Biodiversidad de Anticuerpos

Linfopoyesis B y Generación de la
Diversidad de los Anticuerpos
UC13
Martín Fló Díaz
Departamento de Inmunobiología
Agosto 2023
Alta diversidad de anticuerpos
Región
• Se estima que se disponen de un reportorio de variable
más de 107 anticuerpos diferentes
• En el genoma humano contamos entre 20 y 25

mil genes (104)
¿cómo se almacena en el genoma la

información
para generar un repertorio proteico
tan grande?
Organización de los genes de Ig en el genoma
Representación de locus IGH humano (genes funcionales)
Recombinación somática
V5 J2
CDR1 CDR2 CDR3
V3 D6 J4
CDR1 CDR2 CDR3
• Los fragmentos V que se encuentran en los cromosomas codifican los CDR1, CDR2 y unos
pocos aminoácidos del CDR3.
• Los fragmentos D y J de la cadena pesada (H) y los J de las livianas (L),  y , codifican los
aminoácidos restantes del CDR3
• Ocurre de manera aleatoria generando diversidad en los sitios de unión al Ag de las Ig.
• Es irreversible ya que ocurre a nivel del ADN genómico.
Múltiples segmentos génicos funcionales
En la construcción de las
regiones VH y VL de
los anticuerpos hay disponibles
múltiples segmentos génicos
funcionales que pueden ser
usados
Diversidad por combinatoria
Combinación de segmentos
 : 30V x 4J = 120
 : 40V x 5J = 200
H : 65V x 27D x 6 J= 10.530
Combinación de cadenas:
 o  con H (120 + 200) x 10.530  3 x 106
Por lo tanto, con menos de 200 segmentos génicos se pueden obtener aproximadamente 3 x
106 paratopes, gracias a la combinatoria dada por los segmentos génicos en la recombinación
somática y por la asociación entre la cadena pesada y las livianas
Mecanismo de la recombinación somática
Cada segmento V, D, o J está flanqueado por Secuencias Señalizadoras de
Recombinación (SSR) de dos tipos: separados por secuencias
espaciadoras de 23 o 12 pares de bases.
Estas SSR son

reconocidas por las
recombinasas RAG-1
y 2, específicas de
linfocitos.
Mecanismo de la recombinación somática
Estos rearreglos genéticos
ocurren solo en las regiones
variables y no en las regiones
constantes
Diversidad en la unión de los segmentos génicos
Proteínas Enzima
RAG TDT
Artemisa
Las adiciones P y las N introducen diversidad adicional en los CDR3 de las cadenas H y L
En suma…
La variabilidad en la secuencia aminoacídica encontrada en las
regiones variables de las cadenas H y L de los anticuerpos se debe a:
1. Múltiples segmentos génicos funcionales (V, D y J) con
diferencias de secuencia que recombinan de forma aleatoria e
irreversible
2. Los CDR1 y CDR2 presentan una hipervariabilidad codificada a
nivel germinal y están presentes en los segmentos V.
3. El CDR3 agrega a la hipervariabilidad germinal, la diversidad
generada en la unión de los segmentos V(D)J.
El paratope de los anticuerpos se formar por la asociación de las

nuevas regiones variables codificadas para la cadena H y L
La recombinación somática sigue un orden preciso
• Exclusión alélica: Solo uno de los
alelos de la cadena pesada y de
la liviana se expresa.
• La señalización vía el producto
proteico funcional es usada para
terminar el proceso de rearreglo
de los genes de Ig (exclusión
alélica).
• El proceso de exclusión alélica
asegura que cada célula B
exprese receptores B producto
de un único rearreglo para cada
cadena.
Desarrollo del linfocito B
La linfopoyesis B es el proceso de formación y desarrollo de los linfocitos B
Fase
de desarrollo
En la medula ósea En la periferia

(independiente de antígeno) (dependiente de antígeno)
Los procesos que generan variabilidad por recombinación de segmentos, diversidad de

unión y asociación de cadenas H y L se realizan en la médula ósea antes del encuentro
con el antígeno
Maduración de las células B en la médula ósea
Depende de la interacción de las células precursoras con las células estromales:
• Contactos célula-célula
• Factores de crecimiento (proliferación, diferenciación)
Desarrollo de células B en la médula ósea
Procede en etapas definidas por el rearreglo y expresión de genes de inmunoglobulinas

Desarrollo de células B en la médula ósea
La expresión de proteínas involucradas

en el rearreglo y expresión de genes de
Ig cambian durante el desarrollo de las
células B
Selección positiva y negativa de células B inmaduras
Selección positiva: Conservan a

las células que expresar un
receptor funcional
Selección negativa: elimina o

altera a los linfocitos en
desarrollo cuyos receptores se
unen con fuerza a antígenos
propios (edición del receptor,
eliminación clonal o anergia)
Subpoblaciones de linfocitos B
Maduración de los linfocitos B foliculares
Señales de maduración y de supervivencia:
• Señal baja y constitutiva a través del BCR
• BAFF que está presente en la superficie de las células dendríticas foliculares
Ruta de circulación de los linfocitos B foliculares
CXCL13
CCL21
CCL19
Encuentro de las células B con el antígeno
Folículo secundario
• Ocurre en el órgano linfoide
secundario
• Las células B que reconocen un
CCL21
CCL19 antígeno forman centros germinales
CXCL13 y se diferencian a células plasmáticas
Foco primario Centro germinal
Curso de la respuesta de anticuerpos
Mayoritariamente • Aumento de la afinidad

Mayoritariamente del anticuerpo
• Cambio de clase del

anticuerpo
Formación de los centros germinales
Zona de células B
Zona de células T
Centros germinales
Centros germinales
Centro germinal ruta de acción
• Aumento de la afinidad del

anticuerpo (Hipermutación
somática
• Cambio de clase del

anticuerpo
Hipermutación somática
• Actúa selectivamente
sobre ciertos motivos de
secuencia frecuentemente
ubicados en los CDRs.
• Ocurre en células B
activadas por su antígeno
• Genera anticuerpos de
alta afinidad (maduración
de la afinidad)
Generación de la hipermutación somática
Desaminasa de citidina inducida por activación (AID)
Reparación del ADN
hot-spots -WRCY-
W=A o T
R=A o G
Y=T o C
ADN en simple hebra
Selección de los linfocitos B de alta afinidad
Proliferación
Cambio de clase (switch)
• Involucra la recombinación a partir de regiones específicas de switch.

• Esto ocurre en células B activadas a nivel del ADN genómico e involucra deleción del ADN intermedio.
• El primer evento de switch se realiza entre la región de switch µ y una región de switch “corriente abajo”
(downstream).
Cambio de clase (switch)
• La AID en conjunto con UNG y APE1 generan cortes en las dos hebras del ADN, lo que permite la recombinación entre
secuencias switch y el posterior cambio de región constante del anticuerpo.
• El cambio de clase NO es aleatorio y está influenciado por las citoquinas producidas por las células T
Mecanismo de cambio de clase (switch)
Secuencias switch
• Recombinación a partir de regiones específicas de switch.

• Transcripción de las dos zonas “switch” dejan hebras de ADN separadas
• Mecanismos de reparación aproximan las regiones switch por
mecanismos de recombinación no homóloga, las cuales se alinean por
poseer secuencias repetidas en común
• Escisión de ADN elimina el segmento que separaba los switch y forma
nuevo switch quimérico asociado a la siguiente cadena pesada
Diversidad en anticuerpos
Resumen:
I. Recombinación somática: combinatorio de los fragmentos V, C y J en la cadena

pesada y VJ en las livianas (κ y λ). Y por adición de los nucleótidos N Y P
II. Hipermutación somática
III. Cambio de clase: IgG (IgG1, 2, 3 y 4), IgA (IgA1 y 2), IgE
Desarrollo del linfocito B
Resumen:
Independiente del antígeno en la medula ósea:
I. Generación de los receptores antigénicos mediante el rearreglo de genes de Ig
II. Selección positiva y negativa
Fase
III. Exclusión alélica de desarrollo
Dependiente del antígeno en la periferia:

En la medula ósea En la periferia
I. Diferenciación a plasmocitos (independiente de antígeno)
(dependiente de antígeno)
II. Maduración de la afinidad mediante hipermutación somática

III. Cambio de Clase
IV. Diferenciación a células B memoria Linfocito B
B2 folicular
Linfocitos B median diferentes respuestas de anticuerpos
Fase de la respuesta inmune humoral de anticuerpos
Respuesta de anticuerpos primaria y secundaria

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Linfopoyesis B y Generación de la

Diversidad de los Anticuerpos

• En el genoma humano contamos entre 20 y 25

¿cómo se almacena en el genoma la

Estas SSR son

El paratope de los anticuerpos se formar por la asociación de las

En la medula ósea En la periferia

Los procesos que generan variabilidad por recombinación de segmentos, diversidad de

Procede en etapas definidas por el rearreglo y expresión de genes de inmunoglobulinas

La expresión de proteínas involucradas

Selección positiva: Conservan a

Selección negativa: elimina o

Mayoritariamente • Aumento de la afinidad

• Cambio de clase del

• Aumento de la afinidad del

• Cambio de clase del

Reparación del ADN

• Involucra la recombinación a partir de regiones específicas de switch.

• Recombinación a partir de regiones específicas de switch.

I. Recombinación somática: combinatorio de los fragmentos V, C y J en la cadena

II. Hipermutación somática

III. Exclusión alélica de desarrollo

Dependiente del antígeno en la periferia:

II. Maduración de la afinidad mediante hipermutación somática

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