background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

Immunology Lecture.4 The complement system 

•  Over 30 proteins produced by the liver and found in circulating blood in inactive form. 

•  Once activated, the complement works as a cascade system. Cascade is when one 

reaction triggers another reaction which trigger others and so on.  These types of 
systems can grow exponentially very fast. 

•  Some  of  which  have  enzymatic  activity,  while  others  are  biologically  active 

substances. 

•  They constitute about 15% of the total plasma proteins. 

Complement System Nomenclature 

•  Complement  proteins  are  often  designated  by  an  upper  case  letter  C  and  are 

inactive until they are split into products. 

–  Example: C1 

•  When the products are split, they become active. The active products are usually 

designated with a lower case a or b. 

–  Example: C2a and C2b 

Complement System: Three Pathways 

The complement system can be activated by either of THREE different pathways. 

1.  Classical Complement Pathway  

      part of the specific immunity. 
2.  Alternative (Properdin) Complement Pathway  
     part of the non-specific immunity. 
3. Mannose- Binding Lectin (MBL) Pathway 
A recently discovered system in which C binds to mannose residue of the glycoprotein 
or polysaccharides present in bacterial cell wall or viral envelop.  

The Classical Pathway: 

C1 Complex

 

•  Part of the specific immune response because it relies on antibodies to initiate it. 

•  First step Binding of complement fixing antibodies (IgG and IgM) to a target antigen 

(e.g., cell, bacteria or virus). 

 

 

 

 

N

eed S

om

e H

el

p?

 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

•  C1 complex becomes activated when it binds to the ends of antibodies. The part of 

C1  complex  which  binds  antibodies  is  C1q  (6  heads  structure).  C1  is  called 
recognition    unit.  It  must  attach  to  at  least  2  Fc  fragments,  requires  at  least  2 
molecules of IgG or one molecule of IgM. 

The Classical Pathway: Building up of C3 Activation Complex 

•  Activated C1 complex acquires enzymatic activity that activate 2 other complement 

proteins, C2 and C4 by cutting them into 2 equal halves 

•  C2 is cleaved into C2a and C2b 

•  C4 is cleaved into C4a and C4b 

•  C2a and C4a diffuse away 

•  C2b  and  C4b  bind  together  on  the  surface  of  bacteria  to  form  a  C3  activation 

complex  (C3 esterase or C3 converstase) 

•  C3 activation complex has an enzymatic activity . The function of the C3 activation 

complex is to activate C3 proteins. This is done by cleaving C3 into C3a and C3b 

 

C3a 

C3a increases the inflammatory response by binding to mast cells and causing them to 
release histamine
 

 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

C3b 

•  The C3b bind to and coat the surface of the bacteria.  

•  C3b is an opsonin 

•  Opsonins are molecules that bind both to bacteria 

and phagocytes 

•  Opsonization increases phagocytosis by  1,000 fold. 

 
 

The Complement System: Building Up C5 Activation Complex 

•  Eventially enough C3b is cleaved that the surface of the 

bacteria begins to become saturated with it.  

•  C2b and C4b which make up the C3 activation complex 

has a slight affinity for C3b and C3b binds to them 

•  When C3b binds to C2b and C4b it forms a new complex 

referred to as the C5 activation complex (C5 convertase) 

•  The C5 activation complex (C2b, C4b, C3b) activates C5 

proteins by cleaving them into C5a and C5b 

The function of C5a 

 

•  C5a disperses away from the bacteria. 

–  Binds to mast cells and increases inflammation. 

–  Most powerful chemotactic factor known for leukocytes 

Building up the Membrane Attack Complex (MAC) 

•  Many C5b proteins are produced by the C5 activation complex.  These C5b begin 

to coat the surface of the bacteria  

•  C5b on the surface of bacteria binds to C6 

•  The binding of C6 to C5b activates C6 so that it can bind to C7 

•  C7 binds to C8 which in turn binds to C9’s 

 

 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

•  Together  these  proteins  form  a  circular  complex  called  the  Membrane  Attack 

Complex (MAC) 

Membrane Attack complex 

•  The MAC causes Cytolysis. 

–  The  circular  membrane  attack  complex  acts  as  a  channel  in  which 

cytoplasm can rush out of and water rushes in. 

•  The cell’s inner integrity is compromised and it dies 

 

 

 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

The Complement System: The Alternative Pathway 

•  The alternative pathway is part of the  non-specific defense because it does not 

need antibodies to initiate the pathway. 

•  The alternative pathway is slower than the classical pathway. 

Factors of Activation  

1. Bacterial cell wall polysaccharides. 
2. Bacterial Endotoxin. 
3. Cobra venom factor. 
4. Trypsin & plasmin. 

•  This system starts from C3b which is always available in the body.  The activation 

passes into the following steps: 

The Alternative pathway : C3b 

•  C3 contains unstable thioester bond. 

•  This  unstable  bond  makes  C3  subject  to  slow  spontaneous  hydrolysis  to  C3b 

(Factor A) and C3a. 

•  The C3b is able to bind to foreign surface antigens. 

•  Mammalian  cells  contain  sialic  acid  which  inactivates  C3b  and  prevent  over-

activation of pathway  

Alternative Pathway: Factor B 

•  C3b on the surface of a foreign cells binds to another plasma protein called factor 

B (C3-Proactivator) forming C3bFactor B  

Alternative Pathway: Factor D 

•  The binding of C3b to factor B allows a protein enzyme called Factor D to cleave 

Factor B to Ba and Bb

•  Factor Bb remains bound to C3b while Ba and Factor D disperse away. 

•  C3b Factor Bb (enzyme) has a catalytic enzymatic activity in its B moiety. However, 

this enzyme is unstable it may dissociate into C3b + Bb.  

Alternative Pathway: The C3 Activation Complex 

•  Properdin (220 KDa glycoprotein , also called factor P, binds to the C3bBb complex 

to stabilize it (C3bFactorBbP) 

•  C3bBbP  make  up  the  C3  activation  complex  (C3  convertase)  for  the  alternative 

pathway. The latter breaks C3 into C3a (small) and C3b (large) 

•  The C3 activation complex causes the production of more C3b. 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

•  This allows the initial steps of this pathway to be repeated and amplified 

•  2X10

6

 molecules can be generated in 5 minutes   

•  When an additional C3b binds to the C3 activation complex it converts it into a C5 

activation complex (C5 convertase). 

•  The C5 activation complex cleaves C5 into C5a and C5b. 

•  C5b begins the production of the MAC. 

The Alternative Complement Pathway 

 

 

 

 

C3b BbP (C3 activation complex)

 

(C5 activation complex

(

 

Unstable

 

Factor 1

 




رفعت المحاضرة من قبل: Yahia Ziead
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 86 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل