Der Klassenwechsel erfolgt nach der Aktivierung einer reifen B-Zelle über ihr membrangebundenes Antikörpermolekül (oder ihren B-Zell-Rezeptor), um die verschiedenen Antikörperklassen zu erzeugen, die alle dieselben variablen Domänen aufweisen wie der ursprüngliche Antikörper, der in der unreifen B-Zelle während des Prozesses der V(D)J-Rekombination erzeugt wurde, aber unterschiedliche konstante Domänen in ihren schweren Ketten besitzen.
Naive reife B-Zellen produzieren sowohl IgM als auch IgD, die die ersten beiden Segmente der schweren Kette im Immunglobulin-Locus sind. Nach der Aktivierung durch ein Antigen vermehren sich diese B-Zellen. Wenn diese aktivierten B-Zellen über ihre CD40- und Zytokinrezeptoren (die beide von T-Helferzellen moduliert werden) auf spezifische Signalmoleküle treffen, vollziehen sie einen Antikörper-Klassenwechsel und produzieren IgG-, IgA- oder IgE-Antikörper. Während des Klassenwechsels ändert sich die konstante Region der schweren Kette des Immunglobulins, aber die variablen Regionen und damit die antigene Spezifität bleiben gleich. Dadurch können verschiedene Tochterzellen derselben aktivierten B-Zelle Antikörper unterschiedlicher Isotypen oder Subtypen (z. B. IgG1, IgG2 usw.) produzieren.
Die Reihenfolge der Exons der schweren Kette ist wie folgt:
- μ – IgM
- δ – IgD
- γ3 – IgG3
- γ1 – IgG1
- α1 – IgA1
- γ2 – IgG2
- γ4 – IgG4
- ε – IgE
- α2 – IgA2
Der Klassenwechsel erfolgt durch einen Mechanismus, der als Klassenschalter-Rekombination (CSR) bezeichnet wird. Die Klassenwechsel-Rekombination ist ein biologischer Mechanismus, der es ermöglicht, dass sich die von einer aktivierten B-Zelle produzierte Antikörperklasse während eines als Isotyp- oder Klassenwechsel bekannten Prozesses ändert. Bei der CSR werden Teile des Lokus der schweren Kette des Antikörpers aus dem Chromosom entfernt, und die Gensegmente, die den gelöschten Teil umgeben, werden wieder zusammengefügt, um ein funktionelles Antikörpergen zu erhalten, das Antikörper eines anderen Isotyps produziert. Doppelstrangbrüche entstehen in der DNA an konservierten Nukleotidmotiven, den so genannten Schalterregionen (S-Regionen), die stromaufwärts von Gensegmenten liegen, die für die konstanten Regionen der schweren Antikörperketten kodieren; diese treten in der Nähe aller Gene der konstanten Region der schweren Kette auf, mit Ausnahme der δ-Kette. Die DNA wird an zwei ausgewählten S-Regionen durch die Aktivität einer Reihe von Enzymen, darunter aktivierungsinduzierte (Cytidin-)Deaminase (AID), Uracil-DNA-Glykosylase und apyrimidische/apurinische (AP)-Endonukleasen, eingekerbt und gebrochen. Die dazwischen liegende DNA zwischen den S-Regionen wird anschließend aus dem Chromosom entfernt, wodurch unerwünschte Exons der konstanten μ- oder δ-Region der schweren Kette entfernt werden und die Substitution eines Gensegments der konstanten γ-, α- oder ε-Region ermöglicht wird. Die freien Enden der DNA werden durch einen als nicht-homologes Endjoining (NHEJ) bezeichneten Prozess wieder zusammengefügt, um das Exon der variablen Domäne mit dem gewünschten stromabwärts gelegenen Exon der konstanten Domäne der schweren Kette des Antikörpers zu verbinden. In Ermangelung einer nicht-homologen Endverbindung können freie DNA-Enden durch einen alternativen Weg verbunden werden, der auf mikrohomologische Verbindungen ausgerichtet ist. Mit Ausnahme der μ- und δ-Gene wird von einer B-Zelle zu jedem Zeitpunkt nur eine Antikörperklasse exprimiert.
Während es sich bei der Klassenwechsel-Rekombination meist um einen Deletionsprozess handelt, bei dem ein Chromosom in „cis“ neu angeordnet wird, kann sie auch (in 10 bis 20 % der Fälle, je nach Ig-Klasse) als interchromosomale Translokation auftreten, bei der Immunglobulin-Schwerkettengene von beiden Allelen gemischt werden.