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Proteína A

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.

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Se ha encontrado uso en la investigación bioquímica debido a su capacidad para unirse a las inmunoglobulinas. Se compone de cinco dominios de unión a Ig homólogos que se pliegan en un paquete de tres hélices. Cada dominio puede unir proteínas de muchas especies de mamíferos, especialmente las IgG. Se une a la cadena pesada dentro de la región Fc de la mayoría de las inmunoglobulinas y también dentro delRegión fabulosa en el caso de la familia humana VH.

A través de estas interacciones en el suero, donde las moléculas de IgG se unen en la orientación incorrecta (en relación con la función normal de los anticuerpos ), la bacteria interrumpe la opsonización y la fagocitosis.

Historia

Como subproducto de su trabajo sobre los 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 forma no específica aumentó contra diferentes tipos de estafilococos. En 1958, Jensen confirmó el hallazgo de Verwey y mostró que los sueros de preinmunización de conejo, así como los sueros humanos normales, se unían al componente activo en el extracto de estafilococo;

Designó este componente Antígeno A (porque se encontró en la fracción A del extracto) pero pensó que era un polisacárido. La clasificación errónea de la proteína fue el resultado de pruebas defectuosaspero poco después (1962) Löfkvist y Sjöquist corrigieron el error y confirmaron que el antígeno A era de hecho una proteína de superficie en la pared bacteriana de ciertas cepas de S.

Aureus. El grupo Bergen de Noruega nombró a la proteína «Proteína A» después de la fracción de antígeno aislada por Jensen.

Proteína A anticuerpo vinculante

Se ha demostrado mediante refinamiento cristalográfico que el sitio de unión primario para la proteína A está en la región Fc, entre los dominios CH y CH. Además, se ha demostrado que la proteína A se une a moléculas de IgG humana que contienen fragmentos de IgG F (ab ‘) 2 de la familia del gen VH humano.

La proteína A puede unirse con gran afinidad a la porción Fc de inmunoglobulina de ciertas especies como se muestra en la tabla a continuación.

Otras proteínas de unión a anticuerpos

Además de la proteína A, otras proteínas bacterianas que se unen a la inmunoglobulina, como la Proteína G, la Proteína A / G y la Proteína L, se usan comúnmente para purificar, inmovilizar o detectar inmunoglobulinas.

Papel en la patogénesis

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. Para este fin, la proteína A juega un papel multifacético:

Al unirse a la porción Fc de los anticuerpos, la proteína A los vuelve 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 con factor von Willebrand (vWF) humano, lo que aumenta la infecciosidad de la bacteria en el sitio de penetración en la piel.

La proteína A puede inflamar el tejido pulmonar al unirse a los receptores del factor de necrosis tumoral 1 (TNFR-). Se ha demostrado que esta interacción juega un papel clave en la patogénesis 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 respuesta de anticuerpos fuerte.

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 a la solución.

La proteína A ayuda a inhibir la envoltura 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.

Los mutantes de S. aureus que carecen de la proteína A se fagocitan más eficientemente in vitro, y los mutantes en los modelos de infección tienen una virulencia disminuida.

Producción

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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) puede cultivarse en Staphylococcus aureus y contiene las cinco regiones de unión de anticuerpos homólogos descritas anteriormente y una región C-terminal para la unión a la pared celular.

Hoy, la proteína A se produce más comúnmente de forma recombinante en Escherichia coli. ( Brevibacillus también ha demostrado ser un huésped efectivo. ) 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 porososTambién están disponibles versiones de ingeniería de la proteína, la primera de las cuales fue rProtein A, B4, C-CYS.

Las versiones de ingeniería son multímeros (típicamente tetrámeros, pentámeros o hexámeros) de un solo dominio que se ha modificado para mejorar la usabilidad en aplicaciones industriales.

Investigación

La proteína A a menudo se acopla a otras moléculas como un tinte fluorescente, enzimas, Biotina, oro coloidal o Yodo radioactivo sin afectar el sitio de unión del anticuerpo. Los ejemplos que incluyen la tinción de proteína A-oro (PAG) se utilizan en el marcado de inmunogold, la proteína A acoplada a fluoróforo para inmunofluorescencia y la proteína A acoplada a la cadena de acoplamiento de ADN para la obtención de imágenes de ADN-PINTURA.

También se utiliza ampliamente junto con perlas magnéticas, de látex y 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 combina con uno de los marcadores anteriores para detectar la presencia de anticuerpos. El primer ejemplo de la proteína A que se acopla a una perla porosa para la purificación de IgG se publicó en 1972.

Los estudios de inmunoprecipitación con proteína A conjugada con perlas también se usan comúnmente para purificar proteínas o complejos de proteínas indirectamente a través de anticuerpos contra la proteína o proteína. complejo de interes.

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. Hoy en día, la separación cromatográfica usando proteína A inmovilizada en sustratos porosos es el método más ampliamente establecido para purificar anticuerpos monoclonales (mAbs) del sobrenadante de cultivo de células de cosecha.

La elección de la proteína A como método preferido se debe a la alta pureza y rendimiento que se logran de manera fácil y confiable. Esto forma la base para una «plataforma» general de purificación de anticuerpos que simplifica las operaciones de fabricación y reduce el tiempo y el esfuerzo necesarios para desarrollar procesos de purificación.Un proceso típico de purificación de mAb se muestra a la derecha.

A pesar de la larga historia de la cromatografía de proteína A para la producción de anticuerpos, el proceso todavía se está mejorando hoy. La cromatografía continua, más precisamente la cromatografía periódica a contracorriente, aumenta enormemente la productividad del paso de purificación.

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