Isotype Class Switching
Antistoffer kan findes i forskellige varianter, kendt som isotyper eller klasser. Hos placentale pattedyr findes der fem antistof-isotyper: IgA, IgD, IgE, IgE, IgG og IgM. De er hver især navngivet med et “Ig”-præfiks, der står for immunglobulin (et andet navn for antistof) og adskiller sig fra hinanden med hensyn til deres biologiske egenskaber, funktionelle placering og evne til at håndtere forskellige antigener.
Antikropsisotypen for en B-celle ændres under cellens udvikling og aktivering. Umodne B-celler, som aldrig har været udsat for et antigen, er kendt som naive B-celler og udtrykker kun IgM-isotypen i en celleoverfladebunden form. B-celler begynder at udtrykke både IgM og IgD, når de er modne; den fælles udfoldelse af begge disse immunoglobulinisotyper gør B-cellen “moden” og klar til at reagere på et antigen. Aktivering af B-cellen sker efter, at det cellebundne antistofmolekyle er i kontakt med et antigen, hvilket får cellen til at dele sig og differentiere sig til en antistofproducerende celle, en såkaldt plasmacelle. I denne aktiverede form begynder B-cellen at producere antistoffer i en sekretorisk form i stedet for en membranbunden form. Hvis disse aktiverede B-celler møder specifikke signalmolekyler via deres CD40- og cytokinreceptorer (begge moduleret af T-hjælperceller), skifter de antistofklasse og producerer IgG-, IgA- eller IgE-antistoffer (fra IgM- eller IgD-antistoffer), som har bestemte roller i immunsystemet.
Immunoglobulin class switching (eller isotype switching, eller isotypic commutation, eller class switch recombination (CSR)) er en biologisk mekanisme, der ændrer en B-celles produktion af antistoffer fra en klasse til en anden; f.eks. fra en isotype kaldet IgM til en isotype kaldet IgG. Under denne proces ændres den konstante del af den tunge kæde af antistoffet i den konstante region, men den variable del af den tunge kæde forbliver den samme (udtrykkene “konstant” og “variabel” henviser til ændringer eller mangel på samme mellem antistoffer, der er rettet mod forskellige epitoper). Da den variable region ikke ændres, påvirker klasseskiftet ikke antigenspecificiteten. I stedet bevarer antistoffet affiniteten for de samme antigener, men kan interagere med forskellige effektormolekyler. Dette gør det muligt for forskellige datterceller fra den samme aktiverede B-celle at producere antistoffer af forskellige isotyper eller subtyper (f.eks. IgG1, IgG2 osv.).
Klasseskiftet sker ved en mekanisme kaldet class switch recombination (CSR) binding. Klasseskift-rekombination er en biologisk mekanisme, der gør det muligt for den klasse af antistoffer, der produceres af en aktiveret B-celle, at ændre sig under en proces, der er kendt som isotype- eller klasseskift. Under CSR fjernes dele af den tunge antistofkæde-lokus fra kromosomet, og genafsnittene omkring den fjernede del genet genforbindes igen for at bevare et funktionelt antistofgen, der producerer et antistof af en anden isotype. Der dannes dobbeltstrengede brud i DNA ved bevarede nukleotidmotiver, kaldet switch-regioner (S-regioner), som ligger opstrøms fra gensegmenter, der koder for de konstante regioner af de tunge antistofkæder; disse brud opstår ved siden af alle generne for den konstante region af den tunge kæde med undtagelse af δ-kæden. DNA er hakket og knækket ved to udvalgte S-regioner af aktiviteten af en række enzymer, herunder aktiveringsinduceret (cytidin) deaminase (AID), uracil DNA-glycosylase og apyrimidiske/apuriniske (AP)-endonukleaser. Det mellemliggende DNA mellem S-regionerne slettes efterfølgende fra kromosomet, hvorved uønskede eksoner fra den konstante region for den tunge kæde μ eller δ fjernes, og det bliver muligt at erstatte et gensegment fra den konstante region γ, α eller ε. De frie ender af DNA’et samles igen ved en proces kaldet non-homologous end joining (NHEJ) for at forbinde det variable domæneekson med det ønskede nedstrøms konstante domæneekson i den tunge antistofkæde. I mangel af non-homologous end joining kan de frie ender af DNA genforbindes ved en alternativ vej, der er forudindtaget i retning af mikrohomologi-føjninger. Med undtagelse af μ- og δ-generne udtrykkes kun én antistofklasse af en B-celle på et hvilket som helst tidspunkt.
