo celular recolectado. . [21] La elección de la proteína A como método preferido se debe a la alta pureza y rendimiento que se consiguen de forma fácil y fiable. Esto forma la base de una "plataforma" general de purificación de anticuerpos que simplifica las operaciones de fabricación y reduce el tiempo y el esfuerzo necesarios para desarrollar los procesos de purificación. [22] A la derecha se muestra un proceso típico de purificación de mAb. A pesar de la larga historia de la cromatografía de proteína A para la producción de anticuerpos, el proceso todavía se está mejorando en la actualidad. La cromatografía continua, más precisamente la cromatografía periódica en contracorriente , aumenta enormemente la productividad de la etapa de purificación.
Referencias
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