Resumo_Geração da diversidade de TCR e BCR

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1UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO - UNIFESP
Curso de Farmácia e bioquímica - Imunologia Básica – 2009
Aula 4: Geração da diversidade dosreceptores TCR e BCR
Maturação dos linfócitos B na medula óssea
Nesta aula falamos sobre a estrutura e os genes dos receptores 
para antígenos encontrados nos linfócitos B (anticorpos ou imunoglobulinas de 
superfície) e, como estas células adquirem estes receptores durante sua 
maturação na medula óssea. Vimos também que os linfócitos B que reconhecem 
moléculas expressas em células da medula óssea são eliminados.
O receptor para antígeno dos linfócitos B é a molécula de anticorpo 
ou imunoglobulina de superfície (sIg). No caso das células B virgens (que nunca 
encontraram o antígeno), estes anticorpos são da classe IgM ou IgD. Quanto à 
sua estrutura básica, estas moléculas são compostas por duas cadeias pesadas 
e duas cadeias leves, iguais entre si, e unidas por pontes dissulfídicas. A cadeia 
pesada (ou cadeia H de heavy chain) possui três domínios (globulares) 
constantes (CH1, CH2 e CH3) e um variável (VH). A cadeia leve (ou cadeia L de 
light chain) pode ser de dois tipos ( ou ), mas as duas cadeias leves da 
molécula são sempre do mesmo tipo. A cadeia leve possui um domínio globular 
constante (CL) e um variável (VL). A molécula possui ainda uma região 
hidrofóbica que permite seu ancoramento na superfície celular. O 
reconhecimento do antígeno se dá pela estrutura formada pela associação das 
regiões variáveis das cadeias leves e pesadas. Assim, cada molécula possui dois 
sítios de ligação com o antígeno que são idênticos entre si. Os domínios 
globulares que caracterizam o anticorpo também são observados em outras 
moléculas do sistema imune, denominadas moléculas da superfamília das 
imunoglobulinas. Filogeneticamente, o aparecimento destas moléculas está 
associado ao desenvolvimento do sistema imune. Acredita-se que estes 
domínios globulares possam permitir maior variabilidade à molécula uma vez 
que alterações nessas regiões não afetariam a estrutura geral da molécula.
Os linfócitos B tornam-se maduros no fígado fetal, mas após o 
nascimento estas células amadurecem exclusivamente na medula óssea. Novos 
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linfócitos B são gerados durante a vida inteira do indivíduo. A maturação dos 
linfócitos B na medula óssea depende de contato com as células do estroma 
(uma palavra grega que significa colchão), com as quais interagem através de 
moléculas de superfície e fatores protéicos solúveis (citocinas ou 
interleucinas). No seu estágio mais imaturo, as células que vão dar origem aos 
linfócitos B são chamadas de linfócitos pró-B. Estas células não possuem 
nenhuma das cadeias da molécula de anticorpo na sua superfície. É nesse 
período do desenvolvimento celular que ocorre o rearranjo dos fragmentos 
VDJ, gerando o gene que irá codificar as porções variável (VDJ) e constante 
(C) da cadeia pesada.
O gene que codifica a cadeia pesada da molécula de anticorpo é 
composto por inúmeros fragmentos V, D e J, seguidos do(s) fragmento(s) que 
codifica(m) a região constante (C) da molécula. O rearranjo gênico implica em 
aproximar um dado fragmento V, de um dado fragmento D, de um dado 
fragmento J, e colocar esse conjunto ao lado do fragmento C (veja o esquema 
dado na aula). Esse processo ocorre ao acaso e depende de um complexo 
enzimático que promove a recombinação do gene. Nessa fase do 
desenvolvimento celular, também observa-se a síntese da enzima TdT 
(transferase deoxinucleotidil terminal) que introduz nucleotídeos nas regiões 
de união entre os fragmentos V, D e J, aumentando a diversidade das 
moléculas de anticorpo. Os rearranjos gênicos que dão origem às moléculas de 
anticorpo acontecem de forma sequêncial. Primeiro, um dos genes para a cadeia 
pesada é rearranjado (lembrando que cada célula tem dois genes, um de origem 
materna e outro paterna). Se esse gene codificar um produto estável não 
haverá o rearranjo do outro gene para a cadeia pesada. Mas se o produto for 
instável, o segundo gene para cadeia pesada será rearranjado. Caso este 
segundo rearranjo não der certo a célula será eliminada.
Os sinais que impedem a expressão de duas cadeia pesadas 
diferentes em um única célula não são totalmente conhecidos. Sabe-se porém, 
que é essencial a presença na membrana da célula, de uma molécula formada 
apenas por duas cadeias pesadas. Curiosamente, essa molécula vai para a 
superfície celular associada a moléculas que parecem muito com a cadeia leve, 
denominadas cadeias leves substitutas. As cadeias leves substitutas são 
formadas de duas proteínas associadas, V-pré B e 5, que são semelhantes às 
porções variável e constante da cadeia leve, respectivamente. A presença da 
molécula formada pelas cadeias pesadas e leves substitutas, na superfície da 
célula, desliga os mecanismos responsáveis pelo rearranjo gênico da cadeia 
pesada e induz a proliferação celular. Acredita-se que as cadeias leves 
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substitutas sejam importantes para checar a estrutura das cadeias pesadas. 
As células que expressam cadeias pesadas e leves substitutas na membrana são 
chamadas de linfócitos pré-B. Estas células passam a produzir quantidades 
grandes de cadeias pesadas que se acumulam no citoplasma.
A próxima etapa da maturação dos linfócitos B é o rearranjo do gene 
que codifica as cadeias leves, que ocorre ainda nos linfócitos pré-B. Esse 
processo é semelhante ao descrito para as cadeias pesadas, no entanto, nesse 
caso só existem fragmentos V e J (não tem D). Além disso, existem quatro 
possibilidades para que ocorra um rearranjo produtivo (dois genes para a 
cadeia leve  e dois genes para a cadeia leve ). Primeiro, os genes que 
codificam as cadeias leves  são rearranjados e, só se não der nenhuma 
molécula “boa”, é que os genes que codificam as cadeias leves  vão rearranjar. 
Nesse caso, os mecanismos de recombinação vão ser desligados quando a 
molécula de IgM é expressa na superfície da célula (sIgM).
A diversidade das moléculas de anticorpo deve-se: a) às inúmeras 
possibilidades de combinação entre os diversos fragmentos VDJ e VJ. b) ao 
fato de que a junção entre estes fragmentos ocorre de forma imprecisa. c) à 
inserção de nucleotídeos pela enzima TDT. d) ao fato de que o sítio de ligação 
com o antígeno é formado pela combinação entre a porção variável da cadeia 
leve ( ou ) e pesada. Cálculos aproximados estimam o número de anticorpos 
possíveis ao redor de 1016, várias vezes maior que o número de linfócitos B que 
um homem possui.
Os linfócitos B da medula óssea que apresentam apenas moléculas de 
IgM na superfície são ainda imaturos. Se, por acaso, estes linfócitos 
reconhecerem antígenos, eles serão eliminados por apoptose (morte celular 
programada). Esse processo é denominado “seleção negativa”, pois através dele 
são eliminadas algumas das células B que reconhecem constituintes próprios. 
Os linfócitos B maduros possuem na superfície, além das moléculas de IgM, 
moléculas de IgD. Como vimos anteriormente estas moléculas possuem a mesma 
região variável e, portanto, a mesma especificidade. Os linfócitos B maduros 
saem da medula óssea e migram para os órgãos linfóides secundários, onde 
localizam-se nos folículos linfóides (zona B).
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Maturação dos linfócitos T no timo (geração do TCR)
Nessa aula falamos sobre os receptores para antígenos (peptídeos) 
encontrados nos linfócitos T (TCR – T cell receptor), que são gerados no timo 
por um processo de recombinação gênica, semelhante ao que acontece nos 
linfócitos B. Estes receptores dão especificidade aos linfócitos T, uma vez que 
cada célula apresenta um tipo único de receptor.
A molécula de TCR é formada por duas cadeias ( e ). Alguns 
linfócitos T, que serão pouco abordados nesse curso, utilizam um receptor
formado por outras duas cadeias ( e ). Estas moléculas pertencem à 
superfamília das imunoglobulinas, pois como os anticorpos, elas também são 
formadas por domínios globulares. Cada uma das cadeias do TCR possui dois 
domínios globulares, um constante (C ou C) e um variável (V ou V). O sítio 
de ligação da molécula é formado pelas duas regiões variáveis (V e V). As 
cadeias do TCR também têm porções hidrofóbicas que ancoram a molécula na 
superfície celular.
Os linfócitos T são gerados na medula óssea, mas só no timo 
amadurecem e adquirem especificidade (TCR). A maturação dos linfócitos T 
depende da interação, através de receptores e fatores solúveis, com várias 
células presentes no timo, tais com; células epiteliais corticais (de origem 
ectodérmica); células epiteliais medulares (de origem endodérmica); células 
dendríticas e macrófagos (originados na medula óssea).
Durante a maturação dos linfócitos T no timo, além de passarem a 
expressar o TCR na membrana, estas células adquirem moléculas de superfície 
que são importantes na ativação celular (CD4 e CD8). Estas moléculas também 
servem como marcadores pois caracterizam tipos diferentes de linfócitos T.
Após a entrada no timo, as células precursoras dos linfócitos T 
localizam-se inicialmente na região cortical. Estas células possuem o fenótipo 
CD4-CD8- (células duplo-negativas). Ao longo do seu desenvolvimento, que 
acontece durante o percurso em direção à medula do timo (não confundir com 
medula óssea), estas células adquirem o fenótipo CD4+CD8+ (células duplo 
positivas) e, mais tarde, tornam-se células CD4+ ou CD8+.
Assim como acontece na geração dos anticorpos, o TCR é gerado por 
recombinação (somática) de fragmentos gênicos. O rearranjo dos genes que 
codificam o TCR acontece no cortex, iniciando-se quando as células possuem o 
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fenótipo duplo-negativo e terminando quando elas apresentam os dois 
marcadores na superfície (células duplo-positivas).
O gene que codifica a cadeias  do TCR possui fragmentos V, D e J, 
de forma semelhante àquele que codifica a cadeia pesada dos anticorpos. Por 
outro lado, o gene que codifica a cadeia  possui apenas fragmentos V e J, ou 
seja, é parecido com aquele que codifica a cadeia leve dos anticorpos. O 
primeiro gene a ser rearranjado é o que codifica a cadeia  (lembrando que 
cada célula tem dois genes, um de origem materna outro de origem paterna). 
Caso haja a produção de uma cadeia  estável, esta molécula vai para a 
superfície com uma cadeia  substituta (chamada pT), que inibe o rearranjo 
do segundo gene. Se a cadeia formada for anômala, ainda existe a possibilidade 
do rearranjo do gene presente no outro cromossomo. A seguir, ocorre o 
rearranjo da cadeia , gerando a molécula de TCR completa. Como também 
existem dois genes para a cadeia  (um de origem materna outro de origem 
paterna), se este rearranjo não produzir uma molécula compatível com a cadeia 
, ainda existe uma segunda chance. Todo este processo é acompanhado de 
vigorosa proliferação e morte celular.
A diversidade das moléculas de TCR deve-se a fatores semelhantes 
aos descritos para os anticorpos: a) às inúmeras possibilidades de combinação 
entre os diversos fragmentos VDJ e VJ. b) ao fato de que a junção entre 
estes fragmentos ocorre de forma imprecisa. c) à inserção de nucleotídeos 
pela enzima TDT. d) ao fato de que o sítio de ligação com o antígeno é formado 
pela combinação entre a porção variável das cadeias  e .
O NÚMERO ESTIMADO DE TCRS ENCONTRA-SE AO REDOR DE 1016 MOLÉCULAS 
DIFERENTES, DA MESMA ORDEM DE GRANDEZA DOS ANTICORPOS.