|
|  |
| Xene activador da recombinación 1 |
| **Identificadores** |
| Símbolo | RAG1 |
| Entrez | 5896 |
| HUGO | 9831 |
| OMIM | 179615 |
| RefSeq | NM\_000448 |
| UniProt | P15918 |
| **Outros datos** |
| Locus | Cr. 11 *p13* |

|
|  |
| Xene activador da recombinación 2 |
| **Identificadores** |
| Símbolo | RAG2 |
| Entrez | 5897 |
| HUGO | 9832 |
| OMIM | 179616 |
| RefSeq | NM\_000536 |
| UniProt | P55895 |
| **Outros datos** |
| Locus | Cr. 11 *p13* |

Os **xenes activadores da recombinación** (**RAG**, do inglés *Recombination-activating genes*) codifican encimas que desempeñan un importante papel no rearranxo e recombinación dos xenes das inmunoglobulinas e as moléculas dos receptores de célula T, aínda que non hai probas que indiquen que na célula T inmunitaria en desenvolvemento se poida producir unha edición do receptor do mesmo tipo que nas células B. Existen dous produtos xénicos do xene activador da recombinación, chamados **proteínas RAG**, que son RAG1 e RAG2, cuxa expresión celular está restrinxida aos linfocitos durante diversos estados do seu desenvolvemento. Tanto RAG1 coma RAG2 son esenciais para a xeración de linfocitos B e T maduros, dous tipos celulares que son compoñentes esenciais do sistema inmunitario adaptativo.

Función
-------

No sistema inmunitario de vertebrados, cada anticorpo é preparado para atacar un determinado antíxeno (proteínas e carbohidratos alleos) sen atacar ao propio corpo. O xenoma humano contén como moito 30 000 xenes, e aínda así ten a capacidade de xerar millóns de anticorpos diferentes, grazas ao cal pode responder á invasión de millóns de antíxenos distintos. O sistema inmunitario xera esta diversidade de anticorpos cortando, intercambiando e recombinando uns poucos centos de xenes (os xenes ou fragmentos xénicos VDJ) creando con eles millóns de permutacións, nun proceso chamado recombinación V(D)J. RAG1 e RAG2 son proteínas que se sitúan ao final dos xenes VDJ cuxa acción é separar, combinar e volver a unir ditos xenes. Esta combinación de xenes ten lugar dentro das células B e T durante a súa maduración.

Os encimas RAG funcionan como un complexo de varias subunidades que inducen a clivaxe dunha molécula de ADN bicatenaria (dsDNA) entre o segmento codificante do receptor do antíxeno e unha secuencia sinal de recombinación (RSS) que o flanquea. Isto fano en dúas etapas. Inicialmente introducen unha ‘amosega’ no extremo 5' (augas arriba) do heptámero RSS (unha rexión conservada de 7 nucleótidos) que está adxacente á secuencia codificante, deixando detrás unha estrutura bioquímica específica nesta rexión do ADN consistente nun grupo 3'-hidroxilo (OH) no extremo codificante e un grupo 5'-fosfato (PO4) no extremo da RSS. Na seguinte etapa acoplan estes grupos químicos, unindo o grupo OH (no extremo codificante) ao grupo PO4 (que está entre a RSS e o segmento xénico da febra oposta). Isto produce unha rotura de dobre febra fosforilada no 5' na RSS e unha forquita pechada covalentemente no extremo codificante. As proteínas RAG permanecen nestas unións ata que outros encimas (especialmente, TDT) reparan as roturas no ADN.

As proteínas RAG inician a recombinación V(D)J, que é esencial para a maduración das células pre-B e pre-T. As células B activadas maduras tamén posúen outros dous modos destacables de manipular o seu propio ADN, que son independentes das RAG: a denominada recombinación de cambio de clase (ou cambio de isotipo) e a hipermutación somática (ou maduración da afinidade). Os estudos actuais indican que RAG1 e RAG2 deben traballar de maneira sinérxica para activar a recombinación V(D)J. A RAG1 induce de forma ineficaz a actividade de recombinación dos xenes VDJ cando é illada e transfectada en mostras de fibroblastos. Cando RAG1 é cotransfectada con RAG2, a frecuencia de recombinación increméntase multiplicándose por mil. Este descubrimento promoveu a nova teoría revisada de que os xenes RAG pode que non só axuden á recombinación V(D)J, senón que tamén induzan directamente as recombinacións de xenes VDJ.

Estrutura
---------

Como ocorre con moitos encimas, as proteínas RAG son bastante grandes. Por exemplo, a RAG-1 de rato consta de 1 040 aminoácidos e a RAG-2 de rato, de 527 aminoácidos. A actividae encimática das proteínas RAG está concentrada en gran medida na rexión central; nos residuoss 384–1008 da RAG-1 e os 1–387 da RAG-2 reside a maior parte da actividade de clivaxe do ADN. O núcleo de RAG-1 contén tres residuos ácidos (D600, D708 e E962) no que se chama o motivo DDE, o sitio activo principal para a clivaxe do ADN. Estes residuos son esenciais para facer amosegas na febra de ADN e para formar a forquita de ADN. Os residuos 384–454 da RAG-1 comprenden unha rexión de unión ao nonámero (NBR), que especificamente se une ao nonámero conservado (de 9 nucleótidos) da RSS e o dominio central (aminoácidos 528–760) da RAG-1, que se une especificamente ao heptámero RSS. Prfedíxose que a rexión nuclear da RAG-2 forma unha estrutura en propulsor beta de seis follas que parece menos específica para a súa diana que a RAG-1.

Un estudo publicado recentemente na revista *Cell*, que apareceu en Global Medical Discovery  resolveu as estruturas de microscopia electrónica crioxénica da RAG sináptica en complexo con varias formas de intermediarios de ADN e produtos, a resolucións case atómicas (3,4 Å de resolución). As estruturas dos complexos RAG sinápticos revelan unha conformación dímera pechada na que se xeran novas interaccións intermoleculares entre dous monómeors RAG1-RAG2 ao unirse ao ADN, en comparación co complexo Apo-RAG, que orixina unha conformación aberta. Ambas as moléculas de RAG1 no dímero pechado están implicadas na unión cooperativa dos intermediarios 12-RSS e 23-RSS con interaccións específicas de base no heptámero do extremo sinal. A primeira base do heptámero no extremo sinal está volteada para evitar o choque no centro activo. Cada extremo codificante do intermediario RSS con amosega é estabilizado exclusivamente por un monómero RAG1-RAG2 con interaccións proteína-ADN non específicas. O extremo codificante está moi distorsionado e unha das bases está volteada con respecto á dobre hélice do ADN no centro activo, o cal facilita a formación da forquita por un potencial mecanismo catalítico de ión bimetálico. Os intermediarios 12-RSS e 23-RSS están moi dobrados e unidos asimetricamente ao complexo RAG sináptico co dímero do dominio nonámero de unión inclinado cara ao nonámero da 12-RSS, pero lonxe do nonámero da 23-RSS, o cal pon de relevo a regra do 12/23. Dúas moléculas HMGB1 únense a cada lado das 12-RSS e 23-RSS para estabilizar as altamente pregadas RSS. Estas estruturas elaboran os mecanismos moleculares para o recoñecemento do ADN, a catálise e a singular sinapse baseada na regra do 12/23, e proporcionan novas ideas sobre as enfermidades humanas asociadas coa RAG, e representa un conxunto moi completo de complexos nas vías catalíticas de calquera familia DDE de recombinases, transposases ou integrases.

Evolución
---------

Baseándose na homoloxía da secuencia central, crese que unha proteína RAG-1 evolucionou a partir dun transposón da superfamilia *Transib*. Aínda que as orixes do transposón destes xenes están ben establecidas, polo momento non hai un consenso sobre cando a RAG1/2 ancestral empezou a estar presente no xenoma dos vertebrados. Como os ágnatos (peixes sen mandíbula) carecen do elemento RAG1 central, asumíase tradicionalmente que a RAG1 invadiu os xenomas despois da separación ágnatos/gnatóstomos hai entre 1 001 e 590 millóns de anos. Porén, a secuencia central da RAG1 foi identificada no equinodermo *Strongylocentrotus purpuratus* (un ourizo de mar), e no anfioxo *Branchiostoma floridae*. Secuencias con homoloxía coa RAG1 foron tamén identificadas no ourizo de mar *Lytechinus veriegatus*, a estrela de mar *Patiria minata*, e o molusco *Aplysia californica*.

Estes descubrimentos indican que os transposóns da familia *Transib* invadiron os xenomas múltiples veces en especies de invertebrados, e invadiron tamén o xenoma do vertebrado mandibulado ancestral hai uns 500 millóns de anos. Debería tamén sinalarse que RAG1/2 só se atopa en gnatóstomos e non en ágnatos. Actualmente hipotetízase que a invasión de RAG1/2 é o evento evolutivo máis importante en canto a dar forma ao sistema inmunitario adaptativo dos gnatóstomos fronte ao sistema de receptores linfocíticos variables dos ágnatos.

Presión selectiva
-----------------

Aínda non está claro cales son as forzas que levaron ao desenvolvemento dun sistema inmunitario mediado por RAG1/2 exclusivamente en vertebrados mandibulados e non en todas as especies de invertebrados que tamén adquiriron o transposón que contiña RAG1/2. Entre as hipóteses actuais está a que implica dous eventos de duplicación do xenoma completo en vertebrados, que proporcionarían o material xenético necesario para o desenvolvemento do sistema inmunitario adaptativo, así como o desenvolvemento do tecido endotelial, maior actividade metabólica e unha diminución da razón volume/peso corporal, todo o cal está máis especializado en vertebrados que en invertebrados e facilita as respostas inmunitarias adaptativas.

Notas
-----

1. 1 2  Jones JM, Gellert M (Aug 2004). "The taming of a transposon: V(D)J recombination and the immune system". *Immunological Reviews* **200**: 233–48. PMID 15242409. doi:10.1111/j.0105-2896.2004.00168.x.
2. ↑  Notarangelo LD, Kim MS, Walter JE, Lee YN (Mar 2016). "Human RAG mutations: biochemistry and clinical implications". *Nature Reviews. Immunology* **16**: 234–46. PMID 26996199. doi:10.1038/nri.2016.28.
3. ↑  Oettinger MA, Schatz DG, Gorka C, Baltimore D (Jun 1990). "RAG-1 and RAG-2, adjacent genes that synergistically activate V(D)J recombination". *Science* **248** (4962): 1517–23. PMID 2360047. doi:10.1126/science.2360047.
4. ↑  "Molecular Mechanism of V(D)J Recombination from Synaptic RAG1-RAG2 Complex Structures". Arquivado dende o orixinal o 04 de agosto de 2016. Consultado o 21 de marzo de 2018.
5. ↑  Kapitonov VV, Jurka J (Jun 2005). "RAG1 core and V(D)J recombination signal sequences were derived from Transib transposons". *PLoS Biology* **3** (6): e181. PMC 1131882. PMID 15898832. doi:10.1371/journal.pbio.0030181.
6. ↑  Kasahara M, Suzuki T, Pasquier LD (Feb 2004). "On the origins of the adaptive immune system: novel insights from invertebrates and cold-blooded vertebrates". *Trends in Immunology* **25** (2): 105–11. PMID 15102370. doi:10.1016/j.it.2003.11.005.
7. ↑  Fugmann SD, Messier C, Novack LA, Cameron RA, Rast JP (Mar 2006). "An ancient evolutionary origin of the Rag1/2 gene locus". *Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America* **103** (10): 3728–33. PMC 1450146. PMID 16505374. doi:10.1073/Pnas.0509720103.
8. ↑  Holland LZ, Albalat R, Azumi K, Benito-Gutiérrez E, Blow MJ, Bronner-Fraser M, et al. (Jul 2008). "The amphioxus genome illuminates vertebrate origins and cephalochordate biology". *Genome Research* **18** (7): 1100–11. PMC 2493399. PMID 18562680. doi:10.1101/gr.073676.107.
9. 1 2  Kapitonov VV, Koonin EV (2015-04-28). "Evolution of the RAG1-RAG2 locus: both proteins came from the same transposon". *Biology Direct* **10** (1): 20. PMC 4411706. PMID 25928409. doi:10.1186/s13062-015-0055-8.
10. ↑  Panchin Y, Moroz LL (maio de 2008). "Molluscan mobile elements similar to the vertebrate Recombination-Activating Genes". *Biochemical and Biophysical Research Communications* **369** (3): 818–23. PMC 2719772. PMID 18313399. doi:10.1016/j.bbrc.2008.02.097.
11. ↑  Kasahara M (Oct 2007). "The 2R hypothesis: an update". *Current Opinion in Immunology*. Hematopoietic cell death/Immunogenetics/Transplantation **19** (5): 547–52. PMID 17707623. doi:10.1016/j.coi.2007.07.009.
12. ↑  van Niekerk G, Davis T, Engelbrecht AM (2015-09-04). "Was the evolutionary road towards adaptive immunity paved with endothelium?". *Biology Direct* **10** (1): 47. PMC 4560925. PMID 26341882. doi:10.1186/s13062-015-0079-0.

Véxase tamén
------------

### Outros artigos

* Síndrome de Omenn
* Inmunodeficiencia combinada grave

### Bibliografía

* Janeway CA Jr.; et al. (2005). *Immunobiology* (6th ed.). Garland Science. ISBN 0-443-07310-4.
* Abbas AK & Lichtman AH (2003). *Cellular and Molecular Immunology* (5th ed.). Saunders, Philadelphia. ISBN 0-7216-0008-5.
* Sadofsky MJ (Aug 2004). "Recombination-activating gene proteins: more regulation, please". *Immunological Reviews* **200**: 83–9. PMID 15242398. doi:10.1111/j.0105-2896.2004.00164.x.
* De P, Rodgers KK (Aug 2004). "Putting the pieces together: identification and characterization of structural domains in the V(D)J recombination protein RAG1". *Immunological Reviews* **200**: 70–82. PMID 15242397. doi:10.1111/j.0105-2896.2004.00154.x.
* Kapitonov VV, Jurka J (Jun 2005). "RAG1 core and V(D)J recombination signal sequences were derived from Transib transposons". *PLoS Biology* **3** (6): e181. PMC 1131882. PMID 15898832. doi:10.1371/journal.pbio.0030181.

### Ligazóns externas

* Travis, John (novembro de 1998). "The Accidental Immune System; Long ago, a wandering piece of DNA—perhaps from a microbe—created a key strategy" (PDF). *Science News* **154** (19): 302. JSTOR 4010948. doi:10.2307/4010948.  Unha explicación simple do xene activador da recombinación para o lector non especializado.

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q50263283
* MAG: 113646796

 |