IMUNOGENETICA

Bazele genetice ale diversitatii anticorpilor

S. Tonegawa: "Cateva sute de elemente genetice permit

fabricarea a sute de milioane de anticorpi, asa cum cele 26 de

litere ale alfabetului pot forma zeci de mi de cuvinte, care

combinate intre ele formeaza o infinitate de fraze"

Informatia genetica necesara pentru geneza anticorpilor este prezenta in genomul celulelor producatoare, respectiv a LB. Diversitatea enorma a anticorpilor este rezultatul rearanjarilor elementelor genetice codificatoare in ontogenia LB. Sistemul imunitar al anticorpilor are o capacitate virtual nelimitata de a produce Ac cu specificitati diferite de recunoastere si legare a antigenelor. Numarul tipurilor de Ac diferiti este estimat de diferiti autori la 10⁸, 10⁹, 10¹⁰.

Pentru a explica generarea diversitatii anticorpilor au fost emise mai multe teorii:

Teoriile instructive, in diferite variante, atribuiau un rol esential determinantilor antigenici sau epitopilor, care patrunzand in celulele producatoare de Ac, actioneaza ca o matrita (template), pentru a imprima polipeptidelor in curs de sinteza o conformatie complementara.

Teoria liniei germinale (1970) sau modelul diversitatii embrionare considera ca genele structurale care codifica toate regiunile VL si VH pe care le poate sintetiza un organism, sunt prezente in celulele germinale. Obiectia principala adusa acestei teorii este de ordin teoretic: se stie ca, in general, pastrarea si diversificarea genelor in evolutie este bazata pe selectia celor cu valoare pentru supravietuire si pierderea celor inutile, ori este greu de imaginat cum au aparut genele V pentru Ag-le artificiale, care nu au existat niciodata in trecutul speciei. 

Teoria mutatiilor somatice (Milstein, 1970) sustine ca repertoriul genelor pentru Ig este construit de novo in fiecare individ in cursul dezvoltarii S.I., pornind de la un numar mic de gene din linia germinala, prin mutatii la nivelul celulelor somatice, care conduc la aparitia unui numar imens de clone de limfocite.

Teoriile mixte sustin existenta a mai multor cistroni si recombinarea somatica a acestora, au avut ca punct de pornire ipoteza lui Dreyer si Benett (1965) care in explicarea sursei diversitatii ia in considerare particularitatile structurale ale Ac-lor: ideea unei gene unice pentru regiunile V si C ale Ig este improbabila, indiferent daca diversitatea apare in filogenie (conform teoriei liniei germinale) sau in ontogenie (conform teoriei mutatiilor somatice). Conform teoriilor mixte singura modalitate posibila este codificarea moleculelor de Ac de catre mai multe gene separate in celulele embrionare si care s-ar asocia la intamplare in cursul diferentierii si maturarii limfocitelor B (modelul este o varianta a teoriei liniei germinale).

Aceasta teorie, neacceptata initial, a fost dovedita ulterior experimental (1971) prin tehnica cineticii de hibridare, cu molecule-sonda de ARNm si ADNc. O alta dovada a fost adusa de Tonegawa (1978) care a demonstrat ca genele VL si CL sunt indepartate  in celulele embrionare si apropiate in limfocitul matur. Teoria evita necesitatea pastrarii indelungate in evolutie a unui numar imens de gene pentru Ag neaparute inca (sintetice). Evita si ideea improbabila a aparitiei repertoriului imens de gene exclusiv prin mutatii punctiforme.

Analiza genetica a demonstrat ca genele pentru Ig sunt plasate astfel:

La soarece

Referat: Determinarea grasimii din smantana prin metoda acidobutirometrica Referat: Painea - ce paine si in ce cantitate ingrasa?

- genele pentru lanturile: H - pe crs. 12 L - k si l - pe crs. 6 si 16;

La om

- genele pentru lanturile: H - pe crs. 14 (fig. 61); L - k si l - pe crs. 2 si 22.

Fig.   61. Plasarea pe cromozom a genelor pentru imunoglobuline

Polipeptidele din structura acestor lanturi sunt codificate de 3 grupe de gene (V, J, D); asamblarea secventelor genice codificatoare ale Ig-lor se face prin procesul de splicing. In ultimii ani, diversitatea anticorpilor se explica prin participarea mai multor mecanisme genetice:

Organizarea genelor pentru regiunile variabile ale Ig in linia germinala, rezultand o

diversitate mare de combinatii posibile:

a.      Regiunile VL sunt codificate de 2 tipuri de gene (V+J), cu cate 250 si respectiv 4 variante alelice; 250 x 4 = 1000 combinatii;

b.      Regiunile VH sunt codificate de 3 tipuri de gene (V+D+J), cu cate 250, 12 si respectiv 4 variante alelice; 250 x 12 x 4mutatii somatice punctiforme  = 12.000 combinatii;

Flexibilitatea jonctionala - are la baza aparitia unor secvente genice variabile la nivelul extremitatilor regiunilor V, J, D (prin deletii, aditii, substitutii de baze care modifica jonctiunile si implicit secventa aminoacizilor in lanturile polipeptidice);

Aditii de nucelotide la extremitatile secventelor genice care corespund capetelor NH2 - terminale (domeniilor variabile); aditia de nucleotide se face sub actiunea enzimei terminal-transferaza activa in limfocitul matur prin adaugarea de nucleotide la capatul 3' al catenei de ADN in curs de sinteza, fara sa fie nevoie de matrita;

Asocierea combinatoriala - realizarea de combinatii diferite intre catenele H si L, in momentul asamblarii moleculelor de Ig, rezultand variabilitatea izotipica;

Mutatii somatice punctiforme care apar in cursul fazei tardive de diferentiere a LB, datorita hipermutabilitatii genetice a limfocitelor in aceasta perioada, mai ales in cursul imunizarii intense, ceea ce explica cresterea afinitatii Ac-lor pentru epitopul corespunzator. Cresterea afinitatii se face sensul: receptor Ig pentru Ag (BCR) - IgM - IgG.