Reorganización de VDJ

La respuesta inmunitaria adaptativa es muy específica para cada invasor, y eso se debe a que las células de la respuesta inmunitaria adaptativa tienen receptores que diferencian las bacterias amistosas y los patógenos potencialmente mortales a partir de sus partes únicas, llamadas antígenos.Las células clave de la respuesta inmune adaptativa son los linfocitos B y T.Y los receptores de antígenos de los linfocitos T y los linfocitos B tienen muchas cosas en común, una de ellas es que comparten el mismo mecanismo (llamado reordenamiento VDJ) para generar un conjunto masivamente diverso de receptores.VDJ significa variabilidad, diversidad y unión, respectivamente, y el reordenamiento VDJ tiene 4 características clave que ayudan a garantizar que cada receptor de antígeno sea único.En primer lugar, cada persona hereda múltiples segmentos de genes V, D y J; en segundo lugar, los segmentos de genes V, D y J se recombinan de forma aleatoria, lo que significa que cualquier V puede emparejarse con cualquier D y cualquier J; en tercer lugar, existe una inexactitud recombinacional, lo que significa que este proceso es propenso a errores a propósito, lo que conduce a una variación adicional; y en cuarto lugar, existe un reordenamiento aleatorio de dos cadenas, lo que significa que este proceso implica dos cadenas diferentes que se unen para formar el receptor.En primer lugar, veamos nuestros receptores de antígenos.El receptor de linfocitos B, o BCR, es esencialmente un anticuerpo, excepto que tiene una parte transmembrana que atraviesa la membrana y fija el receptor a la superficie de un linfocito B.Al igual que los anticuerpos, el receptor de linfocitos B tiene una cadena pesada y una cadena ligera.Una región o fragmento del receptor de linfocitos B se une al antígeno y se denomina fragmento de unión al antígeno o región Fab.Hay dos regiones Fab en cada receptor de linfocitos B.Luego está la región constante o el fragmento llamado región constante o Fc, que es la parte que determina qué clase de receptor de linfocitos B será, por ejemplo, IgM o IgD, y si seguirá siendo un receptor de linfocitos B unido a la membrana o si será secretado como un anticuerpo de flotación libre.El receptor de linfocitos T, o TCR, tiene un aspecto bastante diferente, pero sigue teniendo sólo dos cadenas.En este caso tiene una cadena alfa que es análoga a la cadena ligera de los linfocitos B, y una cadena beta que es análoga a la cadena pesada de los linfocitos B.A diferencia del receptor de linfocitos B, las cadenas alfa y beta del receptor de linfocitos T sólo forman un receptor transmembrana, no se segregan y no hay diferentes clases.Además, sólo tienen un sitio de unión al antígeno.Así que el reordenamiento VDJ, realmente sólo afecta a la porción de la proteína que entra en contacto con el antígeno.Tanto para el BCR como para el TCR, esto se conoce como la región variable o región V.Esta región se apoya en una constante o región C.Las regiones variables de cada uno de estos receptores son muy diversas en toda la población celular, donde no hay dos linfocitos T o linfocitos B desarrollados que reconozcan exactamente el mismo antígeno.Esto se consigue gracias a la importante variabilidad de la secuencia genética que compone la región V, pero esta variabilidad se concentra en ciertos segmentos de la región V conocidos como regiones hipervariables o regiones determinantes de la complementariedad.Estas localizaciones se unen cuando las dos cadenas del TCR o del BCR se juntan para crear un sitio hipervariable en la punta de cada brazo del BCR o en la punta del TCR que es el sitio de unión al antígeno.Así que el reordenamiento VDJ se utiliza para crear la variabilidad que se observa en estas regiones hipervariables que forman el sitio de unión al antígeno real, y sólo esa parte de la proteína.El primer paso en el reordenamiento VDJ ocurre antes de que nazcamos, en el sentido de que heredamos de cada progenitor, múltiples segmentos de genes V, D y J.Cada persona tiene 44 segmentos génicos V, 27 segmentos D y 6 segmentos J y eso es sólo para las cadenas pesadas de linfocitos B, hay más segmentos V, D y J para la cadena beta del receptor de linfocitos T y por supuesto hay más segmentos V y J para la cadena ligera de linfocitos B y la cadena alfa de linfocitos T.Los distintos segmentos génicos están alineados en el ADN como los vagones de un tren.Los segmentos génicos V están situados más lejos de los genes que codifican los segmentos génicos constantes, mientras que los segmentos J están situados bastante cerca de los segmentos génicos constantes.Y en los cromosomas que contienen los genes de la cadena pesada o cadena beta, los segmentos génicos D se sitúan entre los segmentos génicos V y J.Para generar diversidad, estos segmentos génicos se reordenan aleatoriamente tanto en los linfocitos B como en los linfocitos T.Es como si alguien tuviera varios pares de zapatos, pantalones y camisas y pudiera mezclarlos y combinarlos para vestirse con un montón de combinaciones diferentes.En el caso de los linfocitos B, empezaremos por la cadena pesada y en el de los linfocitos T, por la cadena beta.Así que digamos que para esta cadena pesada o cadena beta reordenada para tener V2-D2-J1, bueno esto sería completamente diferente y se uniría a diferentes antígenos que una cadena pesada o cadena beta que se reordenó para tener V2-D3-J1.Así que sólo con el uso de una región D diferente, cambia completamente el antígeno que estas dos células podrían unir.El reordenamiento de estos diferentes exones se logra teniendo secuencias señal de recombinación que son secuencias de ADN no codificantes que flanquean los puntos donde el ADN necesita ser cortado y reordenado.Una secuencia señal de recombinación tiene tres partes.Primero, hay una secuencia de 7 nucleótidos llamada heptámero - 5’-CACAGTG-3’.En segundo lugar, hay un tramo de exactamente 12 nucleótidos, que corresponde a 1 vuelta de la doble hélice de ADN, o de exactamente 23 nucleótidos, que corresponde a 2 vueltas de la doble hélice de ADN.En tercer lugar, hay una secuencia de 9 nucleótidos llamada secuencia nonámero - 5’-ACAAAAACC-3’.Durante el reordenamiento VDJ, el ADN se mueve junto o hace un bucle para juntar dos secuencias señal de recombinación dependiendo de cómo estén orientadas, de manera que ambas sean imágenes especulares de la otra en términos de su orientación 5' a 3'.Por ejemplo, digamos que hay una secuencia señal de recombinación que flanquea un exón V y otra que flanquea un exón D.Un grupo de enzimas denominadas RAG1 y RAG2, codificadas por genes activadores de la recombinación, cortan el ADN en estas secuencias señal de recombinación.A continuación, las proteínas reparadoras como Ku, la proteína cinasa dependiente del ADN y Artemis ayudan a volver a unir y, por tanto, a recombinar el ADN, lo que da lugar a un trozo de ADN circular extracromosómico cuando se corta que se pierde cuando la célula se divide.De este modo, cada célula hija tendrá exactamente la misma secuencia V-D-J que la célula original que recombinó los segmentos génicos durante el reordenamiento VDJ.En este punto vamos a aumentar aún más la diversidad, porque este proceso es intrínsecamente propenso a errores.El extremo cortado será añadido por la enzima desoxinucleótido transferasa terminal o TdT, que añade y elimina nucleótidos al azar.Se denominan N-nucleótidos y pueden ser, literalmente, cualquier nucleótido.Así, podría haber dos células que utilicen exactamente las mismas regiones V, D y J para crear su cadena pesada o beta, por ejemplo V2-D3-J1, pero podrían diferir debido a la inexactitud recombinacional y a la enzima TdT.Así que realmente una célula con esa selección V2-D3-J1 podría ser V2-Adenina-Timina-D3-Citosina-Guanina-J1 donde la adenina, timina, guanina y citosina son añadidas por TdT y la otra célula sería V2-Citosina-D3-Guanina-Adenina-J1.Y estos cambios adicionales alteran la especificidad del antígeno del receptor.Por último, los extremos del ADN se mantienen fuertemente unidos por un complejo enzimático que incluye la ADN ligasa IV, que vuelve a ligar el ADN creando la nueva unión codificante con las regiones V, D y J recién reordenadas.Estos cortes y procesos tendrán que ocurrir para unir D con J y luego V con D-J.En este punto hemos hecho una cadena pesada para un linfocito B o una cadena beta para un linfocito T.Antes de proceder a fabricar la cadena ligera para el linfocito B o una cadena alfa para un linfocito T, es importante probar si las cadenas que hemos fabricado pueden unirse normalmente a las cadenas ligeras o alfa.Para comprobarlo, en los linfocitos B, la cadena pesada se empareja con una cadena ligera sustitutiva conocida como VpreB, y en los linfocitos T, la cadena beta se empareja con una cadena sustituta pre-T alfa.Estas cadenas sustitutas, VpreB y pre-T alfa, son como ruedas de entrenamiento para la cadena pesada o cadena beta.Si la cadena pesada o la cadena beta es capaz de unirse al receptor sustituto, indica al núcleo de la célula que prolifere salvajemente formando muchas células hijas.A continuación, cada célula hija pasa por un proceso denominado "surtido aleatorio de cadenas", en el que crea una cadena ligera o cadena alfa para emparejarla con su cadena pesada o cadena beta.La cadena ligera o cadena alfa pasa entonces por el reordenamiento V-J como hicimos con las cadenas pesadas o beta eligiendo al azar una región V y J para juntarlas.Recuerda que no hay regiones D en las cadenas ligeras o alfa.Una vez que haya reordenado su cadena ligera o alfa, se emparejará con la cadena pesada o beta ya hecha.Si la nueva cadena ligera o cadena alfa se une a la cadena pesada, entonces se comprueba que la célula no es autorreactiva.Si la célula es autorreactiva, seguirá intentando reorganizar la cadena ligera o alfa hasta que se quede sin material genético.Y si se queda sin material genético, la célula muere.##Resumen Como breve resumen...El objetivo del reordenamiento VDJ es crear una cantidad masiva de receptores de antígenos únicos en los linfocitos T y B.Durante el reordenamiento VDJ la célula selecciona al azar entre las múltiples regiones V, D y J que heredamos.Se realizan cortes en la secuencia de ADN en lugares precisos que son señalados por la secuencia señal de recombinación, que está compuesta por un heptámero, un nonámero y un espaciador de 12 o 23 pares de bases.Los cortes se rellenan con la enzima TdT, propensa a errores, que añadirá N-nucleótidos en los lugares de unión y, a continuación, se liga el ADN.Una vez que la célula ha completado el reordenamiento de una cadena beta o cadena pesada, prolifera rápidamente, y esa cadena se empareja con una amplia variedad de cadenas alfa o ligeras.