А.А. Ярилин - Иммунология (1112185), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Крометого, гены кластера κ-цепей IGK организованы таким образом, что содержат 3 С-гена со своими J-сегментами. Один и тот же V-ген может повторнообъединиться с разными J-сегментами. В αβТ-клетках перестройка генаα-цепи сначала проходит так же, как предшествовавшая перестройка генаβ-цепи. Однако при неудачной повторной перестройке α-гена происходитзапуск механизмов редактирования — ген RAG экспрессируется повторно иперестраивается другой зародышевый Vα-сегмент, не попавший ранее в эксцизионное кольцо. Этот процесс может повторяться до образования функционального гена легкой цепи.
В результате потери клеток при реаранжировке генов второй цепи рецептора значительно ниже, чем при перестройкегена первой цепи. Редактирование гена α-цепи может происходить даже впериферическом отделе иммунной системы, например, при распознаванииТ-клеткой аутоантигена или при беременности.
Если перестраивается генα-цепи, находящийся в зародышевой конфигурации во второй хромосоме,может возникнуть ситуация, нарушающая аллельное исключение. В этомслучае в одной Т-клетке будет присутствовать 2 разных TCR с одинаковойβ- и разными α-цепями.Хуже всего изучены механизмы выбора Т-клеткой формирования рецепторов γδ- или αβ-типов. Перестройка генов TRBV, TRGV и TRDV начинаетсяпрактически одновременно.
Перестройка V-генов γ- и δ-цепей завершаетсяэкспрессией мембранного рецептора в комплексе с CD3, а перестройкаV-гена β-цепи — экспрессией «временного» пре-Т-рецептора; при ее успехезапускается реаранжировка гена α-цепи. Экспрессия γδ- или пре-T-рецепторов служит источником сигналов (соответственно, сильного и слабого),блокирующих экспрессию рецептора альтернативного типа. При определении, какой из рецепторов будет экспрессирован, важную роль играютингибирующие участки промоторов — сайленсеры, подавляющие активность других генов.
Установлена активность сайленсеров, локализованыхв генах γ-цепей и подавляющих экспрессию этого гена и, следовательно, формирование ТСRγδ-типа. Выбор между линиями дифференцировкиТ-лимфоцитов в αβ- и γδ-клетки происходит до перестройки гена α-цепи.После его перестройки возврат на γδ-путь становится невозможным в связис делецией гена δ-цепи (он попадает в эксцизионное кольцо при реаранжировке α-гена). На разных этапах онтогенеза срабатывают механизмы, обеспечивающие предпочтительность формирования TCR разных типов: γδ —в эмбриогенезе, αβ — после рождения.
Действительно, у взрослых дажепри наличии перестроенных генов γ- и δ-цепей перестройка гена β-цепинаправляет развитие клетки в сторону αβТ-лимфоцитов.2593.1. Молекулы, распознающие антигеныОписанные процессы повышают вариабельность рецепторных V-генов вразной степени. Во-первых, вариабельность этих генов заложена в их зародышевой конфигурации. При наличии 30–40 вариантов зародышевых V-генов(что соответствует действительности для цепей, образующих TCR αβ-типа ииммуноглобулины) комбинирование V-доменов двух цепей при построенииантигенсвязывающего участка приводит к формированию 1000–1500 вариантов клеточных рецепторов (т.е.
в 1000 раз меньше, чем необходимо дляраспознавания всего множества антигенов). Комбинация различных зародышевых V- и J- (а для половины цепей — еще и D-) сегментов повышаетэту величину на 1–2 порядка. При этом необходимо учитывать неточнуюлокализацию разрывов цепей ДНК V-, D- и J-сегментов при реаранжировкегенов, а также наличие Р- и N-вставок. Наконец, к троекратному увеличению вариабельности приводит смещение рамки считывания в D-сегменте.По некоторым данным, суммарная вариабельность антигенраспознающихучастков достигает для BCR 1012 –1017, для TCRαβ — 1016 –1019, для TCRγδ —1012 –1017 вариантов (табл.
3.6). Очевидно, что в полной мере такая вариабельность не может быть реализована (общее число клеток в организмечеловека составляет 1013 –1014, из них менее 1012 — лимфоидные). Реальноечисло клонов Т-клеток, отражающее число вариантов антигенраспознающих участков TCR, составляет 2,5×107, что заведомо превышает числообъектов распознавания. Таким образом, процесс реаранжировки V-геновуспешно решает задачу генерации разнообразия антигенраспознающихструктур лимфоцитов.Таблица 3.6. Источники разнообразия антигенраспознающих рецепторовИсточник вариабельностиНκλαβγδЧисло функционирующих V-сегментов45183045414–63Число вариантов D-сегментов14–––2–2Число вариантов J-сегментов1244454132Неточность разрывов-соединенийнити ДНК+++++++Использование 3-х рамок считыванияD-сегмента+–––++––++++++++++N- и Р-нуклеотидыЧисло комбинаций V(D)JЧисло комбинаций цепейВсего вариантов1041071014370101110 6101610 910Вследствие полной независимости в каждой лимфоидной клетке описанных процессов структура зрелых V-генов в каждом лимфоците уникальна (вероятность повторения этой структуры 10 -17 –10 -19, т.е.
фактическиравна нулю). Именно поэтому формирующиеся 10 7 –10 8 вариантов V-геновраспределены во всей популяции лимфоцитов. Таким образом, геномлимфоидных клеток отличается от генома других соматических клетокструктурой генетических кластеров, кодирующих антигенраспознающие260Глава 3. Адаптивный иммунитетмолекулы. Кроме того, этими же особенностями различаются В-, αβТ- иγδТ-клетки.3.1.4.2. Соматический мутагенез V-генов иммуноглобулиновВ формирование разнообразия антигенраспознающей способностииммунорецепторов вносит вклад еще один процесс, реализуемый на генетическом уровне — усиленный соматический мутагенез.
Он происходитв популяции В-лимфоцитов при иммунном ответе, а не при дифференцировке В-клеток и имеет отношение не только к специфичности, но и каффинности антител, секретируемых потомками В-лимфоцитов — плазматическими клетками.Гипермутагенез наблюдают только в активированных и пролиферирующих В-клетках в зародышевых центрах (В-центробласты) после переключения изотипов с IgM на последующие классы.
Он происходит на пикеТ-зависимого иммунного ответа: гипермутагенез регистрируют с 8-х сутокпосле иммунизации и достигает максимума на 12-е сутки. В плазматических клетках гипермутагенез не выявляется.Усиление мутагенеза затрагивает только V-домен , а в нем — преимущественно регион CDR3. Частота мутаций при гипермутагенезе возрастает на3–4 порядка (с 10-6 –10-7 до 10-2 –10 -3), достигая в регионе CDR3 2,5–3% (т.е.при каждом делении клетки происходит изменение 3 из 100 оснований).Развитие гипермутационного процесса связывают с проявлением активности фермента — индуцируемой активацией дезаминазы цитидина, кодируемой геном AID (Activation-induced cytidine deaminase).
Этот ген экспрессируется в делящихся В-лимфоцитах зародышевого центра. Названный ферментдезаминирует остатки цитидина в одноцепочечной ДНК до дезоксиуридина,что первоначально приводит к формированию мутации С→Т (замена цитозина на тимин), а на последующих фазах процесса — большого количестваточечных соматических мутаций типа трансцизий (превращаений внутриодного класса нуклеотидов).Большинство мутаций нарушают способность антител связываться сантигеном.
Однако при таком высоком темпе мутаций неизбежно возникают изменения структуры активного центра антител, повышающие егосродство к антигенному эпитопу. Такие варианты отбираются и служатосновой феномена созревания аффинитета (см. раздел 3.6.2.2).3.1.4.3. Переключение константных генов иммуноглобулиновВ кластере генов IGH присутствует несколько С-генов, экспрессируемых в определенной последовательности в комбинации с одним и тем жеV-геном благодаря особому механизму переключения (рис. 3.18). Это служитмолекулярной основой изотипического разнообразия иммуноглобулинов ипоследовательной смены их классов при активации и антигензависимойдифференцировке В-лимфоцитов.Последовательность расположения С-генов в кластере IGH такова (см. рис.
3.18):– у мышей — Сμ, Сδ, Сγ3, Сγ1, Сγ2b, Cγ2a, Cε, Cα;– у человека — Cμ, Cδ, Cγ3, Cγ1, Cα1, Cγ2, Cγ4, Cε, Cα2.У человека между Cγ1 и Сα1 расположен псевдоген, гомологичный Сε.С учетом этого можно предположить, что расположение и набор С-генов у2613.1. Молекулы, распознающие антигеныVDJIL:4IFNγХромосома 12мышиCμ CδTGFβ IFNγCγ1Cγ3Cγ2β Cγ2αIL:4CεTGFβCαХромосома 14 qчеловекаVDJCμ CδCγ3Cγ1ψCεCα1 Cγ2Cγ4CεCα2Рис. 3.18. Локализация константных генов иммуноглобулинов на хромосоме и рольцитокинов в переключении на конкретные изотипычеловека отражает последствия дупликации (Сγ3, Сγ1, ψСε, Сα1 и Сγ2, Сγ4,Сε, Сα2 представляют гомологичные наборы генов).В наивных В-клетках при экспрессии генов кластера IGH информациясчитывается с генов IGHV, IGHCM и IGHCD.
В результате сплайсинга измРНК удаляется интрон, расположенный между генами V и Cμ и формируется мРНК, кодирующая μ-цепь, или удаляются упомянутый интрон иучасток, кодирующий μ-цепь, и формируется мРНК, кодирующая δ-цепь.В конечном счете одновременно синтезируются IgM и IgD, одновременноэкспрессируемые на поверхности наивной зрелой В-клетки.Переключение изотипов Н-цепей запускается в процессе иммунногоответа. Для этого необходимо взаимодействие с Т-клетками, реализуемоечерез молекулы CD40 и CD154, а также при помощи цитокинов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
