Comparative study of the Fc region from murine IgG1 anaphylactic and non anaphylactic antibodies

Está estabelecido que o processo de glicosilação é essencial para a conformação estrutural e função efetora dos anticorpos. Entretanto, não está completamente claro como diferenças nos carboidratos ligados aos anticorpos podem interferir na sua atividade biológica. Foi previamente descrito que anticorpos IgG1 murinos podem ser divididos em anafiláticos ou não-anafiláticos, de acordo com a sua capacidade de induzir in vivo reação de anafilaxia. Somado a isso, foi verificado que a cadeia de oligossacarídeos N-ligada à molécula de IgG1 é fundamental para a manutenção da sua função efetora. O objetivo do presente trabalho é estudar diferenças estruturais entre os subtipos de IgG murinos que poderiam determinar a sua atividade biológica. O seqüenciamento dos nucleotídeos que codificam os domínios CH2 e CH3 dos dois subtipos de IgG1 permitiu constatar homologia de 100% dessas regiões nas duas moléculas estudadas. Entretanto, ao analisar o padrão de carboidratos N-ligados aos anticorpos IgG1 foi observado maior conteúdo de ácido siálico e fucose na cadeia N-ligada ao anticorpo anafilático em relação à do não-anafilático. Contudo, a remoção de resíduos de ácido siálico por tratamento enzimático do anticorpo IgG1 anafilático resultou na perda da capacidade desta molécula de induzir desgranulação celular in vitro e reação anafilática in vivo, semelhante ao anticorpo IgG1 deglicosilado. Em contraste, a remoção de fucose não afetou a sua função anafilática. A análise por PCR em tempo real da expressão dos genes das enzimas envolvidas no processo de glicosilação das proteínas revelou menor expressão gênica de algumas glicosidases, principalmente as sialiltransferases, no hibridoma e linfócitos B secretores do subtipo IgG1 não-anafilático em relação ao obtido no hibridoma e linfócitos B que secretam a IgG1 anafilática. Além disto, foi observada menor atividade enzimática das sialiltransferases obtidas do hibridoma produtor da IgG1 não-anafilática em relação à do hibridoma que produz a IgG1 anafilática. Em conjunto, estes resultados comprovam que a capacidade de anticorpos IgG1 murinos de induzir anafilaxia é diretamente dependente do conteúdo de ácido siálico presente na cadeia de oligossacarídeos ligada à região Fc do anticorpo, além disso sugerem fortemente que essa maior sialilação observada no tipo anafilático seja resultante da maior expressão gênica destas enzimas e assim da sua atividade enzimática no momento da síntese dos anticorpos. It is well established that the glycosylation process is essential for the structural conformation and effector function of the antibodies. However, it is quite clear how differences in the carbohydrates attached to the antibodies may interfere with their biological activities. It was previously reported that murine IgG1 antibodies can be divided into anaphylactic or nonanaphylactic according to their ability to induce anaphylaxis. Furthermore, it was demonstrated that the oligosaccharide chain N-linked to the IgG1 is essential for its conformation and biological activity. The objective of this work is to study structural differences between these subtypes of murine IgG1 that could determine their biological activity. The sequencing of the nucleotides encoding the CH2 and CH3 domains of these two subtypes of IgG1 showed 100% of homology in the Fc regions of these molecules. In contrast, the analysis of the carbohydrates N-linked to the IgG1 antibodies demonstrated higher sialic acid and fucose contents in the chain attached to the anaphylactic antibody than in the nonanaphylactic IgG1. However, the removal of sialic acid residues by enzymatic treatment of anaphylactic IgG1 antibody resulted in the abrogation of its ability to induce mast cells degranulation in vitro and anaphylactic reaction in vivo as observed to deglycosylated IgG1 antibody. On the other hand, the removal of fucose did not change the anaphylactic activity. The analysis by real time PCR of the gene expression of enzymes that are involved in the protein glycosylation showed lower gene expression of some glycosyltransferases, mainly sialyltransferases, in the hybridoma and B lymphocytes that produce the non-anaphylactic IgG1 compared to those verified in the hybridoma and B cells producer of the anaphylactic IgG1. Furthermore, it was verified lower enzymatic activity of sialyltransferases purified from the hybridoma producer of the non-anaphylactic IgG1 in relation to the hybridoma producer of the anaphylactic antibody. Together, these results prove that the ability of murine IgG1 to induce anaphylaxis is directly dependent of the sialic acid content in the carbohydrate core attached to the antibody Fc region. It is also strongly suggested that this higher sialylation observed in the anaphylactic IgG1 may be resultant of the higher gene expression and enzymatic activity of some sialyltransferases during the antibody synthesis.