華東理工大學(xué)過(guò)程分子生物學(xué)(編輯修改稿)
2025-02-09 07:54 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 基因和 Jk片段的選擇是隨機(jī)的抗體基因的隨機(jī)組合 小鼠 k輕鏈基因的重排與表達(dá)基因重排后，位于 Ck上游的增強(qiáng)子激活最鄰近的啟動(dòng)子，并轉(zhuǎn)錄出 mRNA前體，而Vk Vk2的啟動(dòng)子不能被激活。增強(qiáng)子是組織特異性的，僅在 B淋巴細(xì)胞中有活性抗體基因的隨機(jī)組合 小鼠 H重鏈基因的重排與表達(dá)小鼠的 H重鏈 基因定位在第 12號(hào)染色體上。 H重鏈含有 D片段 ，它直接與重鏈的 多樣性（ Diversity） 有關(guān)。重排分兩個(gè)階段：即 D與 J重排， V與 DJC重排。 抗體基因的重排規(guī)則 重排位點(diǎn)的序列特征抗體輕鏈和重鏈基因的重排機(jī)制是相同的。在胚胎細(xì)胞中，抗體基因在重排位點(diǎn)上（輕鏈： VL與 JCL之間；重鏈： D與 JCH之間和 VH與 D之間）均存在特異性的重排位點(diǎn)。在此位點(diǎn)上， 特異性回文結(jié)構(gòu) 形成斷裂和結(jié)合的 信號(hào)序列 。七聚體 九聚體 九聚體 七聚體Vk JCkVl JCl23 bp 12 bp12 bp 23 bpCACAGTG ACAAAAACC CACAGTGGGTTTTTGT抗體基因的重排規(guī)則 重排位點(diǎn)的序列特征每個(gè) V編碼基因之后均有這種結(jié)構(gòu)。七聚體本身就是回文結(jié)構(gòu)；九聚體本身不是回文結(jié)構(gòu)。在 k輕鏈基因中，每個(gè) J片段之前均有這種 9237結(jié)構(gòu)。小鼠重鏈編碼基因簇中的重排位點(diǎn)也呈現(xiàn)相似的特征序列：VH JCH23 bp 12 bp 12 bp 23 bpD抗體基因的重排規(guī)則 抗體基因分子的重排規(guī)則 一個(gè)帶有一種間隔區(qū)的保守序列只能與一個(gè)帶有另一種間隔區(qū)的保守序列結(jié)合，也就是說(shuō)，含有 12bp間隔區(qū) 的保守列序只能與含有 23bp間隔區(qū) 的保守列序相結(jié)合V JC12 bp 23 bp信號(hào)端 信號(hào)端編碼端 編碼端V JC基因或片段的斷裂位點(diǎn)及連接位點(diǎn)均發(fā)生在 七聚體 保守序列的 兩個(gè)外側(cè) ，即信號(hào)端與編碼端的交界處斷裂連接基因重排的不精確性直接導(dǎo)致在斷裂連接位點(diǎn)上的 堿基插入 或 缺失 。整個(gè)基因重排過(guò)程包括 斷裂和 結(jié)合 兩個(gè)反應(yīng)。結(jié)合反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致堿基的插入或缺失，這種變化發(fā)生在 VJ結(jié)合區(qū)（輕鏈）；在重鏈中發(fā)生在 VD和 DJ結(jié)合區(qū)。在插入突變中， P核苷酸 來(lái)源于基因序列的補(bǔ)齊過(guò)程；而 N核苷酸則來(lái)源于隨機(jī)摻入過(guò)程。 基因重排的不精確性經(jīng)過(guò)重排反應(yīng)后，原來(lái)的抗體編碼序列 TACCG變成了TATTGGGGCCG， 增加了 6對(duì)堿基，即 2個(gè)密碼子。而這些位點(diǎn)恰恰位于抗體分子特異性的超變區(qū)內(nèi)，因而產(chǎn)生了抗體的多樣性。當(dāng)然，這種堿基的缺失或插入也會(huì)導(dǎo)致閱讀框架發(fā)生錯(cuò)誤，因而大約有三分之二的基因重排是無(wú)功能的?；蛑嘏诺牟痪_性若干種參與 V（ D） J重排的蛋白因子已被鑒定，它們含有典型的 七聚體結(jié)合位點(diǎn) 、九聚體結(jié)合位點(diǎn) 、 核酸內(nèi)切酶活性中心 等特征結(jié)構(gòu)。其中一個(gè)重要的蛋白因子由基因 rag編碼， rag突變型的小鼠不能產(chǎn)生功能性抗體。3C 抗體多樣性的分子機(jī)制在抗體分子的形成過(guò)程中至少有四個(gè)環(huán)節(jié)為其提供了序列多樣性： b 抗體分子多樣性的來(lái)源抗體基因裝配元件的多樣性對(duì)人體免疫球蛋白輕鏈的裝配元件而言： Vl≈300 ， JlCl≥ 6， 裝配的 （ VJC） l的總數(shù)為 1,800種 Vk≤300 ， JkCk = 5， 裝配的 （ VJC） k的總數(shù)為 1,000種 對(duì)人體免疫球蛋白重鏈的裝配元件而言： VH≈300 ， JH = 5， D = 20， CH = 9， 裝配的 （ VDJC） H的總數(shù)為270,000， 105 因而，由于抗體基因元件裝配產(chǎn)生的抗體總數(shù)為： （ 1,800 + 1,000） x x 105 = x 108 抗體基因重排過(guò)程中堿基插入或缺失的多樣性 任何 VJC、 VDJC、 DJC重排過(guò)程均可產(chǎn)生數(shù)量極為可觀的堿基序列改變，雖然這些改變中至少有三分之二是無(wú)功能的，但剩下的三分之一也是無(wú)法計(jì)算的。保守估計(jì)，每種重排至少能產(chǎn)生兩種有功能的序列，因而其有效突變的總數(shù)大約為： （ 1,800 + 1,000） x 3 x 104 x 2 = x 108 其中， 3 x 104 = 300 x 20 x 5 V基因和假基因之間同源交換的多樣性 這種多樣性首先在鳥(niǎo)類動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。雞的免疫球蛋白 l輕鏈基因只有 3個(gè)： Jl、Cl、 Vl。 但在 Vl的上游有 25個(gè) yVl假基因 ， Vl甚至是沒(méi)有活性的，它必須與 yVl發(fā)生同源交換后，才能合成具有活性的 l輕鏈。每個(gè) yVl基因中均有 46個(gè)片段（ 10120 bp不等）可與 Vl發(fā)生同源交換，而且這種同源交換可發(fā)生一次、二次 …… 甚至六次，因而由此產(chǎn)生的 l輕鏈也可達(dá) 108之多！ 25 yVl Vl Jl ClV基因片段之間的同源交換體細(xì)胞突變產(chǎn)生的多樣性這種突變發(fā)生在成熟的 B淋巴細(xì)胞內(nèi)，具體部位在輕重鏈可變區(qū)基因的上游區(qū)域，由 抗原刺激誘導(dǎo) 產(chǎn)生突變頻率為 103/堿基對(duì) /細(xì)胞代數(shù)其結(jié)果是不斷地出現(xiàn)對(duì)抗原具有更強(qiáng)親和力的抗體產(chǎn)生。不過(guò)這一個(gè)過(guò)程發(fā)生在
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