Immunologia (funzionamento biochimico-fisiologico)

VDJ.

La catena pesante è più complicata da produrre, devo mettere insieme tre

frammenti e non due, il rischio è quello di incorrere in mutazioni frameshift, avrò

1/3 di possibilità che ciò non avvenga. Data la maggiore complicanza questo

riarrangiamento avverrà per primo in modo che se fosse non produttivo non si

avrebbe perso tempo a creare le catene leggere, il cui procedimento è più semplice.

Qualora il riarrangiamento delle catene pesanti riesca si potrà procedere a mettere

in membrana la catena pesante. Ovviamente da sola non basta, per restare esposta

in membrana c’è bisogno di un supporto, si affianca quindi un surrogato di catena

leggera. Questo surrogato è formato da due proteine che hanno somiglianza con la

catena leggera e che in qualche modo tengono la catena in membrana, queste

proteine sono V3b e landa5. L’introduzione della catena leggera da il segnale al

linfocita B di smettere il riarrangiamento genico della catena pesante per iniziare

con la produzione delle catene leggere. Una volta che anche questo riarrangiamento

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è andato a buon fine la cellula può finalmente esporre in membrana l’anticorpo

completo, diventando così a tutti gli effetti un linfocita B näive. Il linfocita ha ora in

membrana una IgM però bisogna che passi un ulteriore selezione, detta selezione

negativa. Il linfocita resterà per un periodo a vagare nel linfonodo, qui sono presenti

solo antigeni self, qualora il linfocita fosse autoreattivo e riconoscesse un antigene

andrebbe incontro ad apoptosi. Se invece non fosse autoreattivo procederebbe a

mettere in membrana una IgD, che come abbiamo detto presenta la stessa catena

pesante di una IgM. La presenza di IgD sulla membrana è l’unica cosa che distingue

un linfocita B vergine da uno maturo. Tutto questo accade nel midollo.

La formazione delle catene non è semplice, si

basa tutto sul principio dell’esclusione allelica. Di

ogni gene per la catena pesante e leggera

abbiamo due varianti alleliche, una materna e

una paterna. Qualora avvengo un

riarrangiamento non produttivo si potrebbe

usare l’altro allele. Una volta terminati i geni

però se non si è completato il riarrangiamento la

cellula muore. Il riarrangiamento avviene in contemporanea per entrambi gli alleli, il

primo che va a buon fin blocca il riarrangiamento dell’altro. Il riarrangiamento delle

catene pesanti risulta più complesso poiché, a differenza delle catene leggere, non

posso prendere altri frammenti se

sbaglio: nelle catene leggere se il

riarrangiamento tra Ve J non avviene

posso usare altri V e J, tuttavia ciò non

vale per le catene pesanti poiché i geni per il frammento D si trovano tra quelli di V e

J. Una volta che il frammento DJ si collega al frammento V tutta la parte in mezzo,

quindi i r stanti geni per il frammento D, viene alimentata. Se il collegamento V+DJ

fallisce avrò ancora V a monte e J a valle, ma i geni per D sono terminati.

Normalmente il linfocita B vergine ha un anticorpo insolubile in membrana, quando

viene attivato viene secreto e avviene lo splicing dell’RNA.

Questo anticorpo di membrana ha una parte transmembrana e una

intracitoplasmatica, tramite splicing alternativo finisce per non usare gli esoni di

queste code. Durante la risposta primaria le plasmacellule derivate dia linfociti B

vergini producono solo IgM ( e IgD solo come recettori di membrana, in pochissima

quantità in forma solubile), in fasi più avanzate della risposta vengono invece

generate plasmacellule che producono classi anticorpali diverse dalle IgM pur

mantenendo la stessa specificità antigenica, ovvero la stessa regione variabile

codificata dalla stessa VDJ. La produzione di queste è ancora più evidente durante la

risposta secondaria, il processo che porta a cambiare le classi di Ig prodotte è detto

switch isotipico o scambio di classe. Questi processo avviene nei follicoli linfatici

secondari grazie ad un processo di riarrangiamento genico che sposta la VDJ dalla

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sua posizione nativa, prossima ai segmenti codificanti per miu e Delta, ad una nuova

posizione. Difatti tutti i segmenti genici che codificano per le catene pesanti sono

posizionati in serie all’estremo 3’. Questo processo è irreversibile in quanto il taglia e

cuci per unire la VDJ al gene per la catena pesante provoca l’eliminazione di tutto ciò

che è intercalare, un linfocita che ha prodotto switch isotipico non potrà tornare a

produrre IgM in quanto avrà perso il frammento genico codificante. Tuttavia un

linfocita lui procedere oltre nel riarrangiamento scegliendo segmenti localizzati

sempre più all’esterno 3’ del cromosoma e ledendo ogni volta i segmenti genici

intercalari, questo processo coinvolge gli enzimi UNG e AID, coinvolti anche

nell’ipermutazione somatica. Il riarrangiamento per il TCR

accade esattamente allo

stesso modo, la variabilità

del dominio variabile

avviene con

riarrangiamento. La catena

alfa e Delta sono sullo

stesso locus. Ho una catena

più importante che richiede

arrangiamento VDJ e una

che serve VJ. Per i TCR alfa

beta il riarrangiamento VDJ

avviene per la catena ß mentre per i TCR gamma delta avviene per la catena Delta.

Un particolarità è che nel locus i geni Delta sono in mezzo ai geni per i frammenti

Valfa e J alfa, in questo modo si scongiura ogni possibilità di poter formare sullo

stesso TCR sia alfa beta che gamma delta. I meccanismi sono uguali a quelli degli

anticorpi con RAG 1 e RAG 2, ARTEMIS ecc… una differenza si trova sul TdT, essa

lavora su tutte le catene. Siccome il numero di frammenti è limitato per i TCR

gamma delta, essi possono formar frammenti VDJ, VDDJ, VDDDJ oppure VDDDDJ.

Questo ne aumenta la variabilità nonostante i pochi frammenti.

Il riarrangiamento in situazione germinale i geni mancano dell’esone che codifica per

il dominio variabile di ciascuna di queste catene del dominio variabile, affinché le

cellule staminali possano diventare linfocita B o T, ovvero possano mettere in

membrana un anticorpo o un TCR, è necessario che questi geni vengano modificati

in modo da costruire questo esone. Nel caso delle catene pesanti delle Ig e della

catena beta e Delta del TCR la costruzione dell’esone avviene attraverso un processo

di taglia e cuci che mette insieme VDJ tra i tanti V D e J disponibili nella sequenza

germinale. Questo processo produce due livelli di variabilità, la variabilità

combinatoria che dipende da quale frammento V viene messo insieme a quale D

che viene messo insieme a quale J, e la variabilità giunzionale in quanto la giunzione

tra i segmenti dipende da ARTEMIS in maniera casuale attraverso l’interposizione di

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basi che non esistevano nella sequenza germinale, il tutto avviene attraverso due

processi:

1) Inserimento di basi palandromiche

2) Inserimento di basi N ad opera dell’enzima TdT

Questo riarrangiamento è complicato perché prevede due momenti di taglia e cuci,

ciascuno evento e rischioso per la funzionalità del gene perché se avviene con un

frameshift il riarrangiamento non sarà produttivo, difatti circa il 70% dei

riarrangiamenti non sono produttivi.

Nel caso della catena leggera il riarrangiamento è più semplice perché vi è solo un

taglia e cuci tra V e J, un frammento solo con un rischio solo.

Una volta riarrangiati i due geni delle catene, ognuno che può lavorare su un allele,

vengono esclusi gli altri possibili riarrangiamenti: principio di esclusione allelica,

questo processo è utile per evitare che il linfocita esprima contemporaneamente

due recettori.

Quando il precursore del linfocita B mette in membrana il proprio anticorpo va

incontro a duna fase in cui se riconosce l’antigene va in apoptosi, siamo dentro al

midollo, gli antigeni che riconosce questo linfocita B immaturo sono self perciò si ha

l’eliminazione del linfocita autoreattivo, si parla anche di selezione negativa dei

linfociti autoreattivi. I linfociti B immaturi che sopravvivono a questa selezione

evolvono, esprimono in membrana tramite splicing alternativo sia IgM che IgD, che

come abbiamo detto riconoscono lo stesso antigene poiché i domini variabili sono

prodotti dagli stessi frammenti, diventando così linfocita B maturo. L’unica

differenza strutturale quindi tra linfocita B immaturo e linfocita B maturo è

l’espressione in membrana di IgD.

Il linfocita B maturo passerà poi nel circolo ematico alla ricerca del proprio antigene

ma qui sopravvivere solo pochi giorni prima di morire ed essere sostituito da una

nuova produzione di linfociti B che viene prodotta, ciò vale per tutta a vita.

Viceversa se il linfocita B vergine trova l’antigene si attiva e diventa o plasmacellula

o linfocita B di memoria a lunga vita.

Dal punto di vista dei linfociti T la situazione cambia.

I linfociti T differenziamo nel timo a partire dal una cellula che proviene dal midollo

osseo, anche loro derivano dalla cellula staminale emopoietica pluripotente, questa

decide di diventare precursore linfoide e poi decide di diventare precursore T.

Questo precursore T, detto anche cellula propro T, esce dal midollo osseo e lassa nel

sangue e dal sangue arriva nel timo attraverso i vasi timici e arriva nel corticale del

timo.

Il timo è un organo che si trova tra il cuore è lo sterno ed è formato da due tessuti,

una corticale e una midollare. La prima è la parte preminente del timo dal punto di

vista quantitativo ed e la parte più importante della maturazione dei timociti. La

cellula che sta cercando di diventare linfocita T si chiama infatti timocita.

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Il timocita non è una cellula autoctona del timo ma è una cellula che arriva dal

midollo osseo, le cellule che aiutano il timocita a maturare sono le cellule proprie

della struttura del timo, le cellule epiteliali timiche. Queste costituiscono la struttura

intrinseca del timo, là cellule propro T arriva nel timo usando recettori di homing,

importante è il CD44, si trova su tutti i globuli bianchi. Quando questa cellula arriva

nel timo la prima cosa che fa è riarrangiare i TCR, andrà incontro al riarrangiamento

o alfabeta o gammadelta, riarrangia in un caso prima beta e nell’altro prima Delta, n

riarrangiamento esclude l’altro.

I linfociti alfabeta sono i più conosciuti e sono quelli che andranno incontro a

selezione timica positiva e negativa.

Per quanto riguarda i gammadelta sappiamo meno, probabilmente riconoscono

l’antigene indipendentemente dalle molecole MHC quindi alcuni processi non

valgono