Imunogenética trata dos aspectos genéticos dos elementos da Resposta Imunológica (Imunoglobulinas, antígenos e produtos de interações celulares como as citocinas). Quatro áreas da imunogenética são de importância na área da saúde: (a) os grupos sanguíneos e os problemas clínicos relacionados com sua incompatibilidade; (b) os transplantes; (c) as doenças por deficiência imune (d) as doenças auto-imune. Livro Genética Humana A imunogenética encarrega de estudar os aspectos genéticos dos anticorpos, antígenos e suas interações. Em ciências biomédicas algumas áreas da imunogenética são muito importantes, dentre elas podemos citar: estudo das doenças autoimunes; estudo das deficiências imunológicas; estudo dos mecanismos de transplantes; estudo dos grupos sangüíneos. Limitaremos a discorrer sobre alguns aspectos relacionados ao sistema sangüíneo ABO e sistema Rh. A descoberta do sistema de grupo sangüíneo ABO ocorreu em 1900, final do Século XIX , o imunologista austríaco, Karl Landsteiner, observou que o soro do sangue de uma pessoa muitas vezes coagula ao ser misturado com o de outra, descobrindo o primeiro e mais importante sistema de grupo sangüíneo existente no organismo: o ABO. O locus ABO codifica especificamente glicosiltransferases que sintetizam antígenos A e B em hemácias. Para acontecer à síntese de antígeno A ou B um precursor denominado antígeno H tem que estar presente. Nas hemácias a enzima que sintetiza o antígeno H é codificada pelo locus H (FUT1). Na saliva e outras secreções corporais, a enzima que sintetiza o antígeno H é codificado pelo locus Se (FUT2).
Introdução A imunogenética trata dos aspectos genéticos dos antígenos, dos anticorpos e suas interações, envolvendo cinco temas importantes na área da saúde: os sistemas de grupos sanguíneos eritrocitários e os problemas clínicos resultantes de suas incompatibilidades, as respostas imunes, os transplantes de tecidos e órgãos, as doenças por deficiência imune e as doenças autoimunes. Antes de serem abordados esses tópicos é necessário lembrar alguns conceitos essenciais.A resposta imunológica é didaticamente diferenciada em resposta inata e resposta específica.
A resposta imunológica inata é caracterizada por ser uma resposta rápida e inespecífica, constituída pelas barreiras físicas do corpo e pelos fagócitos. Por outro lado a resposta adaptativa é caracterizada pela sua especificidade, diversidade e memória. O principal elemento da resposta imunológica adaptativa é o linfócito, caracterizado pelas especialidade e diversidade dos seus receptores. Cada linfócito terá receptores com uma determinada especialidade.
Existem dois tipos de linfócitos: os linfócitos T (são produzidos na medula óssea e amadurecem no Timo), cujos receptores são chamados de TCR (Receptores de Células T), e os linfócitos B (já saem maduros da medula óssea - Bone marrow), cujos receptores dos linfócitos B são chamados de BCR (Receptores de Células B. miniaturadaimagem|Cadeia Leve e Cadeia Pesada das Imunoglobulinas. Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014 Os BCR são Imunoglobulinas de superfície dos linfócitos B. Existem cinco classes ou isotipos de Imunoglobulinas (ou Anticorpos): IgM, IgD, IgG, IgE e IgA. No que concerne às propriedades biológicas todas as subclasses de IgG humana são capazes de atravessar a placenta(uma propriedade certamente não relacionada com o peso molecular), porém IgG4 não fixa complemento, IgG2 não é capaz de fixar-se à pele heteróloga e tanto IgG4 são destituídas de ação opsonizante para polimorfonucleares ou citofilia para macrófago. IgG, também tendo a IgA que é a imunoglobulina predominante em secreções: saliva, lágrima, leite, mucosas do trato gastrointestinal, trato respiratório e genitourinário. Nestas secreções ela se une a um componente secretor (70.000 daltons), e forma a IgA secretora. Esta é composta por 2 unidades ( dimérica) ligadas a uma cadeia J unida na sua porção FC no componente secretor. A função desse componente é proteger a molécula das enzimas hidrolíticas (destrutivas). O principal papel da IgA é proteger o organismo da invasão viral ou bacteriana através das mucosas. - Anti-infecciosas (imunoglobulina) .
Genética das Imunoglobulinas Por que podemos produzir um anticorpo contra qualquer substância (antígenos) que entre em nosso organismo?
Qual o tamanho do nosso repertório (diversidade) de anticorpos? miniaturadaimagem|Linfócito T Repertório das Imunoglobulinas = Aproximadamente 1013 moléculas diferentes (1013 = 10.000.000.000.000).
Praticamente qualquer substância que existe (e que não existe) pode ser alvo para uma resposta das imunoglobulinas.
Como este repertório de anticorpos é gerado? Rearranjo Gênico (ou Recombinação Somática)Hozumi, N., and Tonegawa, S.: Evidence for somatic rearrangement of immu noglobulin genes coding for variable and constant regions. Proe. Natl Aead. Sei. USA 1 976, 73:3628-3632..
REARRANJO GÊNICO, não é splicing! Não é splicing alternativo! É REARRANJO DE SEGUIMENTOS GÊNICOS, no DNA! É uma Recombinação de Segmentos gênicos do DNA dos linfócitos - Recombinação Somática.
Dogma (1941): “Um gene uma proteína” - não se aplica aos genes que codificam as Imunoglobulinas (Ig) e os Receptores de Células T (TCR)!
Na Ig (e TCR) o processo de rearranjo gênico sítio-específico é chamado de recombinação ou rearranjo V(D)J. O éxon completo da região variável da cadeia leve (VL) é formado pelo rearranjo de seguimentos gênicos V (Variáveis) e J (Junção)Tonegawa, s.. Maxam, A.M.. Tizard, R.. Bernard, O., and Gilbert, W.: Sequence of a mouse germ-line gene for a variable region of an immunoglobulin light chain. Proc. NatlAead. Sei. USA 1978, 75:1485-1489., e o éxon completo da região variável da cadeia pesada (VH) é formado pelo rearranjo de seguimentos gênicos V, D (Diversidade) e JEarly, P., Huang, H., Davis, M., Calame, K.. and Hood, L.: An immunoglobulin heavy chain variable region gene is generated from three segments of DNA:VH,DandJH.Gel/1980, 19:981-992.. miniaturadaimagem|Após o rearranjo VDJ da cadeia pesada (VH) ocorrerá o rearranjo dos seguimentos gênicos V e J da região variável da cadeia leve (VL). Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014. Primeiro ocorrem os rearranjos dos seguimentos gênicos V, D e J da região variável da cadeia pesada (VH) que estão no cromossomo 14. Serão 2 rearranjos gênicos: 1a Recombinação somática entre um segmento gênico D e um segmento gênico J (recombinação D-J), e 2a Recombinação somática entre um segmento gênico V e o segmento D-J recombinado. Isso é, na 1a Recombinação somática, um dos 25 seguimentos gênicos D vai se unir (rearranjar) com um dos 6 seguimentos gênicos J. Após o rearranjo DJ ocorre a 2a Recombinação somática, o rearranjo V-DJ; um dos 40 seguimentos gênios V vai se unir (rearranjar) ao seguimento DJ rearranjado formando um éxon VH completo.
Os genes das regiões C de cadeia pesada são codificados por vários éxons (será discutido posteriormente). A sequência líder (L) será removida após a tradução, e são formadas as pontes dissulfídricas que ligam as cadeias polipeptídicas. miniaturadaimagem|Recombinação VJ da Região Variável da Cadeia Leve das Imunoglobulinas. Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014 Após o rearranjo VDJ da cadeia pesada (VH) ocorrerá o rearranjo dos seguimentos gênicos V e J da região variável da cadeia leve (VL); um dos seguimentos gênicos V vai se unir (rearranjar) com um dos seguimentos gênicos J. A cadeia leve pode ser do tipo KappaThiebe, R., Schable, K.F., Bensch, A.. Brensing-Kuppers, J., Heim, V., Kirschbaum, T., Mitlohner, H., Ohnrich, M.. Pourrajabi, s.. Roschenthaler, F., et ai.: The variable genes and gene families of the mouse immunoglobulin kappa locus. Eur. J. lmmunol. 1999, 29:2072-2081 ou Lambda. Os seguimentos gênicos V e J região variável da cadeia leve Kappa estão no cromossomo 2 e os seguimentos gênicos V e J região variável Lambda estão no cromossomo 22. Em cada cromossomo 2 existem 40 seguimentos gênicos V e 5 seguimentos gênicos J para formar a região variável da cadeia leve Kappa miniaturadaimagem|Segmentos gênicos V e J da Região Variável da Cadeia Leve Kappa das Imunoglobulinas. Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014 miniaturadaimagem|Segmentos gênicos V e J da Região Variável da Cadeia Leve Lambda das Imunoglobulinas. Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014 miniaturadaimagem|Número de segmentos gênicos V, D e J da Região Variável das Cadeias Leves e Pesada das Imunoglobulinas. Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014 e em cada cromossomo 22 existem 30 seguimentos gênicos V e 4 seguimentos gênicos J para formar a região variável da cadeia leve Lambda. miniaturadaimagem|Os rearranjos V(D)J precisam ser produtivos com Restrição Alélica. Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014. Para formar a região variável da cadeia leve (VL), primeiro ocorrerá o rearranjo de seguimentos gênicos da região variável da cadeia leve Kappa de um dos cromossomos 2. Caso esse rearranjo não seja produtivo (originando uma proteína não funcional), ocorrerá o rearranjo do seu Alelo no outro cromossomo 2. Caso esse 2o rearranjo também não seja produtivo, ocorrerá o rearranjo dos seguimentos gênicos V e J região variável Lambda de um dos cromossomo 22. Caso esse 3o rearranjo também não seja produtivo, ocorrerá o rearranjo do seu Alelo no outro cromossomo 22 (4a tentativa). Esse mecanismo é denominado de Restrição Alélica (ou exclusão Alélica): somente um dos dois alelos de um determinado gene é expresso em uma célula diploide (discutiremos mais à frente).O rearranjo bem sucedido nos dois alelos de cadeia pesada pode resultar na produção, na célula B, de dois receptores com diferentes especificidades antigênicas. Para evitar isso, a sinalização por meio do receptor de célula pré-B sofre o efeito da exclusão alélica, um estado no qual somente um dos dois alelos de um determinado gene é expresso em uma célula diploide. miniaturadaimagem|As enzimas RAG1/2 reconhecem os segmentos gênicos através das Sequencia Sinal de Recombinação (RSS) e os une pela Regra 12/23. Figura Modificada de Murphy, Kenneth. Imunobiologia de Janeway - 8. ed. - Porto Alegre : Artmed, 2014.