Ricombinazione V(D)J

L'organizzazione dei loci delle Ig e del TCR nella linea germinativa è presente in tutti i tipi di cellule dell'organismo. I geni in configurazione germinativa non possono essere trascritti nell'mRNA che dà origine alle proteine del recettore per l'antigene; questi si generano soltanto nei linfociti B e T in fase di maturazione mediante riarrangiamenti del DNA che rendono contigui i segmenti V, D e J, scelti a caso (diversità combinatoria, grazie alla quale le diverse combinazioni producono differenti recettori per l'antigene). Il processo di ricombinazione comprende diverse fasi. All'inizio la cromatina si deve aprire in regioni specifiche del cromosoma in modo da rendere accessibili al meccanismo della ricombinazione segmenti genici scelti in modo casuale. Il processo di ricombinazione consiste nel porre in contatto segmenti di geni appropriati, che si trovano però distanti sul cromosoma. Vengono quindi introdotte rotture della doppia elica al termine di ogni segmento, singoli nucleotidi vengono aggiunti o rimossi all'estremità delle rotture, e, infine, le estremità modificate vengono legate tra di loro in modo da formare geni che codificheranno recettori unici, ma diversi per ogni clone, che possono essere trascritti efficacemente in proteine. Comunque, in generale, il riarrangiamento dei geni per le Ig e per il TCR è un particolare tipo di ricombinazione che coinvolge segmenti genici non omologhi, ed è mediato dall'attività coordinata di molti enzimi, alcuni dei quali si trovano unicamente nei linfociti in fase di maturazione, mentre altri sono ubiquitari e svolgono un ruolo nel processo di riparazione della doppia elica del DNA ( enzimi DSBR, Double Strand Break Repair). Si possono distinguere nel processo di ricombinazione V(D)J quattro eventi distinti, che si susseguono in ordine sequenziale:
1.Sinapsi: parti del cromosoma che contengono il recettore per l'antigene sono rese disponibili per il processo di ricombinazione; due determinati segmenti codificanti e le RSS (sequenza segnale della ricombinazione) adiacenti vengono in contatto grazie alla formazione di un anello sul cromosoma e sono mantenuti in questa posizione per i successivi eventi (taglio, processazione, unione);
2.Taglio: mediante processo enzimatico si formano le rotture del doppio filamento del DNA alle giunzioni tra RSS e sequenze codificanti; questo processo è specifico nei linfociti;
3.Codifica e processazione: le estremità codificanti tagliate (ma non le estremità RSS) vengono modificate dall'aggiunta o dalla rimozione di basi, facendo così aumentare la diversificazione (diversità giunzionale, grazie la quale anticorpi e molecole TCR mostrano la massima variabilità in corrispondenza delle giunzioni V e C che formano la terza regione ipervariabile, CDR3);
4.Unione: le estremità codificate tagliate e le estremità segnale si avvicinano e si uniscono mediante il processo di riparazione delle rotture del doppio filamento; questo processo è presente in tutte le cellule e viene chiamato “unione delle estremità non omologhe”.
Un ruolo importante nella ricombinazione V(D)J è svolto da due proteine, che sono codificate da geni specifici per le cellule linfoidi, chiamati gene attivante la ricombinasi-1 e gene attivante la ricombinasi 2 (Rag-1 e Rag-2). Quest'ultimi in un primo momento servono per tenere insieme i segmenti genici durante il processo di sinapsi e successivamente Rag-1 induce una rotture su una delle eliche del DNA permettendo la ricombinazione. I geni Rag sono espressi soltanto nei linfociti immaturi, perciò la ricombinazione V(D)J avviene solo nei linfociti B e T immaturi e non nelle cellule mature.