El cambio de clase de inmunoglobulina , también conocido como cambio de isotipo , conmutación isotípica o recombinación de cambio de clase ( CSR ), es un mecanismo biológico que cambia la producción de inmunoglobulina de una célula B de un tipo a otro, como del isotipo IgM al isotipo IgG . [1] Durante este proceso, la porción de la región constante de la cadena pesada del anticuerpo cambia, pero la región variable de la cadena pesada permanece igual (los términos variable y constante se refieren a cambios o falta de ellos entre anticuerpos que se dirigen a diferentes epítopos ). Dado que la región variable no cambia, el cambio de clase no afecta la especificidad del antígeno. En cambio, el anticuerpo conserva la afinidad por los mismos antígenos, pero puede interactuar con diferentes moléculas efectoras .
El cambio de clase ocurre después de la activación de una célula B madura a través de su molécula de anticuerpo unida a la membrana (o receptor de células B ) para generar las diferentes clases de anticuerpos, todos con los mismos dominios variables que el anticuerpo original generado en la célula B inmadura durante el proceso de recombinación V(D)J , pero que poseen dominios constantes distintos en sus cadenas pesadas . [2]
Las células B maduras ingenuas producen tanto IgM como IgD , que son los dos primeros segmentos de la cadena pesada en el locus de inmunoglobulina . Después de la activación por el antígeno, estas células B proliferan. Si estas células B activadas encuentran moléculas de señalización específicas a través de sus receptores CD40 y de citocinas (ambos modulados por las células T auxiliares ), experimentan un cambio de clase de anticuerpo para producir anticuerpos IgG, IgA o IgE. Durante el cambio de clase, la región constante de la cadena pesada de inmunoglobulina cambia, pero las regiones variables no lo hacen y, por lo tanto, la especificidad antigénica sigue siendo la misma. Esto permite que diferentes células hijas de la misma célula B activada produzcan anticuerpos de diferentes isotipos o subtipos (por ejemplo, IgG1, IgG2, etc.). [3]
En los humanos, el orden de los exones de la cadena pesada es el siguiente:
El cambio de clase se produce por un mecanismo llamado unión de recombinación de cambio de clase (CSR). La recombinación de cambio de clase es un mecanismo biológico que permite que la clase de anticuerpo producida por una célula B activada cambie durante un proceso conocido como cambio de isotipo o de clase. Durante la CSR, se eliminan del cromosoma porciones del locus de la cadena pesada del anticuerpo y los segmentos génicos que rodean la porción eliminada se vuelven a unir para retener un gen de anticuerpo funcional que produce un anticuerpo de un isotipo diferente . Se generan roturas de doble cadena en el ADN en motivos de nucleótidos conservados, llamados regiones de cambio (S), que están aguas arriba de los segmentos génicos que codifican las regiones constantes de las cadenas pesadas del anticuerpo ; estas ocurren adyacentes a todos los genes de la región constante de la cadena pesada con la excepción de la cadena δ. El ADN se mella y se rompe en dos regiones S seleccionadas por la actividad de una serie de enzimas , incluidas la desaminasa inducida por activación (citidina) (AID), la uracilo ADN glicosilasa y las endonucleasas apirimídicas/apurínicas (AP) . [5] [6] La AID comienza el proceso de cambio de clase desaminando (eliminando un grupo amino) las citosinas dentro de las regiones S, convirtiendo las bases C originales en desoxiuridina y permitiendo que la uracilo glicosilasa escinda la base. Esto permite que las AP-endonucleasas corten el sitio abásico recién formado, creando los SSB iniciales que espontáneamente forman DSB. [7] El ADN intermedio entre las regiones S se elimina posteriormente del cromosoma, eliminando los exones de la región constante de la cadena pesada μ o δ no deseados y permitiendo la sustitución de un segmento génico de la región constante γ, α o ε. Los extremos libres del ADN se vuelven a unir mediante un proceso llamado unión de extremos no homólogos (NHEJ) para unir el exón del dominio variable al exón del dominio constante corriente abajo deseado de la cadena pesada del anticuerpo. [8] En ausencia de unión de extremos no homólogos, los extremos libres del ADN pueden volver a unirse mediante una vía alternativa sesgada hacia las uniones de microhomología. [9] Con excepción de los genes μ y δ, una célula B solo expresa una clase de anticuerpo en cualquier momento. Si bien la recombinación de cambio de clase es principalmente un proceso de deleción, que reorganiza un cromosoma en "cis", también puede ocurrir (en el 10 al 20 % de los casos, según la clase de Ig) como una translocación intercromosómica que mezcla genes de la cadena pesada de inmunoglobulina de ambos alelos. [10] [11]
Las citocinas de las células T modulan el cambio de clase en ratones (Tabla 1) y humanos (Tabla 2). [12] [13] Estas citocinas pueden tener un efecto supresor sobre la producción de IgM.
Además de la estructura altamente repetitiva de las regiones S diana, el proceso de cambio de clase necesita que las regiones S se transcriban primero y se empalmen fuera de las transcripciones de la cadena pesada de inmunoglobulina (donde se encuentran dentro de los intrones). La remodelación de la cromatina, la accesibilidad a la transcripción y a AID y la sinapsis de las regiones S rotas están bajo el control de un gran superpotenciador, ubicado aguas abajo del gen Calpha más distal, la región reguladora 3' (3'RR). [17] En algunas ocasiones, el superpotenciador 3'RR puede ser el objetivo de AID y sufrir roturas de ADN y unión con Sμ, que luego elimina el locus de la cadena pesada de Ig y define la recombinación suicida del locus (LSR). [18]