Riarrangiamento genico dei linfociti B (categoria: Immunogenetica)
Scritto da: lacellula il 11-06-2006 |
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La ricombinazione genica dei linfociti B.
Nel corpo umano, secondo una stima, circolano diversi miliardi di differenti linfociti. Un valore così elevato dovrebbe essere conseguenza di una quantitativo ugualmente numeroso di informazione genica che, in altre parole, avrebbe il compito di codificare una proteina per ogni linfocita. Con questo discorso si tralascia volutamente il fatto che l'immunoglobulina prodotta dal linfocita non è monomerica ma è tetramerica, essendo formata da quattro proteine e non da una sola. Avere diversi miliardi di geni che codificano esclusivamente per il pool di linfociti non è una soluzione fattibile.
La natura ha risolto questo problema adottando un efficiente sistema di ricombinazione genica, ovvere un processo, casuale, mediante il quale un numero relativamente piccolo di geni viene ricombinato per determinare una variabilità dell'ordine di diversi miliardi di codifiche differenti. La ricombinazione genica è un processo che avviene all'interno del linfocita B immaturo e il suo completamenento determina la creazione di un linfocita B funzionale.
Sappiamo che le immunoglobuline sono delle glicoproteine formate da due catene pesanti, uguali tra loro, e due catene leggere anch'esse uguali tra loro. Ogni catena ha una regione variabile, che gli conferisce la specificità nel riconoscere l'antigene, ed una regione costante che, nel caso delle catene pesanti, assegna all'immunoglobulina il tipo di classe. Oltre al riconoscimento per classe le immunoglobuline si possono distinguere in base al tipo di catena leggera che possiedono: lambda o kappa. La differenza tra la catena lambda e la catena kappa è rilevabile nella disposizione degli aminoacidi lungo la struttura molecolare.
La codifica della catena leggera.
La parte costante della catena leggere lambda è codificata da uno di quattro geni (un gene per ogni sottoclasse: lambda-1,2,3 e 4) mentra la parte variabile è codificata dal complesso genetico V-J. Nella catena leggera lambda si definisce V un gene preso da circa 30 geni che definiscono la parte variabile mentre J è anch'esso un gene estrapolato da circa 5 geni che servono ad unire (inglese: to Join) la parte variabile alla parte leggera. Riassumendo il concetto ci sono circa 30 geni che codificano per la parte variabile (V), 5 geni per la parte di unione (J) e 4 geni per la parte costante. La ricombinazione casuale di questi tre elementi porta alla formazione di una catena leggera lambda tra le 450 possibili.
Il processo di ricombinazione, dal punto di vista genetico, è relativamente complesso. La partenza è data dal DNA che, con la sua regione leader (L) detta l'inzio del riarrangiamento. Nella prima fase un gene V si unisce ad un gene J. La scelta dei due geni è casuale ma sembra che abbiano più successo le coppie tra loro vicine piuttosto che le coppie lontane. Nel riarrangiamento della catena lambda viene selezionato casualmente anche un gene C tra i tanti disponibili del pool genico, cosa che non accade per la catena K in quanto per essa esiste un solo gene. La catena K, infatti, ha una sola regione costante.
La trascrizione avviene ad opera degli enzimi RNA-polimerasi che sintetizzano uno stampo immaturo di RNA (i-RNA) che contiene ancora l'introne tra il complesso V-J e C.
La maturazione dell' i-RNA porta all'eliminazione dell'introne VJ-C. Non è chiaro se esso è un introne self-splicing o se intervengono ribozimi.
Dall' m-RNA, ovvero RNA messaggero di tipo maturo, è possibile operare la traduzione. La proteina che si forma è di tipo grezzo, in quanto contiene ancora il segmento leader codificato (L). Una successiva raffinazione, nel reticolo endoplasmatico, toglie il segmento leader e la catena leggera, sia essa lambda o kappa, è pronta.
La codifica della catena pesante.

Abbiamo osservato che per le catene leggere k e lamda avviene un processo di riarrangiamento genico. Anche per quanto concerne le catene pesanti mu e delta avviene un riarrangiamento che, però, è leggermente più complesso.
Ci sono due fasi distinte di riarrangiamento per i geni che codificano per la catena pesante che sono quattro, senza contare il leader: variabilità (V) diversità (D) unione (J) e costante (C). Dal punto di vista dell'analisi quantitativa è bene osservare che per ogni gene ci sono differenti esoni e che la regione genetica C presenta un pool genico di 9 geni corrispondenti ad un gene per ogni classe e sottoclasse delle immunoglobuline prodottte (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgM, IgD, IgE).
Nel primo arrangiamento un gene D si posiziona in adiacenza ad un gene J formando il complesso D-J. Nel secondo arrangiamento un gene V si posiziona vicino al complesso D-J appena formato creando così il complesso V-D-J. A questo punto il riarrangiamento è terminato, sebbene la zona costante C non è stata ancora espressa.
La trascrizione forma un RNA di tipo prematuro (p-RNA) che contiene ancora gli introni i quali saranno tolti, mediante il meccanismo dello splicing, nel processo di maturazione del p-RNA il quale, a ciclo conpletato, forma l'RNA messaggero maturo o m-RNA.
A questo punto la traduzione, che avviene nei ribosomi, può seguire due vie. Rimane assente la parte costante della catena pesante (C) e per questo motivo si sceglie, casualmente, un gene che codifica per il tipo mu o un gene che codifica per il tipo delta. Dopo questa fase anche il braccio pesante dell'immunoglobulina è pronto e verrà assemblato, nelle opportune sedi cellulari, per formare la proteina il cui compito è quello di riconoscere gli antigeni.
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