5.2: Mechanisms of V(D)J recombination

Brian Daniels-Li

26 Sept 202022:54

Summary

TLDREl script detalla los mecanismos moleculares detrás de la recombinación VDJ, esencial para la diversidad de anticuerpos. Se discuten las secuencias de señal de reorganización, las cuales indican a las enzimas dónde recombinar segmentos genéticos. Se explica cómo las enzimas RAG, DNA-PK y Artemis, junto con TDT y ligases de ADN, participan en la creación de uniones de codificación precisas e imprecisas, generando diversidad combinatoria y de unión. Este proceso, aunque ineficiente, es crucial para el abanico de respuestas inmunitarias.

Takeaways

🧬 La reorganización VDJ es un proceso molecular crucial para la formación de inmunoglobulinas en el sistema inmunitario.
🔑 Los segmentos genéticos V, D y J se combinan con la ayuda de secuencias de señal de reorganización (RSS), las cuales tienen espacios de 12 o 23 pares de bases.
🔄 La regla 12/23 asegura que solo los segmentos con espacios de 12 pueden reorganizarse con segmentos de 23 y viceversa.
⚔ Las enzimas RAG reconocen y cortan la DNA en las secuencias RSS, lo que resulta en una unión codificante y una unión de señal.
🔗 La unión codificante contiene los segmentos que codifican la inmunoglobulina, mientras que la unión de señal contiene el DNA intersticial y las RSS.
🛠 Para ser funcional, la unión codificante requiere de la reparación de ADN, lo que implica la acción de enzimas como DNA-PK, Artemis, TDT, DNA ligasa 4 y XRCC4.
🔄 La acción conjunta de estas enzimas crea nucleótidos P y N, lo que aporta diversidad en la unión y puede resultar en aminoácidos adicionales o cambios en el marco de lectura.
🧬 La diversidad generada por la reorganización VDJ y la adición de nucleótidos es esencial para el reconocimiento de una amplia variedad de antigenos.
🌐 Aunque muchos de los productos de la reorganización VDJ resultan en inmunoglobulinas no funcionales, la diversidad generada es esencial para el sistema inmunitario.
🔬 La próxima lección explorará la genética detrás de cómo las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas se unen a los segmentos VDJ reorganizados.

Q & A

¿Qué es la recombinación VDJ y qué importancia tiene en el sistema inmunitario?
-La recombinación VDJ es un proceso molecular que permite la diversificación de las cadenas de polipeptídos en las células B para la síntesis de inmunoglobulinas. Es crucial para el sistema inmunitario ya que permite la generación de una amplia variedad de anticuerpos que pueden reconocer una amplia gama de antigenos.
¿Cuáles son los loci genómicos que codifican las inmunoglobulinas y cuál es su función?
-Los loci genómicos que codifican las inmunoglobulinas son el locus de la cadena leve lambda (λ), el locus de la cadena kappa (κ) y el locus de la cadena pesada. Cada uno de estos loci codifica un número diferente de segmentos V, D y J, que son necesarios para la síntesis de las cadenas de las inmunoglobulinas.
¿Qué son las secuencias de señal de recombinación y cómo juegan un papel en la recombinación VDJ?
-Las secuencias de señal de recombinación (RSS) son segmentos de ADN que están ubicados junto a los segmentos V, D y J y sirven como señal para las enzimas de recombinación de ADN. Estas secuencias contienen un heptamérimo, un nomer y un espacior de 12 o 23 pares de bases, que son reconocidos por las enzimas RAG para iniciar el proceso de recombinación.
¿Qué es la regla 12/23 en la recombinación VDJ y cómo asegura la corrección de las combinaciones de segmentos?
-La regla 12/23 es una restricción en la recombinación VDJ que asegura que solo los segmentos con un espacior de 12 pares de bases se recombinen con segmentos que tienen un espacior de 23 pares de bases. Esto se debe a que las enzimas RAG solo pueden reconocer y unir correctamente las secuencias de señal de recombinación con espaciores de 12 y 23, evitando así combinaciones incorrectas de segmentos V, D y J.
¿Qué papel juegan las enzimas RAG en la recombinación VDJ?
-Las enzimas RAG, compuestas por RAG-1 y RAG-2, son esenciales en la recombinación VDJ. Estas enzimas reconocen y se unen a las secuencias de señal de recombinación en los segmentos V, D y J, y son responsables de realizar las cortes iniciales en el ADN para iniciar el proceso de recombinación.
¿Qué es el nudo de código y cómo se forma durante la recombinación VDJ?
-El nudo de código es la unión final de los segmentos V, D y J en la cadena de las inmunoglobulinas después de la recombinación. Se forma después de que las enzimas RAG corten las secuencias de señal de recombinación, las enzimas Artemis y DNA-PK abran los bucles de pelo y TDT agreguen nucleótidos N, y finalmente las enzimas de reparación del ADN como DNA ligasa 4 y XRCC4 se unan para reparar y sellar la unión.
¿Qué son los nucleótidos P y N y cuál es su función en la diversificación de las inmunoglobulinas?
-Los nucleótidos P son los que quedan después de que las enzimas RAG corten las secuencias de señal de recombinación y formen bucles de pelo. Los nucleótidos N son nucleótidos adicionales agregados por la enzima TDT. Ambos, P y N, contribuyen a la diversidad de las inmunoglobulinas al introducir variaciones en la unión de los segmentos V, D y J, lo que puede resultar en cambios en la estructura y en la capacidad de unión a los antigenos.
¿Qué es la diversidad combinatoria y cómo se relaciona con la recombinación VDJ?
-La diversidad combinatoria es una fuente de diversidad en las inmunoglobulinas que surge de la combinación de diferentes segmentos V, D y J durante la recombinación VDJ. Esta diversidad es fundamental para que el sistema inmunitario pueda producir una amplia variedad de anticuerpos que puedan reconocer una amplia gama de antigenos.
¿Cuál es la importancia de la diversidad en las inmunoglobulinas y cómo se genera?
-La diversidad en las inmunoglobulinas es crucial para que el sistema inmunitario humano pueda reconocer y combatir una amplia variedad de patógenos. Se genera a través de mecanismos como la recombinación VDJ, la diversidad combinatoria y la diversidad de unión, que incluyen la inserción de nucleótidos P y N y la variación en la longitud de los bucles de pelo, lo que a su vez puede causar cambios en la secuencia de aminoácidos en la inmunoglobulina.