lunes, 23 de mayo de 2016

Una historia de Poniente (V): Los secretos de los Maestros Forjadores #Indignación científica #noticias


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Grabado medieval de un maestro forjador.
Fuente.
Los Maestros Forjadores eran muy respetados dentro de las casas a las que servían. No sólo ponían sus fabulosas creaciones a disposición de sus señores, sino que además pasaban meses ideando nuevas técnicas de forjado, nuevos materiales, nuevas formas para esas hojas que luego, muchas de ellas, se convertirían en famosas, para mayor gloria de sus dueños y también de sus creadores.

La mayor parte de estas artes permanecieron, y permanecen aún, en secreto, perdidas en la noche de los tiempos, reunidos sus poseedores con el Herrero. Sin embargo, muchos de los Maestros Forjadores que aún viven han recibido sus conocimientos de los Maestros Forjadores de antaño, quienes decidieron legar a sus discípulos no sólo los volúmenes en los que explicaban sus usos y sus artes, sino también la costumbre y la sabiduría de recoger dichos usos y artes en un soporte capaz de aguantar el paso del tiempo mucho mejor que el débil y corruptible cuerpo con que los Siete decidieron dotarnos.

Aunque básicamente una espada es una hoja con un mango, encontramos muchísimas formas distintas: mandobles, bastardas, roperas, gladii, falcatas, katanas, Claymore... Ya hemos visto cómo existen 5 subtipos de inmunoglobulinas. Pero si sólo existieran estas 5 clases, sólo podríamos responder a 5 antígenos y el sistema inmunitario sería un desastre. ¿Cómo conseguimos forjar espadas que sirvan para eliminar más de cinco enemigos?

Recombinación V(D)J

El primer secreto de los Maestros Forjadores era el proceso de forjado. Golpes, pliegues, vuelta a golpear y vuelta a plegar hasta conseguir un acero resistente pero manejable, ligero pero letal. En el yunque y contra el martillo, la escoria salta al golpear la hoja al rojo blanco, mezclando y maleando los materiales, expulsándose lo que el acero no admite y haciendo que asuma aquello que lo fortalece. Golpe a golpe, pliegue a pliegue, la hoja va tomando forma y la fuerza del golpe, la inclinación del mismo y la cadencia de golpeo, así como la profundidad y el número de pliegues acaba por confeccionar un arma como sólo un Maestro Forjador sabe alumbrar.

Para entender el nombre de V(D)J hay que describir en primer lugar el gen que da lugar a las cadenas pesada y ligera de las inmunoglobulinas. Existen dos genes que codifican para las cadenas ligeras y uno que codifica para las cadenas pesadas. Si recordáis nuestro capítulo anterior sobre las mismas, cada cadena posee una región constante (CH) y una región variable (VH). Dentro del locus (una localización física de un gen dentro del cromosoma) que codifica para esta VH hay diversas regiones V (de variable) y J (de unión, joining en inglés). En las cadenas pesadas, además, hay que añadir las regiones D, de diversidad. En total, se calcula que hay 44 regiones V, 27 regiones D y 6 regiones J en el gen de las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas. Las cadenas ligeras no poseen regiones D y se desconoce el número de regiones V y J que poseen.

El proceso de recombinación V(D)J consiste en la selección y recombinación de las distintas regiones V y J, y D en el caso de la cadena pesada. Con este proceso se consiguen aproximadamente 3x1011 combinaciones (y, por tanto, de anticuerpos) distintas. De entre ellos, muchos se eliminarán, debido a que son autorreactivos y podrían conllevar problemas de autoinmunidad.

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Representación simplificada de la recombinación V(D)J
¡Bam! El martillo golpea el acero contra el yunque por primera vez y, en las cadenas pesadas, se seleccionan las regiones D y J que conformarán el anticuerpo final. Para ello, se elimina la escoria, aquello que no sirve, cortándose el gen de dicha cadena entre los puntos necesarios para conservar sólo una región J y unas pocas regiones D, conservándose aquello que formará parte del arma final (los llamados exones). Este mecanismo genera extremos romos en el ADN y el complejo debe generar unos extremos cohesivos que vuelvan a unir la cadena de ADN cortada. Ahora tenemos un gen el que queda una única región J, alguna región D y todas las regiones V intactas.

¡Clangclang! ¡Clangclang! Se dobla el material, se pliega poco a poco, recombinándose las diferentes superficies en que se ha plegado. Entre las regiones D y J se formará una horquilla típica de recombinación. En este proceso, el ADN de los exones de las regiones D y J sufre un nick. Este nick no es más que un corte en una (y no en las dos) de las cadenas de la molécula de ADN. El nick de esta cadena generará la formación de una horquilla que pondrá en contacto las regiones D y J, que intercambiarán exones, formándose una suerte de híbrido DJ.

¡Bam! Con la hoja ya templada y formado este híbrido DJ, el proceso vuelve a empezar, pero con las regiones V y D. Así, se eliminan las regiones D no recombinadas con las regiones J y la mayoría de las regiones V. ¡Clangclang! ¡Clangclang! Después, se producirá la recombinación entre la región V y la DJ que recombinó anteriormente para dar lugar a un gen que contendrá una región C y una región V compuesta por este recombinante VDJ.

En las cadenas ligeras, al no existir las regiones D, el primer paso de recombinación no se produce y se salta directamente a la recombinación entre V y J.

Este mecanismo es definitivo, esto es, las regiones V, D y J eliminadas del genoma no se vuelven a recuperar, por lo que el linfocito que sufra este proceso sólo podrá producir anticuerpos cuya combinación VDJ-C sea la resultante de este proceso de recombinación. Además, por darse en los linfocitos individuales, no se transmitirá a la descendencia, que deberá generar sus propios anticuerpos frente a los mismos antígenos.

Hipermutación somática


El segundo secreto que guardaban celosamente los Maestros Forjadores era la composición de los aceros. Algunos de ellos documentan cientos de compuestos en la hoja. Otros, se conforman con un puñado de ellos, pero en distintas proporciones y añadidos a distintos tiempos. Otros muchos, la gran mayoría, describen hechizos pronunciados durante la forja, aunque lo cierto es que ninguno de los que vivimos hoy día creemos que la enorme variedad de las espadas de acero valyrio sea cosa de magia, sino más bien el resultado de imprecisiones en las medidas que no afectaban al resultado final, sino al complejo proceso que, mediante multitud de ensayos y no pocos errores, conducían, finalmente a la consecución de una hoja digna de figurar en las leyendas.

El arma ya está preparada. Se la ha golpeado en el yunque, se ha plegado, se ha afinado y se ha afilado. Pero todas las armas de acero valyrio son distintas entre sí. ¿Qué las hace tan diferentes? Ya hemos visto cómo se pueden generar más de 3·1011 variaciones en los anticuerpos producidos por las células B activadas. Pero podemos llegar a conseguir más: cambiando las proporciones de las mezclas de aleación utilizadas. El acero es una aleación de hierro con hasta un 2,14% de carbono en su composición.

Imaginad la cantidad de variaciones en el porcentaje de carbono que se pueden introducir para conseguir distintas propiedades en el resultado final. En nuestro acero valyrio no tenemos un único ingrediente adicional, sino cuatro: adenina, timina, citosina y guanina. Y las variaciones en las proporciones de estos cuatro ingredientes adicionales produce hasta 106 variaciones más de las que ya teníamos. Hablando en un lenguaje de nuestro mundo actual, el conseguir mutaciones en las regiones V de las cadenas pesadas y ligeras de cada anticuerpo genera muchísima más variación en dichos anticuerpos. A este proceso de mutaciones puntuales se le denomina hipermutación somática, y, como tal, no se transmite a la descendencia. Recordemos que ocurre en células B ya "adultas" y no se transmiten a la línea germinal (espermatozoides y óvulos).

Dichas mutaciones son principalmente sustituciones de bases únicas, aunque hay también deleciones e inserciones, pero en un número mucho menor. El mecanismo por el que se produce es desconocido, pero todo apunta a que se produce en unos hotspots (lo de llamarlo puntos calientes me rechina en el alma y no se me ocurre una traducción mejor) en el que el cambio de unas bases por otras es mucho más fácil. Estas regiones que sufren la hipermutación son las que generarán los CDR, esto es, las regiones que interactuarán con los antígenos directamente, como ya comentamos anteriormente. De esta forma, los anticuerpos adquieren una mayor capacidad para unirse a antígenos determinados, lo que permite que las células B que los producen sean seleccionadas.

Aunque se desconoce, todo sugiere que el mecanismo de la hipermutación somática se basa en el cambio de una base de citosina por un uracilo. Esto provoca un desemparejamiento. Normalmente, la citosina se une a bases de guanina formando un par C-G. El uracilo, que no aparece normalmente en el ADN suele unirse a adenina, formando pares U-A. Así pues, lo que tendríamos sería un par U-G que es incorrecto y aquí es donde entra en juego el mecanismo de reparación del ADN. En primer lugar, el uracilo va a intentar eliminarse por cualquier vía, Así, una enzima corta la base de uracilo allí donde haya aparecido, dejando un hueco que se encargarán de rellenar ADN-polimerasas. Estas polimerasas, como todas las enzimas que se dedican a copiar el ADN, cometen errores y, en la división de la célula B, una de las células hijas llevará la base sustituída que se colocó mediante este mecanismo.

¿Qué se consigue con esto? Repasemos lo que hemos dicho: cada célula B produce única y exclusivamente un anticuerpo. Cuando se activa y pasa por el proceso de recombinación V(D)J que hemos explicado antes pierde toda capacidad para producir cualquier otro anticuerpo que no sea el que ha quedado codificado en su ADN. Pero cuando esa célula B se divide, las mutaciones producidas por este mecanismo consiguen un gran número de variedades de ese anticuerpo, con distintas capacidades de unión a un mismo antígeno. Aquella célula B que consiga el mejor anticuerpo será seleccionada para combatir a ese antígeno.

Cambio de clase


Pero no fueron los únicos. Muchos Maestros Forjadores basaron su arte en el arte de otros. Tomaron las armas que otros habían hecho antes y les dieron nueva vida. Las armas que antaño formaran parte de nuestros pertrechos y dadas en desuso tras la llegada de la forja moderna, cobraron nueva vida cuando se les aplicaron las técnicas valyrias de forjado, consiguiendo que volvieran al servicio activo tras haber pasado, a veces incluso décadas, durmiendo en las panoplias de señores que las olvidaron a pesar de sus servicios.
Existe, junto a la recombinación V(D)J, un mecanismo que aumenta la variabilidad de los anticuerpos producidos anteriormente. Si recordamos, las inmunoglobulinas tipo M y tipo D son las producidas por las células B que aún están "aprendiendo". Cuando estas células novatas se encuentran con algún antígeno que las active y reciben cierta estimulación por parte de los linfocitos T, estas IgM e IgD cambian de clase, esto es, dejan de ser IgM o IgD y se transforman en IgG, IgA o IgE.

El mecanismo por el que esto ocurre es similar al de la recombinación V(D)J. Si recordáis de lo que vimos antes, en la recombinación V(D)J se eliminan las regiones V, D y J de los dominios variables de las cadenas pesada y ligera que darán lugar a los anticuerpos que produzca la célula B. En el caso del cambio de clase, sólo se da en la cadena pesada, que es la que determina la clase del anticuerpo. Sólo cambia la clase, no el antígeno al que se une ni los parámetros de dicha unión.

¿Recordáis el gen de la cadena pesada que pusimos como ejemplo? Fijaos ahora en la región C, la región constante. En ella, se encuentran los exones que determinarán la clase de la Ig. Pues bien, utilizando mecanismos similares en los que intervienen las mismas enzimas que en la recombinación V(D)J, se eliminan los exones de algunas regiones constantes. ¿Cómo? La respuesta la tienen las citoquinas producidas por los linfocitos T que activan a las células B. Dependiendo de qué citoquina sea la que reciba la célula B en cuestión, se seleccionará un exón u otro. Por ejemplo, en humanos, la IL-10 estimulan un cambio de clase hacia IgG o la IL-5 hacia IgA.