Immunologia - riarrangiamento BCR

GENERAZIONE DELLA DIVERSITA' GIUNZIONALE

Principale Gene coinvolto: Transferasi deossinucleotideterminale (TdT)

Nucleotidi P (palindromici)

Nucleotidi N (nontemplated)

MECCANISMI DELLA DIVERSITA' ANTICORPALE

La diversità anticorpale è determinata in quattro modi.

Il riarrangiamento genico, grazie al quale due o tre segmenti genici si combinano per formare un esone completo della regione V, genera diversità in due modi.

1. I riarrangiamenti possono utilizzare combinazioni diverse dei vari frammenti genici -> diversità combinatoria
2. Nel punto di giunzione dei diversi segmenti genici si origina la diversità giunzionale, dovuta al fatto che durante la ricombinazione possono essere aggiunti o sottratti nucleotidi.

La terza causa è ancora una forma di diversità combinatoria. Deriva dal fatto che le regioni V delle catene leggere e pesanti possono combinarsi in vari modi quando queste si appaiano.

performare il sito di legame per l'antigene. Questi tre meccanismi avvengono durante lo sviluppo delle cellule B immature. Quindi avremo sulle cellule B naive un repertorio di 10 differenti molecole anticorpali.

Il quarto meccanismo è rappresentato dalle mutazioni che avvengono nelle cellule B mature ed attivate, e solo sulle regioni V: ipermutazione somatica.

MECCANISMI DELLA DIVERSITA' ANTICORPALE κ:

Per le catene leggere 40 geni V e 5 segmenti J = 200 diverse regioni V κ κ κ λ:

Per le catene leggere e 4 geni J = 120 diverse regioni V 30 geni V λ λ λ

In totale possono essere utilizzate 320 catene leggere diverse.

Per le catene pesanti: 40 geni V, 25 geni D e 6 geni J = 6.000 differenti regioni V H H H H

MECCANISMI DELLA DIVERSITA' ANTICORPALE

Durante la maturazione delle cellule B, al riarrangiamento del locus delle catene pesanti, fanno seguito molti cicli di divisione cellulare prima che avvenga il riarrangiamento delle

catene leggere. La particolare combinazione dei segmenti genici usati per produrre una catena pesante non sembra condizionare la scelta dei segmenti combinati per ottenere la regione variabile della catena leggera.

6320 x 6.000 = 1,9 x 10

Considerando anche la meccanismo di giunzione, si ritiene che il 11. repertorio ammonti a 10

Bisogna però tener conto che due su tre dei riarrangiamenti sono non produttivi.

DIVERSITÀ GIUNZIONALE E REGIONI IPERVARIABILI

Due delle tre anse (CRD1 e CRD2) presenti nella regione ipervariabile delle Ig sono codificate dal segmento genico V.

La terza (HV3 o CDR3) è localizzata nel punto di giunzione tra il segmento V e il segmento J, e nelle catene pesanti è in parte codificata dal segmento D.

Sia nelle catene pesanti che leggere la diversità tra le varie regioni CDR3 è incrementata notevolmente dall'aggiunta o dalla delezionedi nucleotidi nella regione di giunzione tra i vari segmenti.

IPERMUTAZIONE SOMATICA

Il quarto

Verranno selezionate negativamente. Invece le mutazioni che saranno selezionate positivamente perché risultano in una maggiore affinità per l'antigene, sono quelle che alterano le sequenze aminoacidiche delle regioni CDR.

IL RIARRANGIAMENTO DEI GENI PER I RECETTORI DELLE CELLULE T loci per il recettore delle cellule T sono formati da gruppi di segmenti, così come i loci per le catene pesanti e leggere delle Ig.

Il locus TCRα sul cromosoma 14, allo stesso modo dei loci per le catene leggere, contiene segmenti genici V e J.

Il locus TCRβ sul cromosoma 7, come quello per le catene pesanti, contiene i segmenti genici D in aggiunta ai segmenti genici V e J.

IL RIARRANGIAMENTO DEI GENI PER I RECETTORI DELLE CELLULE T Una delle differenze più importanti fra i geni delle Ig e quelli del TCR risiede nel numero di geni che codificano la regione C.

Le regioni C nei loci TCR sono molto più semplici di quelle nel locus per le catene pesanti delle Ig.

C'è un solo gene Cα e, sebbene, vi siano due geni Cβ, essi sono largamente omologhi e non vi è nessuna differenza funzionale tra i loro prodotti.

I geni per la regione C del recettore T codificano solo polipeptidi transmembrana. Le funzioni effettive delle cellule T dipendono dal contatto cellula-cellula.

Al contrario, le funzioni effettive delle cellule B dipendono dagli anticorpi secreti che devono le loro proprietà ai differenti isotipi della regione C della catena pesante.

IL RIARRANGIAMENTO DEI GENI PER I RECETTORI DELLE CELLULE T

Un'altra differenza tra i TCR e le Ig risiede nella diversa natura dei loro ligandi.

I siti di legame per l'antigene delle Ig devono adattarsi alla superficie di un numero quasi illimitato di antigeni.

Al contrario, il ligando di un recettore T è sempre un peptide legato a una molecola MHC.

Da ciò l'ipotesi che i siti di riconoscimento dell'antigene sui TCR dovrebbero possedere meno varianti strutturali.

Con gran parte dell'avariabilità focalizzata all'interno del sito di legame per il peptide antigenico.

INTERAZIONE DEL TCR CON IL PEPTIDE LEGATO A MHC

IL RIARRANGIAMENTO DEI GENI PER I RECETTORI DELLE CELLULE T

I loci per il recettore delle cellule T hanno circa lo stesso numero di segmenti genici V che hanno i loci per le Ig, ma solo le cellule B diversificano i geni riarrangiati per ipermutazione somatica. Quindi la variabilità delle anse CDR1 e CDR2 sarà molto maggiore fra le molecole anticorpali che non fra i recettori delle cellule T. Questo concorda con il fatto che le anse CDR1 e CDR2 del recettore T prendono contatto con la molecola MHC che è relativamente meno variabile rispetto al peptide.

IL RIARRANGIAMENTO DEI GENI PER I RECETTORI DELLE CELLULE T

La variabilità della struttura dei recettori T è soprattutto imputabile alla diversità combinatoria e giunzionale. Il locus TCRα contiene molti più segmenti genici J dei loci delle

cateneleggere delle Ig. Quindi la parte centrale del recettore sarà altamentevariabile, mentre la periferia sarà soggetta ad una minore diversità.

Nelle cellule T, i nucleotidi vengono aggiunti a tutte le giunzioni V e J dei geni TCRα riarrangiati, mentre solo la metà delle giunzioni V-J dei geni per le catene leggere sono modificate dall'aggiunta di nucleotidi. δ γ

I LOCI PER LE CATENE EL'organizzazione dei loci TCRδ e TCRγ assomiglia a quella dei loci β, ma con differenze importanti. δ

L'insieme dei segmenti genici che codificano per la catena ε è contenuto all'interno del locus tra i segmenti genici V e J. α β

I loci TCRδ e TCRγ hanno meno segmenti genici sia dei loci ε sia di qualunque locus delle Ig. γ δ

La diversità delle catene ε risiede nella regione di giunzione, che compensa il piccolo numero di segmenti genici V. δ

γORGANIZZAZIONE DEI LOCI PER LE CATENE Eδ γI LOCI PER LE CATENE E

Il riarrangiamento deiαgeni V nel locusporterà alla delezioneδ.del locus

IPERMUTAZIONE SOMATICA E TCR

Nella generazione della variabilità degli anticorpi, l’ipermutazionesomatica aumenta la variabilità di tutte tre le CDR di entrambe lecatene delle Ig.

Nei geni dei recettori T non si ha ipermutazione somatica, quindi lavariabilità delle regioni CDR1 e CDR2 è limitata a quella deisegmenti genici V nella conformazione germinale.

Tutta la diversità tra i recettori T si genera durante il riarrangiamentoe di conseguenza è dovuta alle regioni CDR3.

IPERMUTAZIONE SOMATICA E TCR

Il ruolo principale delle cellule T è di stimolare entrambe le risposteimmunitarie, umorale e cellulare, ed è quindi fondamentale che lecellule T non reagiscano contro proteine proprie.

Non solo durante lo sviluppo intratimico le cellule T autoreattivevengono eliminate,

ma la mancanza di ipermutazione somatica permette di evitare che nel corso della vita compaiono dei mutanti somatici che riconoscano il self. Qualora dovesse generarsi un clone di cellule B in grado di reagire contro il self, in circostanze normali non sarebbe in grado di produrre anticorpi specifici, in quanto mancherebbero le cellule T autoreattive capaci di cooperare per la risposta.

VARIAZIONI STRUTTURALI DELLE REGIONI COSTANTI DELLE IMMUNOGLOBULINE che determinano la classe o isotipo dell'anticorpo, Le regioni C, e quindi le sue funzioni effettive, sono codificate da geni separati a valle dei geni V nel locus delle catene pesanti. Inizialmente viene espresso, in associazione col gene V, solo il primo di questi geni, il gene C. Durante la risposta anticorpale, le cellule B possono però esprimere un diverso gene C, grazie a un processo di ricombinazione noto come cambio dell'isotipo. Lo splicing alternativo permette, per ciascun isotipo, la produzione della forma legata.

alla membrana o di quella secreta, e anche la contemporanea produzione di IgM e IgD di superficie nei linfociti B maturi ma che non hanno ancora incontrato l'antigene (B naive).

VARIAZIONI STRUTTURALI DELLE REGIONI COSTANTI DELLE IMMUNOGLOBULINE

Questi meccanismi generano una variabilità strutturale delle Ig, mentre questo non avviene per i geni del recettore delle cellule T.

Le Ig funzionano sotto forma di molecole solubili che devono sia legare l'antigene sia reclutare una serie di ce