Mecanismos de amplificación de la diversidad

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Mecanismos de amplificación del repertorio

La diversidad de las inmunoglobulinas, deriva de la variabilidad de las cadenas ligeras y pesa- das, por una parte, y por otra de las diversas posibilidades de unirse entre sí estas cadenas. De esta forma obtendríamos una diversidad potencial de inmunoglobulinas de 4,5 millones. Sin embargo, se sabe que nuestro repertorio linfocitario alcanza el orden de 10¹¹ (Figura 8.10), por ello existen dos mecanismos adicionales: diversidad de uniones, e hipermutaciones somáticas.

Diversidad de uniones

Estos mecanismos tienen lugar en el momento del reordenamiento genético durante la maduración del linfocito B en la médula ósea. Se producen porque la recombinación somática VDJ (en cadenas pesadas) o VJ (en cadenas ligeras) no es un mecanismo de alta precisión. De modo que el corte y empalme entre los diferentes fragmentos no es siempre igual, aunque participen los mismos fragmentos. Constituye un mecanismo de diversidad debido a varias causas:

• La propia flexibilidad en las uniones (Figura 8.6): El punto de corte del DNA en los 2 fragmentos puede variar, produciéndose codones alternativos. Es decir, la propia recombinasa no tiene por qué cortar los fragmentos siempre en el mismo punto. En función del punto de corte, y de entre qué nucleótidos se produzca la unión, puede cambiarse la pauta de lectura del DNA y con ello introducirse distintos aminoácidos en la proteína; aunque no todas las uniones dan lugar a reordenamientos VJ o VDJ productivos, puesto que pueden introducirse codones de terminación tempranos (Figura 8.7).

• La adición de nucleótidos extra, que se efectúa en 2 procesos distintos:
  • Los nucleótidos arrastrados en los reordenamientos, tras la escisión del DNA monocatenario, y que quedan colgando en el extremo, se vuelven para formar una estructura en horquilla (Figura 8.8-A) que protege al DNA. Cuando se rompe dicha horquilla, estos nucleótidos quedan “colgando” y la acción de enzimas reparadoras añade los nucleótidos complementarios a este filamento, generándose una secuencia palindrómica por lo que a estos nucleótidos se les llama nucleótidos P. En este proceso los nucleótidos P son arrastrados al azar tan- to en las cadenas ligeras como en las pesadas (y son responsables de un gran incremento en la variabilidad, pero también de posibles cambios en la pauta de lectura que darían lugar a proteínas abortivas).
  • Pero además, el enzima deoxinucleotidil transferasa terminal (TdT) puede añadir unos pocos nucleótidos (en número variable) al azar sin molde en las zonas de unión. (Figura 8.8-B). Su incorporación genera una considerable diversidad. A estos nucleótidos se les denomina nucleótidos N. Esta adición de nucleótidos al azar por la TdT sucede siempre y en 2 sitios (entre los fragmentos D y J y entre los fragmentos V y D) en las cadenas pesadas. Sin embargo, en la cadena ligera sucede en un solo sitio (entre el fragmento V y el J) y solamente en el 50% de las ocasiones. Se ha observado que la longitud de nucleótidos N puede alcanzar hasta un número de 15.

Hipermutación somática

Este mecanismo inductor de variabilidad actúa en los órganos linfoides secundarios, una vez que un linfocito B maduro se ha activado en respuesta a un antígeno. Experimentalmente se ha podido comprobar que al introducir un antígeno en un ratón al cabo de unos días aparecen mutaciones en las regiones variables tanto de las cadenas pesadas como de las ligeras (Figura 8.9). Después, si existe inmunización secundaria se observan aún muchas más mutaciones en las regiones variables. Las mutaciones puntuales introducidas en este proceso pueden o no alterar la secuencia de aminoácidos de la región variable.

Los cambios que introducen modificaciones en la secuencia proteica (mutaciones productivas) se concentran en las regiones codificantes de las regiones hipervariables (CDRs, de interacción con el antígeno) mientras que las que no modifican la secuencia (mutaciones silenciosas) suelen producirse a nivel de las regiones flanqueantes. Este proceso se produce al azar en el momento en que la célula B responde al antígeno.

El resultado puede ser nefasto, dando lugar a codones de terminación que generen proteínas truncadas, o codificándose inmunoglobulinas que no reconocen al antígeno. En estos casos, los linfocitos B no progresan.

Sin embargo también existe la posibilidad de que se obtengan como consecuencia de la mutación anticuerpos más afines, que permitan un mejor reconocimiento del antígeno. Es por esto que este mecanismo también se denomina maduración de afinidad. Estos clones serán seleccionados, lo que permitirá un refinamiento de la respuesta inmune.

Este sistema de amplificación de repertorio no se incluye en el cálculo de receptores distintos que se pueden generar, sin embargo es un mecanismo más para la generación de diversidad.