Scoperte genetiche sulla diversificazione anticorpale e il ruolo dei linfociti

Teorie sulla diversificazione anticorpale

Per spiegare la capacità dei linfociti di riconoscere un numero estremamente elevato di antigeni, furono elaborate due teorie:

• La Germ-Line Theory secondo la quale nel DNA erano presenti tanti geni che codificavano per le immunoglobuline quante erano le diverse immunoglobuline.

• La Teoria di Diversificazione Somatica secondo la quale i tipi diversi di immunoglobuline si formavano nei linfociti B durante il loro differenziamento.

Esperimento di Susumu Tonegawa

Attraverso tecniche di biologia molecolare, Susumu Tonegawa compì un esperimento per il quale gli fu attribuito il premio Nobel: scoprì il principio genetico per la diversificazione anticorpale.

Egli estrasse il DNA da un embrione di topo e da una cellula di mieloma che produceva la catena leggera κ, sottopose entrambi i DNA a digestione attraverso un enzima di restrizione (BamHI) e successivamente effettuò l’elettroforesi su gel di agarosio.

Dopo isolò una piccola quantità di DNA specifica per la catena κ per poi usarla come sonda (Southern Blot).

Nella colonna dov’era presente il DNA dell’embrione si osservavano due bande ma nel mieloma una sola. Quindi nell’embrione la struttura di DNA per la catena k era più lunga di quella che si vedeva nel mieloma. Questo fu il primo passo per scoprire che nell’embrione era presente una distanza tra la sequenza costante e quella variabile, ma che questa distanza non era presente nelle cellule di mieloma.

Conferma parziale delle teorie

Entrambe le teorie furono quindi in parte confermate:

• La prima era parzialmente corretta perché si scoprì che le sequenze geniche che successivamente vengono sottoposte a ricombinazione erano presenti nella linea germinale.

• La seconda era parzialmente corretta perché i geni che vengono trascritti vengono assemblati solo nei precursori dei linfociti. Un numero di geni così elevato come quello della diversità anticorpale (109, anche se forse i riarrangiamenti produttivi sono meno) non poteva infatti essere codificato in linea germinale, poiché avrebbe occupato una quantità enorme dell’intero genoma umano.

Processo di sviluppo dei linfociti B

Durante lo sviluppo dei linfociti B, i segmenti variabili vengono avvicinati a quelli costanti ed entrano in gioco anche altri segmenti di legame, alcuni dei quali sono detti J (segmenti di ricongiunzione, dall’inglese “joining”), che legano la regione costante a quella variabile.

In cellule che non sono linfociti si osserva che la regione CDR3 e CDR2 sono più distanti tra di loro. Tra le due infatti sono presenti degli introni e un segmento J.