O QUE VOCÊ NÃO PODE DEIXAR DE SABER DE IMUNOLOGIA – GERAÇÃO E EVOLUÇÃO DO REPERTÓRIO DE IMUNOGLOBULINAS

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O QUE VOCÊ NÃO PODE DEIXAR DE SABER DE IMUNOLOGIA – GERAÇÃO E EVOLUÇÃO DO REPERTÓRIO DE IMUNOGLOBULINAS
Geração de Diversidade. A diversidade do repertório de Ig é gerada através de mecanismos genéticos distintos dos observados em outros processos. Ocorrem, durante o desenvolvimento normal das populações de LINFÓCITOS, REARRANJOS na estrutura do DNA cromossomial, restritos a regiões específicas de determinados cromossomos (NO CASO DOS LINFÓCITOS B, SOMENTE os que contêm informação genética relacionada com as cadeias pesadas, ou relacionada com a cadeia leve , ou com a cadeia leve ). Os rearranjos resultam em PERDA de material genético não-utilizado e JUSTAPOSIÇÃO de SEGMENTOS de DNA que antes estavam separados por longas distâncias. A justaposição controlada de segmentos (MUTAÇÃO SOMÁTICA POR RECOMBINAÇÃO DO DNA) cria a informação genética correspondente aos domínios variáveis da cadeia pesada, e, mais tarde, da cadeia leve. Ao final do processo, esta informação genética recém-criada encontra-se alinhada e em fase com a informação genética correspondente aos domínios constantes da cadeia polipeptídica correspondente (C no caso da cadeia pesada, C ou C no caso da cadeia leve). Isto permite a TRANSCRIÇÃO do GENE assim formado, gerando um RNA que, após PROCESSAMENTO (MATURAÇÃO), instrui a TRADUÇÃO de uma cadeia pesada ou leve de Ig. 
Geração de diversidade como processo excepcional em Biologia. O processo de rearranjo do DNA linfocitário é excepcional nos seguintes aspectos: a) a cadeia polipeptídica (H ou L) traduzida tem sua seqüência de aminoácidos parcialmente especificada por segmentos de DNA que originalmente não tinham qualquer relação entre si (isto é, os que codificam o domínio variável após recombinação); b) os segmentos envolvidos na síntese das Ig não funcionam como genes (isto é, não geram nenhum produto funcional) até a recombinação, mas se tornam partes de genes pelo processo de recombinação; c) embora o processo seja finamente controlado, ele tem uma parte importante de indeterminação, permitindo muitas diferentes combinações de segmentos, que gera uma grande diversidade de seqüências; d) o processo de rearranjo é CLONAL, ou seja, o DNA de cada clone de linfócitos é único, diferindo do de todos os demais clones, e também do DNA não-rearranjado (dito DA LINHAGEM GERMINATIVA, ou GERMLINE) encontrado nas demais células do organismo (DNA somático). Até hoje, este processo de diversificação só foi descrito em dois casos, ambos relacionados com populações clonais de linfócitos (T e B). 
Geração do repertório e desenvolvimento dos linfócitos. Os rearranjos geradores de diversidade clonal se passam na fase inicial do desenvolvimento, quando as células já estão comprometidas com uma via de diferenciação (T ou B), mas não têm ainda receptores para antígeno (logo, não apresentam especificidade). Receptores para antígeno, especificidade e diversidade dos clones só surgem ao final deste processo; logo, as células T e B só podem ser identificadas na última etapa de um longo processo. No caso dos linfócitos B, estes rearranjos geram um repertório que contém auto-anticorpos, ao lado de anticorpos contra muitos outros antígenos possíveis. Todo este processo se realiza na ausência de contato com antígenos de patógenos e outras fontes, mas inevitavelmente permite o contato do linfócito B nascente com auto-antígenos presentes no seu ambiente imediato. Durante um curto período, o encontro do linfócito B nascente com auto-antígenos pode levar ao desenvolvimento de TOLERÂNCIA, por diferentes mecanismos que tendem a inibir uma resposta futura do clone em um segundo encontro, ou até mesmo promover a eliminação do clone. Passado este período crítico, o linfócito B torna-se resistente à indução de tolerância e poderá responder a um futuro encontro com antígeno (em condições fisiológicas precisas) sofrendo ativação, expansão clonal e passando à secreção de IgM. A estimulação de linfócitos B por tempo suficiente, na presença de um ambiente adequado, permite a sua passagem para a produção de outras classes de Ig (“switch”). 
Etapas da geração de diversidade. A PRIMEIRA ETAPA do rearranjo envolve a criação de uma cadeia pesada, por combinação de segmentos V, D, e J, formando um domínio VH, e translocação deste domínio para a vizinhança imediata do segmento C. Com a transcrição de um RNA correspondente a V+D+J+C, torna-se possível gerar uma cadeia pesada completa. Esta, sendo dotada de um domínio transmembrana (portanto, sendo um constituinte do receptor para antígeno) pode, após associação com cadeias polipeptídicas que suprem a falta de uma cadeia leve, migrar até a superfície celular, onde, após associação com outros componentes da membrana, formar um complexo capaz de transduzir sinais para a célula. Completada com sucesso esta etapa, a célula B pode bloquear todo rearranjo futuro no cromossomo alélico. A SEGUNDA ETAPA se inicia neste ponto, com o rearranjo de um cromossomo envolvido na produção de cadeia leve, sempre começando por um rearranjo em . Os princípios são semelhantes aos do rearranjo de cadeia pesada, mas só dois tipos de segmentos (V e J) estão envolvidos. Note que as seqüências de nucleotídeos dos domínios V e J de cadeia leve não têm nenhuma semelhança com os da cadeia pesada, e, portanto, os domínios gerados, VH e VL são DIFERENTES, se complementando para formar um sítio de combinação com antígenos. Também no caso da cadeia leve, só ocorre um rearranjo de cada vez, e a existência de uma cadeia leve funcionante (ou seja, capaz de se associar da forma correta com uma cadeia pesada), impede todo rearranjo futuro.
Switch. Na mudança de classe, REARRANJOS SECUNDÁRIOS ocorrem, preservando a estrutura do DNA que codifica o DOMÍNIO VARIÁVEL DA CADEIA PESADA, e translocando este domínio para a proximidade de um outro segmento específico para a nova classe a ser expressa (IgG, IgA, IgE), com perda do material genético intermediário. Estes rearranjos secundários só ocorrem após a ativação inicial do clone por antígeno e a expressão de IgM secretória. Eles dependem em alto grau do ambiente em que a estimulação secundária ocorre, e especialmente dos linfócitos TH. 
Exclusão alélica. Os rearranjos que afetam os cromossomas envolvidos na produção de cadeias pesadas e leves de Ig se caracterizam por EXCLUSÃO ALÉLICA, ou seja, pelo envolvimento de UM ÚNICO CROMOSSOMO de cada vez, excluindo a possibilidade de que o cromossomo alélico (ou seja, proveniente do outro genitor) venha a produzir uma segunda cadeia de Ig de seqüência diferente. Graças à exclusão alélica, cada célula (cada clone, portanto) produz apenas um tipo de cadeia pesada e de cadeia leve, e um único anticorpo, com uma única especificidade.
Diversidade combinatória. É aquela resultante da combinação de diferentes segmentos (V, D, J, para o domínio VH; V, J, para o domínio VL), seguindo regras precisas (um de cada tipo de segmento, todos codificados no mesmo cromossomo). Como existem muitos segmentos V nos cromossomas recebidos da geração parental, e como esses têm probabilidades comparáveis de recombinação com os outros segmentos, a diversidade combinatória resultantes é considerável. 
Diversidade juncional. É aquela resultante de variações nos pontos exatos de corte e junção dos segmentos envolvidos na geração dos domínios VH e VL. O impacto desta variabilidade é uma função da defasagem que introduz em relação ao quadro de leitura original (perda ou acréscimo de um códon tem menos impacto que uma mudança de quadro de leitura). Como ocorrem várias junções num trecho relativamente próximo da seqüência, mudanças radicais na seqüência podem ser compensadas por eventos subseqüentes, com a Ig resultante apresentando um trecho da cadeia polipeptídica altamente variável, mas de curta extensão. Como resultado da diversidade juncional, o comprimento (e o peso molecular) das cadeias que compõem uma Ig podem variar significativamente.
Inserção aleatória. É aquela resultante da atuação de enzimas que inserem nucleotídeos
ao acaso nas pontas livres de DNA (como a TdT, ou Terminal deoxynucleotidyl transferase), durante as fases de corte e costura do DNA. Como a diversidade juncional, a inserção aleatória pode ter conseqüências radicais sobre a seqüência dos domínios V, especialmente se altera o quadro de leitura. Da mesma forma, ela é concentrada em uma curta extensão da seqüência de DNA, onde vários eventos de corte e costura ocorrem em pontos próximos. 
Diversidade associativa: É aquela resultante da combinação de cadeias leves e pesadas. Uma mesma cadeia pesada pode se combinar com muitas cadeias pesadas diferentes, em clones distintos, gerando anticorpos de especificidades distintas. Junto com a diversidade combinatória, a diversidade associativa é uma das fontes principais de diversidade do repertório de Ig. 
Papel de RAG 1 e RAG2. Os rearranjos dos genes de Ig são realizados por uma maquinaria enzimática complexa, que contém alguns componentes absolutamente indispensáveis, como os produtos dos genes RAG (Recombinase Activating Gene), 1 e 2. Os mesmos genes são necessários para a diversificação do repertório das células T, que opera segundo os mesmos mecanismos moleculares. Conseqüentemente, deficiências genéticas que afetam RAG 1 ou 2 resultam em defeitos amplos da geração do repertório, tanto T como B, e representam portanto um mecanismo de Imunodeficiência combinada grave, ou SCID (do inglês Severe Combined Immune Deficiency).
IgD. O mesmo rearranjo que gera IgM permite a produção de IgD, a partir de processamento de um RNA transcrito da região contendo C e C. IgD é expressa na superfície de linfócitos B que atingiram a maturidade, e possivelmente desempenha um papel na resistência dessas células à tolerização. 
Mudanças tardias na seqüência dos domínios V. Em algumas situações, podem ser observadas novas mutações, afetando a seqüência de aminoácidos dos domínios variáveis de Ig, em células que já produziram IgM. O mecanismo envolvido não envolve necessariamente novos rearranjos. Estas novas mutações ocorrem, por exemplo, na maturação de afinidade (fase tardia da imunização), em locais específicos do sistema linfóide (centros germinativos).