08 - Desenvolvimento de linfócitos e rearranjo gênico de receptores

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Dr. Fábio Marinho
Departamento de Bioquímica e Imunologia
fmarinho@c-bio.grad.ufmg.br
Desenvolvimento de linfócitos e geração 
de diversidade nos receptores
https://www.medicalnewstoday.com/articles/285666.php
Todas as células sanguíneas no adulto se originam de 
precursores hematopoiéticos na medula óssea
A hematopoiese é o
processo de formação
de células sanguíneas
linfopoiese é a
formação dos
linfócitos
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
(CTH)
Progenitor Mieloide 
Comum
➢ Comprometimento em resposta
a instruções recebidas de
receptores de superfície celular
➢ Diferenciação em subpopulações
funcionais distintas
➢ Proliferação
➢ Rearranjo ordenado e sequencial
dos receptores de antígenos
➢ Seleção
Eventos cruciais no 
desenvolvimento de 
linfócitos
Progenitor Linfoide 
Comum
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
(CTH)
Progenitor Mieloide 
Comum➢ Muitos eventos nucleares que
ocorrem durante o
desenvolvimento dos linfócitos
são regulados por mecanismos
epigenéticos:
➢ Compactação do DNA
(Heterocromatina x Eucromatina)
regulando o acesso da maquinaria
de recombinação e expressão
➢ MicroRNAs (miRNAs) que
silenciam a expressão de genes
➢ Sinais de sobrevivência:
sinalização intracelular
Regulação do 
desenvolvimento de 
linfócitos
Progenitor Linfoide 
Comum
maduros
maduros
➢ A linfopoiese ocorre nos órgãos linfoides primários: medula óssea (linfócitos B) e timo
(linfócitos T)
➢ Progenitor linfoide comum (PLC): se originam a partir de células tronco
hematopoiéticas (CTH) e dão origem a todos os linfócitos T e B
➢ Nos órgãos linfoides primários, os PLC em desenvolvimento sofrem rearranjo gênico
para a geração de receptores de antígenos e processos de seleção (clones auto-
reativos são eliminados)
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
1. Célula tronco originada na medula óssea
2. Pró-linfócitos se proliferam e iniciam a recombinação gênica da cadeia pesada do
BCR ou da cadeia β do TCR (pré-receptores)
3. Pré-linfócito expressando o pré-TCR ou pré-BCR (apenas parte dos receptores de
antígenos + moléculas sinalizadoras); proliferam
4. Pré-linfócito inicia a recombinação gênica da cadeia leve do BCR ou da cadeia α
do TCR, formando um linfócito completo mas ainda imaturo
5. Linfócito B ou linfócito T maduros (mas ainda virgens) prontos para responderem a
antígenos
Visão geral do desenvolvimento dos linfócitos
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
Linfócitos T ou B →
1 2 3 4 5
➢ Sinais de sobrevivência
➢ Mediado por Citocinas (estágios 1 e 2)
➢ Mediado por Receptores (estágios 3, 4 e 5)
Visão geral do desenvolvimento dos linfócitos
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
Linfócitos T ou B →
1 2 3 4 5
Pontos de controle da maturação de linfócitos
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
*
➢ Linfócitos em desenvolvimento passam por pontos de controle* para a verificação da
geração de receptores funcionais (em cada etapa)
➢ Linfócitos auto-reativos são eliminados**
➢ Linfócitos que geram receptores não funcionais morrem por apoptose **
*
**
Tolerância 
Central
A geração da grande diversidade de receptores de
antígenos ocorre durante o processo de maturação
dos linfócitos e é atingido por recombinação gênica
A especificidade dos receptores é gerada totalmente
ao acaso, podendo originar células com receptores
potencialmente auto-reativos; estes são eliminadas
por mecanismos de seleção positiva e negativa
O “pool” de linfócitos maduros que saem do
timo/medula óssea contém, portanto, células com
receptores de antígenos específicos para antígenos
estranhos e não contra antígenos próprios
Portanto, não é preciso haver contato prévio com
nenhum antígeno estranho para que os linfócitos
expressem os receptores de antígenos!
➢ Existem cerca de 107 clones diferentes de linfócitos T e B na circulação
➢ Porém, nosso genoma não comporta um número tão grande de genes de
receptores de antígenos para cada receptor de antígeno diferente
➢ A geração da grande diversidade de receptores de antígenos ocorre através
de um processo de rearranjo gênico conhecido como Recombinação V(D)J
Geração da diversidade dos receptores de antígenos 
dos linfócitos
Clones de linfócitos T e B: 107Genes: cerca de 20.000
Im
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C
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ª 
ed
.
Organização genômica dos segmentos que codificam 
as imunoglobulinas
Lócus: região específica no cromossomo na qual um gene (ou grupo) está localizado
L: líder; peptídeo sinal, que direciona se a proteína será excretada
V: variável D: diversidade J: junção
C: constante Amp: amplificador
A
B
C
A. Representação esquemática da organização genômica dos segmentos gênicos 
que codificam a cadeia pesada da Ig
B. Região genômica dos segmentos gênicos que codificam a cadeia leve k
C. Região genômica dos segmentos gênicos que codificam a cadeia leve l
O processamento envolve a seleção de um gene V, 
um D (quando presente) e um J, e juntar à região C
Figure 4-2
Recombinação somática em linfócitos B – V(D)J
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Sequência de eventos durante a
recombinação V(D)J:
1. recombinação dos segmentos DJ
2. junção de algum segmento V ao DJ
3. Junção de VDJ ao segmento Cm da
região constante
4. gene pronto para ser transcrito em
RNA mensageiro da cadeia pesada
5. Splicing para retirar o que não será
transcrito
6. Transcrição da cadeia
7. A recombinação do gene de cadeia
leve segue a mesma sequência de
eventos; genes de cadeia leve não
apresentam segmentos D
8. “Checkpoints” antes de
recombinar a cadeia leve
Im
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C
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 A
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ed
.
→ Estágio posterior
do desenvolvimento,
ocorre recombinação
do gene da cadeia
leve
→ Não há segmento
D na cadeia leve
• RSSs: sequências de sinais de recombinação, localizadas na extremidade 3’ de 
cada segmento gênico V, na extremidade 5’ de cada segmento J (geralmente) e 
em ambos os lados de cada segmento D
• Heptâmero: 7 nucleotídeos altamente conservados
• Nonâmero: 9 nucleotídeos altamente conservados rico em AT
• Sequência: Heptâmero adjacente à sequência codificadora -> espaçador de 12 
ou 23 nucleotídeos -> Nonâmero
• Regra 12/23: recombinação só ocorre se um segmento estiver ladeado por 
espaçador de 12 e o outro por 23
Sinais de reconhecimento que conduzem a 
recombinação V(D)J
• Os segmentos gênicos são aproximados
(sinapse)
• O dúplex de DNA interveniente é removido
• As extremidades são unidas.
• Inversão: RSS na extremidade 3’ de um J
• Alinhamento do DNA e fusão das RSSs
(retidas no cromossomo)
• RAG1/RAG2: cliva e mantém os segmentos
unidos; formação de um grampo
• Artemis: corta o grampo
• TdT (desoxinucleotidil-transferase terminal):
adiciona nucleotídeos aleatórios no espaço
aberto
• Ligação das extremidades (reparo normal)
Mecanismo da recombinação V(D)J
Geração da diversidade juncional
Recombinação V(D)J gera diversidade na região variável dos 
receptores de antígenos
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
A recombinação V(D)J forma um gene funcional 
(promotor + sequência gênica +amplificador)
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
• Aproxima os promotores 5’ dos genes V dos amplificadores que ficam próximos à
região C (maximizar a transcrição dos genes)
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
Organização genômica dos
segmentos do TCR
L: líder; peptídeo sinal, que direciona se a proteína será excretada
V: variável D: diversidade J: junção
C: constante Amp: amplificador sil: silenciador (regulam a transcrição)
Relação dos segmentos gênicos após o rearranjo com a 
estrutura das Ig ou TCR
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
CDR3
Maior variabilidade
CDR1 CDR2
➢Deficiência em enzimas chave da recombinação V(D)J como RAG1, RAG2 
ou Artemis levam à Imunodeficiência Combinada Severa (SCID)
➢Deficiência em RAG1 ou RAG2: modelos animais para estudo da 
importância da imunidade adaptativa
Em quê resulta problemas na recombinação?
Doença do menino da bolha
Infecção com vírus do 
sarampo
Desenvolvimento dos 
linfócitos B
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
➢ Pró-B: iniciam a expressão das RAG1 e RAG2; recombinação da cadeia
pesada m
➢ Uma vez que expressa a cadeia pesada m, passa a se chamar Pré-B;
expressão do pré-BCR (m + cadeias leves substitutas + IgαIgβ)
➢ Pré-BCR funcional gera o primeiro sinal do “checkpoint”
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
➢ Se a recombinação é produtiva, ocorre silenciamento do outro alelo
(exclusão alélica)
➢ Se a recombinação não é produtiva, o outro alelo tenta recombinação
➢ Indução da recombinação da cadeia leve (κ primeiro)
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.
Mecanismos de manutenção da tolerância de células B a antígenos 
próprios: edição do receptor e seleção negativa
➢ Linfócitos B imaturos passam pelo processo de seleção positiva, que é
representado pelo expressão de um receptor IgM funcional
➢ Se linfócitos B reconhecerem antígenos próprios com alta avidez, ocorre a
edição do receptor (RAGs são re-expressas e re-arranjam os genes de
cadeia leve k do outro cromossomo, seguido das cadeias l de ambos os
cromossomos).
➢ Se mesmo após a edição do receptor os linfócitos B ainda reconhecerem
antígenos próprios com alta avidez, estes são eliminados por apoptose
(seleção negativa)
Subgrupos de células B maduras
➢ Linfócitos B-1: Originados de CTH do fígado fetal
➢ Compõem uma população autorrenovável no peritônio e mucosas
➢ Repertório de receptor limitado
➢ Linfócitos B-2: CTH da medula óssea; terminam a maturação no baço
➢ B-2 da zona marginal: expressam IgM e CR2/CD21; diversidade
limitada
➢ Linfócitos B-2 folicular: expressam IgM e IgD; maior abundância
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Desenvolvimento dos 
linfócitos T
➢ Timócitos (Linfócitos T imaturos no timo) iniciam a maturação na periferia
do córtex e migram em direção à medula enquanto amadurecem
➢ Células epiteliais tímicas, DCs (células dendríticas) e macrófagos fornecem
sinais de maturação aos linfócitos em desenvolvimento (antígenos
próprios)
➢ O movimento de timócitos através do timo é comandado por quimiocinas
Os linfócitos T migram para o timo durante seu 
desenvolvimento
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➢ Pró-T: recombinação da cadeia pesada β
➢ Pré-T: expressão do pré-TCR (β + pré Tα + CD3 e ζ)
➢ Indução da expressão de CD4 e CD8
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➢ Timócitos duplo-negativos chegam no córtex do timo
➢ Timócitos que expressam o TCR completo e expressam tanto CD4 quanto
CD8 (duplo-positivos) passam por seleção positiva na migração do córtex
para medula
➢ Os que sobreviverem, passam por seleção negativa na medula
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➢ Seleção positiva: seleção de linfócitos com capacidade de reconhecer MHC próprio
para sobrevivência; influencia no comprometimento CD4-MHC-II / CD8-MHC-I
➢ Seleção negativa: morte de linfócitos com capacidade de se ligar fortemente a
antígenos próprios (auto-reativos); tolerância central
➢ AIRE: proteína nuclear expressa em células epiteliais da medula; importante na
expressão de antígenos tecido-específicos no timo e no processo de seleção
negativa
Subgrupos de células T maduras
➢ Linfócitos T reg: Células CD4+ reguladoras
➢ Reconhecimento com alta afinidade por antígenos próprios, mas em
um nível menor que o exigido para deleção clonal
➢ Linfócitos T γδ: diversidade real de TCR limitada
➢ Defesa contra microrganismos em barreiras epiteliais
➢ Nas células duplo-negativas o rearranjo de β, γ ou δ é igualmente
possível. O rearranjo funcional γδ ocorre em cerca de 10% das vezes
Imunologia Celular e Molecular. Abbas, 8ª ed.