Isotypklassbyte
Antikroppar kan finnas i olika varianter, så kallade isotyper eller klasser. Hos placentala däggdjur finns det fem isotyper av antikroppar: IgA, IgD, IgE, IgG och IgM. De benämns alla med prefixet ”Ig” som står för immunglobulin (ett annat namn för antikropp) och skiljer sig åt i fråga om biologiska egenskaper, funktionella platser och förmåga att hantera olika antigener.
Antikroppsisotypen hos en B-cell förändras under cellens utveckling och aktivering. Omogna B-celler, som aldrig har exponerats för ett antigen, kallas naiva B-celler och uttrycker endast IgM-isotypen i en cellytobunden form. B-celler börjar uttrycka både IgM och IgD när de blir mogna. Samuttrycket av båda dessa immunglobulinisotyper gör B-cellen ”mogen” och redo att reagera på ett antigen. Aktiveringen av B-cellen följer på att den cellbundna antikroppsmolekylens kontakt med ett antigen, vilket leder till att cellen delar sig och differentierar sig till en antikroppsproducerande cell, en så kallad plasmacell. I denna aktiverade form börjar B-cellen producera antikroppar i en utsöndrad form snarare än en membranbunden form. Om dessa aktiverade B-celler möter specifika signalmolekyler via sina CD40- och cytokinreceptorer (båda modulerade av T-hjälparceller) genomgår de ett byte av antikroppsklass för att producera IgG-, IgA- eller IgE-antikroppar (från IgM- eller IgD-antikroppar) som har definierade roller i immunsystemet.
Immunoglobulinklassväxling (eller isotypväxling, eller isotypisk växling, eller klassväxlingsrekombination (CSR)) är en biologisk mekanism som ändrar en B-cells produktion av antikroppar från en klass till en annan; till exempel från en isotyp som kallas IgM till en isotyp som kallas IgG. Under denna process ändras den konstanta regiondelen av den tunga antikroppskedjan, men den variabla regionen av den tunga kedjan förblir densamma (termerna ”konstant” och ”variabel” avser förändringar eller avsaknad av sådana mellan antikroppar som riktar sig mot olika epitoper). Eftersom den variabla regionen inte förändras påverkar klassbytet inte antigenspecificiteten. I stället behåller antikroppen sin affinitet för samma antigener, men kan interagera med olika effektormolekyler. Detta gör att olika dotterceller från samma aktiverade B-cell kan producera antikroppar av olika isotyper eller subtyper (t.ex. IgG1, IgG2 etc.).
Klassväxling sker genom en mekanism som kallas klassväxlingsrekombinationsbindning (CSR). Klassomkopplingsrekombination är en biologisk mekanism som gör att den antikroppsklass som produceras av en aktiverad B-cell kan ändras under en process som kallas isotyp- eller klassomkoppling. Under CSR avlägsnas delar av lokus för den tunga antikroppskedjan från kromosomen, och gensegmenten som omger den borttagna delen återförenas för att behålla en funktionell antikroppsgen som producerar antikroppar av en annan isotyp. Dubbelsträngade brott genereras i DNA vid bevarade nukleotidmotiv, så kallade switch-regioner (S-regioner), som ligger uppströms från gensegment som kodar för de konstanta regionerna hos de tunga antikroppskedjorna. Dessa uppstår i anslutning till alla gener för de konstanta regionerna hos de tunga kedjorna, med undantag för δ-kedjan. DNA är inskuren och bryts vid två utvalda S-regioner genom aktiviteten hos en rad enzymer, inklusive Activation-Induced (Cytidine) Deaminase (AID), uracil DNA-glykosylas och apyrimidiska/apuriniska (AP)-endonukleaser. Det mellanliggande DNA:t mellan S-regionerna avlägsnas därefter från kromosomen, vilket innebär att oönskade exoner från den konstanta regionen för den tunga kedjan μ eller δ avlägsnas och att det blir möjligt att byta ut ett segment av genen för den konstanta regionen γ, α eller ε. DNA:s fria ändar sammanfogas på nytt genom en process som kallas nonhomologous end joining (NHEJ) för att länka exonet för den variabla domänen till det önskade exonet för den konstanta domänen nedströms i den tunga antikroppskedjan. I avsaknad av icke-homolog slutförbindelse kan DNA:s fria ändar återförenas genom en alternativ väg som är inriktad på mikrohomologiska föreningar. Med undantag för μ- och δ-generna uttrycks endast en antikroppsklass av en B-cell vid varje tidpunkt.
