Geração da diversidade de anticorpos

O sucesso da resposta imune está na capacidade de reconhecer e apresentar um grande número de antígenos diferentes. Para isso, esta deve ter uma grande diversidade de anticorpos disponíveis. O número de genes de região variável na linhagem germinativa é muito pequeno para ser a única fonte de diversidade dos anticorpos.

???? Quando e como a diversidade é gerada? como são produzidas as diferentes seqüências da região variável? ???? A recombinação ou rearranjo gênico permite produzir uma extraordinária diversidade de anticorpos a partir de uma quantidade relativamente pequena de capacidade codificadora no DNA.

No homem, o repertório de anticorpos consiste em cerca de 1011 moléculas diferentes. Nas células B ocorre a recombinação somática. A recombinação é dirigida por enzimas denominadas de RAG O repertório de anticorpos é gerado durante o desenvolvimento das células B por rearranjos do DNA.

A hipótese de Dreyer e Bennett . o controle genético da produção da cadeia leve é feito por dois genes para o domínio variável e um gene para o domínio constante. Então, região codificada pelo gene V – existe entre uma e duas centenas de diferentes genes V. VL região codificada pelo gene J – existem entre cinco a dez diferentes genes J. região controlada pelo gene C – pode ser Ck ou Cl. CL

O "truque" por trás da diversidade é a escolha de três segmentos de gene para formar o gene final, a partir de três conjuntos de segmentos, cada um com múltiplas opções de escolha.

O locus responsável pela codificação das regiões variáveis das cadeias leves e pesadas de anticorpos possuem diversos segmentos gênicos, agrupados em regiões denominadas V (variável) e J (junção) na cadeia leve e V, D (diversidade) e J na cadeia pesada

Diversidade nas regiões variáveis (V) das imunoglobulinas Cada segmento gênico possui subdivisões, ou seja, regiões que são escolhidas ao acaso em cada segmento na montagem do gene final que vai codificar as cadeias leves e pesadas A região variável é codificada por mais de um segmento gênico. Na cadeia leve, cada domínio V é codificado por dois segmentos gênicos: segmento gênico variável (V) e segmento gênico de junção (J). As regiões V da cadeia pesada são codificadas por 3 segmentos gênicos: V, J e segmento gênico de diversidade (D).

(n=6) Rag1 Rag2 Esquema representativo do lócus da cadeia pesada da Ig e da forma como a escolha dos segmentos V.D e J determina o idiotipo da imunoglobulina.

Duas formas mutuamente excludentes de unir um V a um J Duas formas mutuamente excludentes de unir um V a um J. No primeiro caso (à esquerda) há perda do DNA entre os segmentos V e J escolhidos. No segundo caso, há apenas uma mudança na ordem.

Muitas regiões V diferentes podem ser feitas pela seleção de diferentes combinações dos segmentos gênicos. Para as cadeias leves  humanas, 200 regiões V diferentes podem ser geradas. Para as cadeias leves , 120 regiões V diferentes podem ser produzidas. Para cadeias pesadas, podem ser formadas cerca de 11.000 regiões VH. Cada uma das 320 cadeias leves diferentes pode se combinar com 11.000 cadeias pesadas, originando 3,5 x 106 diferentes especificidades de anticorpo.

A união VJ e a VDJ gera mais diversidade Quando as RAG e as demais enzimas do complexo de recombinação atuam, elas cortam o DNA logo após um V e antes de um J, mas os cortes podem ser feitos em posições ligeiramente diferentes a cada vez. Assim, os fragmentos são emendados, gerando uma diversidade de seqüências na junção entre V-J, entre V-D e entre D-J, que eleva a variabilidade total das extremidades idiotípicas em 100 X. Assim, chegamos agora a casa dos 108 diferentes anticorpos.

A hiper-mutação somática gera ainda mais diversidade A hiper-mutação somática é um curioso fenômeno que afeta quase que exclusivamente as regiões codificantes das Igs, especialmente os segmentos variáveis dos linfócitos B ativados. São criadas mutações pontuais que vão refletir em diferentes aminoácidos na seqüência final da imunoglobulina. O mecanismo de hiper-mutação somática ainda não está esclarecido, mas sabe-se que aumenta mais 100X a diversidade de anticorpos, levando a um teto de 1010 diferentes Igs.

Veja que há uma mudança do DNA da célula progenitora até o DNA do linfócito B, com diferenças mesmo no RNAm produzido, o que irá acontecer diferentemente para cada linfócito. Consequentemente, cada linfócito terá um gene que codifica uma região variável diferente, ou seja, uma seqüência de aminoácidos diferentes e uma especificidade diferente.

Uma vez que o processo esteja completado (sempre num único cromossomo), poderá haver a produção da cadeia pesada da imunoglobulina, que caracteriza o pré-linfócito B. Caso a recombinação falhe, então as Rag vão tentar fazer uma recombinação no outro cromossomo do par. Se, ainda assim, a recombinação fracassar, a célula será eliminada. 

Diversidade nas regiões constantes (C) das imunoglobulinas Os genes da região C mudam na sua progênie quando elas maturam e proliferam no curso de uma resposta imune. O primeiro anticorpo produzido numa resposta imune é a IgM. Após a mudança de isotipo, a mesma região V é expressa em anticorpos IgG, IgA ou IgE. Os genes da região CH alcançam cerca de 200.000 bases na extremidade 3’ do segmento gênico JH.

O gene da região C que codifica as cadeias  está próximo aos segmentos gênicos JH; Imediatamente à extremidade 3’ do gene , localiza-se o gene .

A co-expressão de IgD e IgM é regulada pelo processamento de RNA. A transcrição iniciada no promotor VH estende-se através dos éxons C e C, para, então ser processado por clivagem “splicing” e poliadenilação. A troca para outros isotipos ocorre somente após as células B terem sido estimuladas pelo antígeno.

Resumo

fazendo um resumo dos principais mecanismos conhecidos atualmente: - a geração da diversidade de anticorpos depende: