免疫球蛋白的多样性
2011-11-28 18:04:50 来源： 作者： 评论：0 点击：
机体对外界环境中众多抗原刺激可产生相应的特异性抗体，有人推算抗体的多样性在107以上，这种抗体多样性主要是由遗传控制的。引起免疫球蛋白多样性的原因主要有以下几个方面。
1.胚系中众多的V、D、J基因片段 胚系（germ line)中未重排的（unrearranged) DNA有众多的V基因片段以及一定数量的D、J基因片段。以小鼠为例。VH、DH和JH基因片段分别为1000、12和4，单独重链重组的多样性可达4.8×104左右；Vκ和Jκ分别约为250和4，κ轻链V-J重排的多样性为1.0×103。经重链与κ轻链随机配对后推算的多样性为（4.8×104）×（1.0×103）=4.8×107。
表3-5 小鼠Ig胚系基因片段和重链、κ轻链配对的多样性
多肽链基因片段数可变区基因经重排和随机配对后
V J重组方式推算的多样性数目
重 链1000 12 4 V-D-J4.8×104
4.8×107
κ轻链250 V-J1.0×103
注：多样性数目不包括VDJ连接多样性、N区插入和体细胞突变所增加的多样性数目。
2.VDJ连接的多样性 轻链基因重排过程中，VJ连接点以及重链基因重排过程中D-J以及V-D-J连接点有一定的变异范围。例如轻链VL因片段3′端5个核苷酸CCTCC和JL基因片段5′端4个核苷酸GTGG连接时，9个核苷酸中只有6个核苷酸编码轻链第95、96位氨基酸，可产生8种不同的连接方式（图3-13）。
3.体细胞突变（somatic mutation) 体细胞在发育过程中可发生基因的突变。以长期体外培养的B细胞前体为例，每个细胞每个碱基对的突变率为1～3×10-5，这种类型突变主要发生在V基因。体细胞突变扩展了原有胚系众多基因片段的多样性。
4.N区的插入（insert of N region) 在Ig重链基因片段重排过程中，有时可通过无模板指导的机理（non-temple directed mechanism)在重组后D基因片段的两侧即VH-DH或DH-JH连接处插入称之为N区的几个核苷酸。N区不是由胚系基因所编码。在N区插入前，先通过外切酶切除VH-DH或DH-JH连接处的儿个碱基对，然后通过末端脱氧核苷酸转移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT）连接上N区。由于额外插入了N区，可发生移码突变（frameshift mutation),使插入部位以及下游密码子发生改变，从而编码不同的氨基酸，增加了抗体的多样性。
图3-13 轻链基因V-J连接多样性举例
图3-14 N区插入D-J连的接处（示意图）
5.轻链重链相互随机配对 如表3-5所示，小鼠重链与κ轻链随机配对后推算的多样性可达4.8×107，如果再加上重链与λ轻链的随机配对其多样性就更多了。
1.胚系中众多的V、D、J基因片段 胚系（germ line)中未重排的（unrearranged) DNA有众多的V基因片段以及一定数量的D、J基因片段。以小鼠为例。VH、DH和JH基因片段分别为1000、12和4，单独重链重组的多样性可达4.8×104左右；Vκ和Jκ分别约为250和4，κ轻链V-J重排的多样性为1.0×103。经重链与κ轻链随机配对后推算的多样性为（4.8×104）×（1.0×103）=4.8×107。
表3-5 小鼠Ig胚系基因片段和重链、κ轻链配对的多样性
多肽链基因片段数可变区基因经重排和随机配对后
V J重组方式推算的多样性数目
重 链1000 12 4 V-D-J4.8×104
4.8×107
κ轻链250 V-J1.0×103
注：多样性数目不包括VDJ连接多样性、N区插入和体细胞突变所增加的多样性数目。
2.VDJ连接的多样性 轻链基因重排过程中，VJ连接点以及重链基因重排过程中D-J以及V-D-J连接点有一定的变异范围。例如轻链VL因片段3′端5个核苷酸CCTCC和JL基因片段5′端4个核苷酸GTGG连接时，9个核苷酸中只有6个核苷酸编码轻链第95、96位氨基酸，可产生8种不同的连接方式（图3-13）。
3.体细胞突变（somatic mutation) 体细胞在发育过程中可发生基因的突变。以长期体外培养的B细胞前体为例，每个细胞每个碱基对的突变率为1～3×10-5，这种类型突变主要发生在V基因。体细胞突变扩展了原有胚系众多基因片段的多样性。
4.N区的插入（insert of N region) 在Ig重链基因片段重排过程中，有时可通过无模板指导的机理（non-temple directed mechanism)在重组后D基因片段的两侧即VH-DH或DH-JH连接处插入称之为N区的几个核苷酸。N区不是由胚系基因所编码。在N区插入前，先通过外切酶切除VH-DH或DH-JH连接处的儿个碱基对，然后通过末端脱氧核苷酸转移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT）连接上N区。由于额外插入了N区，可发生移码突变（frameshift mutation),使插入部位以及下游密码子发生改变，从而编码不同的氨基酸，增加了抗体的多样性。
图3-13 轻链基因V-J连接多样性举例
图3-14 N区插入D-J连的接处（示意图）
5.轻链重链相互随机配对 如表3-5所示，小鼠重链与κ轻链随机配对后推算的多样性可达4.8×107，如果再加上重链与λ轻链的随机配对其多样性就更多了。
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