Originele diversității anticorpilor
V-ați întrebat vreodată cum de organismul uman poate recunoaște și combate un număr uriaș de structuri antigenice, în ciuda dimensiunii relativ mici a genomului nostru? Nu sunteți singuri. Sistemul imunitar este un sistem uimitor de complex și minunat, care nu reușește niciodată să îi uimească chiar și pe cei mai experimentați cercetători. Dacă doriți să înțelegeți originile diversității anticorpilor și modul în care organismul produce un repertoriu de anticorpi extrem de diversificat, iată câteva lucruri pe care trebuie să le știți.
Originele diversității anticorpilor
În timp ce studiul oficial al anticorpilor a început în 1890, când fiziologul german Emil von Behring și medicul și bacteriologul japonez Kitasato Shibasaburo au formulat teoria imunității umorale, abia la începutul anilor 1960 biologul american Gerald Edelman a descoperit că anticorpii sunt compuși din lanțuri grele și lanțuri ușoare legate prin legături disulfidice.
În aceeași perioadă, biochimistul britanic și laureat al premiului Nobel Rodney Porter a caracterizat regiunile de legare a anticorpilor (Fab) și coada anticorpilor (Fc) din IgG. În această perioadă au fost identificați și alți izotopi ai anticorpilor.
Există două teorii majore privind originea diversității anticorpilor: teoria liniei germinale și teoria diversificării somatice.
Conform teoriei liniei germinale, fiecare structură individuală a regiunii variabile a anticorpilor este codificată într-o genă germinală separată. De asemenea, a susținut că repertoriul de anticorpi sau imunoglobuline este în mare parte moștenit. La revizuire, însă, comunitatea științifică a statuat că această teorie nu este aplicabilă la oameni și șoareci, dar pare să se întâmple la Elasmobranhari.
Pe de altă parte, teoria diversificării somatice susține că genele care dau naștere anticorpilor sunt generate pe măsură ce genele moștenite suferă modificări somatice extinse în timpul vieții individului. În timp ce această teorie s-a dovedit a fi parțial adevărată, deoarece hipermutația somatică este acum stabilită pe scară largă, celelalte caracteristici ale diversității anticorpilor, cum ar fi rearanjarea genelor somatice și comutarea izotipurilor, justifică explicații suplimentare.
În afară de aceste două teorii majore, există și alte teorii care propun că diversitatea anticorpilor este provocată de mecanisme complet diferite, cum ar fi atunci când două sau mai multe gene interacționează pentru a forma o regiune variabilă a imunoglobulinei.
Generarea diversității anticorpilor
Sistemul imunitar utilizează două abordări în recunoașterea și atacarea agenților patogeni: imunitatea înnăscută și imunitatea adaptivă.
Sistemul de imunitate înnăscută utilizează sisteme generale de recunoaștere a agenților patogeni (monocite, macrofage, mastocite, celule dendritice, celule B1, granulocite și celule limfoide înnăscute) care, deși în mare parte nespecifice, sunt capabile să atace imediat agenții patogeni invadatori. Alternativ, sistemul imunitar adaptativ, care se bazează în mare parte pe celulele B și T, trebuie să fie activat de antigen înainte de a-și putea face treaba.
Atunci, cum anume produce sistemul imunitar un repertoriu diversificat de imunoglobuline capabil să recunoască aproape orice structură antigenică imaginabilă?
Corpul nu trebuie să fie expus la un antigen pentru a produce anticorpi. De fapt, acesta poate produce singur mai mult de 1012 molecule diferite de anticorpi (repertoriul preimunitar de anticorpi). În această etapă, diversitatea anticorpilor se realizează prin:
- Combinarea lanțurilor VL și VJ pentru a construi un lanț ușor funcțional și a lanțurilor VH, DH și JH pentru a construi un lanț greu funcțional.
- Procesul de recombinare V(D)J pe măsură ce se adaugă nucleotide suplimentare între segmentele de gene ale lanțurilor grele și ușoare.
- Excluderi alelice
- Editarea receptorilor celulelor B
- Împerecherea VH-VL
Repertoriul de anticorpi cunoaște, de asemenea, o creștere exponențială după expunerea repetată la un antigen. Când se întâmplă acest lucru, celulele B produc anticorpi cu afinitate mai mare printr-un proces cunoscut sub numele de maturizare a afinității, fenomen care este atribuit în mare parte acumulării mari de mutații punctiforme în lanțurile grele și ușoare ale secvenței de codificare a regiunii V. Procesul se mai numește și hipermutație somatică, deoarece rata de mutație spontană este de aproximativ un milion de ori mai mare în comparație cu celelalte gene.
Diversificarea anticorpilor se realizează, de asemenea, prin recombinare de comutare de clasă (CSR) sau comutare de izotip, un mecanism biologic care modifică tipul de imunoglobulină pe care o produce o celulă B (de exemplu, de la IgM la IgG). În acest proces, regiunea constantă a lanțului greu este modificată, în timp ce regiunea sa variabilă rămâne neschimbată. De fapt, specificitatea antigenului nu se schimbă, dar anticorpul capătă capacitatea de a interacționa cu diferite molecule efectoare.
.