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Hola, hola, ¿cómo están? Bienvenidos a la segunda parte del teórico, donde vemos cómo se origina la variabilidad para la detección antigénica. Aquí seguimos explorando el origen de la variabilidad de las inmunoglobulinas y en esta parte vamos a hablar de la hiper mutación somática y el cambio de clase.
Recordemos que el origen de la variabilidad de las inmunoglobulinas viene dado por la recombinación somática y por la hiper mutación somática. Ya hemos visto que la recombinación nos aporta una variabilidad de receptores de linfocitos que puede alcanzar más de 24 millones de posibilidades.
Ahora bien, la hiper mutación somática aumenta esta cifra a cientos de millones de posibles veces, y esto se debe a que la tasa de mutación de las regiones determinantes de complementariedad es altísima. La tasa de mutación media de los CDR de la inmunoglobulina es de 1 por 10 a la menos 3, lo que significa que por cada 1000 nucleótidos ocurre una mutación en uno de ellos por cada división celular.
Comparado con el resto del genoma, donde la tasa de mutación es de 1 por 10 a la menos 9, la mutación de los CDR es un millón de veces más frecuente. Deben entender que esto es fundamental para que sigamos vivos, porque si la tasa de mutación de los CDR fuera la misma que en el resto del genoma, no alcanzaría para generar la variabilidad suficiente necesaria para defendernos de los patógenos.
Pero si la tasa de mutación del resto del genoma fuera la misma que la de la inmunoglobulina, entonces nuestras proteínas estarían todas agotadas, las células no funcionarían bien y no sobreviviríamos. Fin de la especie humana, o más bien, para el caso, ni siquiera existiríamos sobre la faz de la Tierra.
Veamos dónde, cuándo y cómo ocurre la hiper mutación somática. La hiper mutación somática va a ocurrir desde el punto de vista de la maduración del linfocito B maduro, luego de ponerse en contacto con un antígeno para un patógeno específico. Y desde el punto de vista genético, después de la recombinación somática, pero antes del cambio de clase, va a ocurrir a nivel del ADN.
Por lo tanto, es un proceso irreversible, donde específicamente en los llamados puntos calientes de la secuencia, ricos en guanina y citosina, en los CDR y en las regiones S de las inmunoglobulinas. Empecemos entonces viendo la hiper mutación somática en las regiones variables de las inmunoglobulinas.
Las enzimas involucradas en este proceso son AID, que convierte citosinas en uracilos. Y como sabemos, los CDR son bases nitrogenadas del ADN. Por lo tanto, hay una enzima encargada de eliminar los sitios básicos del ADN. Esta es la UNG, que está constantemente chequeando el ADN y cuando encuentra un sitio básico, entonces lo elimina.
Pero UNG solamente elimina los sitios básicos, no corrige el error, no coloca en su lugar la citosina correspondiente, sino que deja puntos básicos. Como el ADN no puede quedarse en medio rengo con nucleótidos faltantes por todos lados, entonces viene la AP endonucleasa, que va a identificar los sitios básicos donde faltan nucleótidos y cortar la cadena de ADN, introduciendo rupturas de cadena simple.
Nuevamente tenemos una enzima que no termina de corregir el error. De hecho, esta enzima complica el escenario porque nos deja un hueco en la cadena de ADN. Pero por suerte, existe un sistema de reparación de estas rupturas de cadena simple, que es el mismo que incluye un conjunto de proteínas, entre ellas, MSH2 y MSH6, que reconocen los sitios básicos y llaman a una exonucleasa.
Esta exonucleasa elimina un segmento de nucleótidos en torno al sitio básico para hacer lugar a la polimerasa eta, que es una polimerasa propensa a cometer errores. O sea, que si bien la polimerasa va a venir a completar el pedazo de ADN que nos falta, es muy probable que coloque nucleótidos que no sean complementarios a los de la cadena usada de molde.
De este modo, introducen mutaciones, cambios en las secuencias de los CDR de las regiones variables de las inmunoglobulinas, que se traducen en variabilidad de la región de interacción antigénica. Cuando el linfocito se divida, cuando se copie el ADN, estas mutaciones se van a fijar y transmitir a las células hijas.
Esto va a ocurrir entonces en el linfocito B maduro, luego de ponerse en contacto con un antígeno específico, a fin de generar un repertorio de linfocitos B que tengan una mayor actividad por el antígeno patogénico, introduciendo pequeños cambios en ese dominio de interacción.
Ahora, la hiper mutación somática que ocurre en las regiones S de los BCR tiene otra finalidad biológica: originar las isoformas de inmunoglobulina A e IgE. Este proceso se le llama cambio de clase. Ocurre en el linfocito B maduro, después de la hiper mutación, y ocurre a nivel del ADN.
Por lo tanto, es un proceso irreversible que ocurre en los puntos calientes y en las regiones ricas en citosina y guanina. Este "switch" en la inmunoglobulina, las regiones S, tienen una longitud de entre 1000 a 1200 pares de bases de secuencias repetitivas específicas para cada tipo de inmunoglobulina y se ubican a cinco prima de las regiones constantes y son transcripcionalmente activas.
¿Qué significa todo esto y cómo ocurre el cambio de clase? Supongamos que tenemos un linfocito B maduro que ya pasó por la hiper mutación somática y ahora debe hacer un cambio de tipo de inmunoglobulina. Entonces necesitamos reunir la región variable con la región constante que codifica para la inmunoglobulina G.
De acuerdo al patógeno contra el cual peleamos, será el tipo de respuesta inmunológica que necesitamos, y esto vendrá determinado por las citoquinas que se expresan en el microambiente inflamatorio y los receptores de membrana que se activan. Por ejemplo, si el microambiente es rico en interleuquina 4 e interleuquina 13, se va a inducir la expresión de inmunoglobulina E para pelear, por ejemplo, contra un parásito.
Sin embargo, si están presentes también la interleuquina 10 y el interferón gamma, el cambio será a IgG para luchar contra una bacteria. Las citoquinas van a inducir entonces la transcripción de determinadas regiones S, dando paso a un transcripto germinal no codificante, el cual va a tender a quedarse enganchado al ADN, formando híbridos estables de ADN y ARN, gracias a las secuencias ricas en citosina y guanina.
Esto va a mantener abierta la horquilla de replicación y le permite actuar a la enzima AID para convertir citosinas en uracilos e iniciar el cambio de clase. Veamos cómo ocurre esto. Aquí tenemos la cadena pesada de las inmunoglobulinas, actualmente expresando IgM, pero queremos hacer un cambio de clase hacia IgE.
Se va a activar la transcripción de las regiones S, haciendo adyacentes a las porciones constantes mu y épsilon, y se va a generar una horquilla de replicación donde AID va a convertir citosinas en uracilos. Una vez que AID actúa, UNG va a eliminar los uracilos del ADN, generando sitios básicos que van a ser detectados por AP1 y AP2, que van a introducir rupturas de cadena simple.
No queda entonces toda esta región del ADN llena de pequeños huecos que van a ser enmendados por la polimerasa beta. Pero la polimerasa beta no es exhaustiva, de modo que quedan todavía rupturas de cadena simple en el ADN, las cuales van a ser identificadas por MSH2 y MSH6, que van a llamar a la exonucleasa Exo1 para que cree un hueco en el ADN que pueda permitir la acción de la polimerasa eta.
Los errores que pueda cometer esta polimerasa no son lo importante, sino que lo importante es que la polimerasa necesita una cadena molde para colocar los nucleótidos faltantes. Por lo tanto, si se encuentra con un hueco en la cadena molde, no puede seguir polimerizando y deja una ruptura de cadena doble en el ADN.
¿Se acuerdan cuál es el sistema encargado de reparar rupturas de cadena doble del ADN? Sí, exactamente, el NHEJ, el sistema de unión de extremos no homólogos. Este sistema se va a encargar de unir los extremos no homólogos de las regiones S mu y épsilon, para que de este modo, hacia tres prima de la región variable, tenga la región constante que codifica para la inmunoglobulina E.
Y de este modo, el linfocito ahora sintetiza inmunoglobulina E. Fíjense que son los mismos sistemas que, por un lado, introducen variabilidad en el dominio de las inmunoglobulinas, los que se encargan del cambio de clase. Es más, estos sistemas en el resto del genoma se dedican a mantener la estabilidad del mismo, son los sistemas de reparación del ADN.
Bien, hasta aquí esta segunda parte del teórico. Queda una parte más, que es en la que vamos a hablar sobre el receptor de linfocitos T. ¡Hasta pronto!
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