МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГООБРАЗИЯ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ И АНТИГЕНРАСПОЗНАЮЩИХ РЕЦЕПТОРОВ 1
Выделяют 7 кластеров генов, кодирующих полипептидные цепи антигенраспознающих молекул: 1. IGH (Н-цепи Ig) 2. IGK (k-цепи Ig) 3. IGL (λ-цепи Ig) 4. TRA (α-цепи αβTCR) 5. TRB (β-цепи αβTCR) 6. TRG (γ-цепи γδTCR) 7. TRD (δ-цепи γδTCR) - кластер расположен внутри гена α-цепи Гены расположены на четырех хромосомах : 2 p (k), 7 q (β, γ), 14 q (Н, α, δ) и 22 q (λ). 2
3
§ C-гены – кодируют константные (С) домены § V-сегменты – кодируют вариабельные (V) домена, кроме участка CDR 3 Между С и V генами расположены короткие сегменты, принимающие участие в формировании гипервариабельного CDR 3 участка: § J-сегменты (соединительные - Joining) § D-сегменты (Divеrsity) – в некоторых кластерах (IGH, TRB, TRD) 4
5
Между V-, D- и J-сегментами расположены рекомбинационные сигнальные последовательности (RSS — Recombination signal sequences). Например слева направо от V-сегмента до J-сегмента: § Гептамер (5’CACAGTG 3’) § Спейсер (12 или 23 оснований) § Нонамер (5’ACAAAAACC 3’) § «Нерегламентированная» последовательность § Нонамер § Спейсер § Гептамер «Правило 12/23» : если правее (на 3’-конце) первого кодирующего участка (например, V) расположен 23 -членный спейсер, то левее (на 5’-конце) второго участка (например, J) должен располагаться 12 -членный спейсер, и наоборот. 6
Конфигурации генов : • Зародышевые (для всех клеток, кроме зрелых Лф) – приведенное выше строение • Перестроенные (для зрелых Лф) – содержат зрелый V-ген (присоединение к Vсегменту одного из DJсегментов) Удаление участков между сегментами V и DJ в результате глубокой перестройки струкутуры генетических кластеров реаранжировка генов. 7
V(D)J-рекомбинационный комплекс: 1) димер рекомбиназ (экзонуклеаз) RAG-1/RAG-2; 2) ДНК-зависимую протеинкиназу; 3) ДНК-лигазу IV; 4) терминальную дезоксинуклеотидилтрансфер азу (Td. T), кодирующую нематричный синтез олигодезоксинуклеотидов; 5) гетеродимер HMG 1/2; 6) гетеродимер Ku 70/Ku 80. 8
1. 2. 3. 4. 5. Молекулы RAG-1 и RAG-2 присоединяются к концам последовательностей 12 и 23 Субъединицы RAG димеризуются и происходит сближение связанных с ними участков (этому способствует комплементарное взаимодействие пар гептамеров и нонамеров, основанное на палиндромности этих последовательностей, и гетеродимер HMG 1/2) В местах примыкания RSS происходит разрыв двух нитей ДНК (рекомбиназа RAG), причем не в опр-й позиции, а с отклонением в несколько нуклетидных остатков Разорванные нити ДНК замыкаются друг на друга с образованием «шпильки» , в которой ведущая нить ДНК переходит в комплементарную ей нить Вырезанный отрезок с RSS замыкается в REC (рекомбинационное вырезанное кольцо) 9
6. «Разрешение» шпилек (при участии протеинкиназы эндонуклеаза повторно разрывает ДНК на неодинаковые нити) 7. Образование Р-вставки (более длинная нить разворачивается, и комплементарно достраивается вторая) 8. Образование N-вставки (с участием Td. T - добавление на свободных концах ДНК олигонуклеотида случайного состава) 9. Воссоединение нитей ДНК и достройка парной цепи ДНК (ДНКлигаза IV, ДНК-зависимая протеинкиназа и димер Ku 70/Ku 80) Описанные процессы происходят в 3'концевой части V-гена — в участке, сформированном при участии DJсегментов. Эта область соответствует третьему гипервариабельному участку — CDR 3. 10
Реаранжировка происходит с соблюдением правил: § Запуск перестройки V-генов идет под влиянием дифференцировочных сигналов § Перестройка конкретного V-гена всегда начинается в одной хромосоме из аллельной пары (при успешном завершении прекращается экспрессия генов RAG) § При нарушении перестройки в одном гене (2/3 случаев), перестраивается V-ген на другой хромосоме аллельной пары § Т. о. достигаается «аллельное исключение» (причем это касается и V, и С генов) § При неудачной перестройке генов иммуноглобулинов на обоих хромосомах клетка погибает путем апоптоза (45%) Сформированный зрелый ген может транскрибироваться. После сплайсинга м. РНК из нее транслируется белок (цепь Ig или TCR) 11
Перестройке подвергаются V-гены всех цепей, формирующих клеточный рецептор, но не одновременно, а последовательно: § В-лф: про. ВII - гены Н-цепей пре. ВII - гены L-цепей В-лф § αβТ-лф: ДН 3 – гены β-цепей ДП – гены α-цепей лф § γδТ-лф: почти одновременно Т-лф Условия перестройки 1 -й цепи, как правило, более жесткие, чем аналогичные условия для 2 -й цепи( т. к. например при неудачной перестройке α-цепи ген RAG экспрессируется снова и перестраивается другой зародышевый Vα-сегмент). Это уменьшает потери клеток. 12
Механизмы выбора Т-клеткой формирования рецепторов γδ- или αβ-типов § Перестройка V-генов γ- и δ-цепей завершается экспрессией мембранного γδTCR в комплексе с CD 3 § Перестройка V-гена β-цепи — экспрессией пре-ТCR; при ее CR успехе запускается реаранжировка гена α-цепи. § Экспрессия γδTCR или пре-ТCR – источник сигналов, блокирующих экспрессию альтернативного типа (активация сайленсеров) 13
Источники разнообразия антигенраспознающих рецепторов Таким образом, процесс реаранжировки V-генов успешно решает задачу генерации разнообразия 14 антигенраспознающих структур лимфоцитов.
§ Происходит в активированных и пролиферирующих Влф(Цб) после переключения изотипов с Ig. M на другие (8 -12 сутки в герминативном центре) § Затрагивает только V-домен (CDR 3), где частота мутаций возрастает на 3 -4 порядка § Индуцируется активацией фермента – дезаминазой цитидина (ген AID) (формирование мутаций С→Т и других точечных мутаций типа трансцизий) § Большинство мутаций нарушают способность АТ связываться с АГ. Однако также возникают структуры повышающие сродство к АГ-эпитопу (феномен созревания аффинитета) 15
В кластере генов IGH присутствует несколько С-генов, экспрессируемых в определенной последовательности в комбинации с одним и тем же V-геном благодаря особому механизму переключения (это служит молекулярной основой изотипического разнообразия Ig и последовательной смены их классов в ходе иммунного ответа) Последовательность расположения С-генов в кластере IGH: § у мышей — Сμ, Сδ, Сγ 3, Сγ 1, Сγ 2 b, Cγ 2 a, Cε, Cα § у человека — Cμ, Cδ, Cγ 3, Cγ 1, Cα 1, Cγ 2, Cγ 4, Cε, Cα 2 16
§ В наивных В-клетках при экспрессии генов кластера IGH информация считывается с генов IGHV, IGHCM и IGHCD. В итоге одновременно синтезируются и экспрессируются на поверхности Ig. M и Ig. D. § Переключение изотипов Н-цепей запускается после вз-я с Т-лф в темной базальной зоне герминативного центра (через вз-е молекул CD 40 -СD 40 L и под влиянием цитокинов). § Основная роль – S (switch) последовательность (GAGCT или GGGGGT), расположенная после V-гена и перед каждым С-геном 17
Переключение изотипов Н-цепей: § Полимеризация S-сайтов (до 150 повторов) § Сближение полимерных S-сайтов и образование петли § Удаление петли (ДНКаза – двунитевой разрыв) § Соединение свободных концов сближаемых участков (переключение изотипа) 18
С 3’-конца к С-генам иммуноглобулинов примыкает: § сегмент SС (Secretory С-exon) – кодирует С-концевой участок растворимого Ig (АТ) § за которым следует 2 сегмента МС (Membraneous C-exons) – С-концевой участок мембранного Ig (BCR) После сегмента SС и второго сегмента МС расположены участки полиаденилирования (поли-А) – сигнал окончания транскрипции. 19
20
Скачать презентацию МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГООБРАЗИЯ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ И АНТИГЕНРАСПОЗНАЮЩИХ РЕЦЕПТОРОВ 1
генетика Ig (Тоджаева Д)481а.pptx