Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Каждый тип аитигена способен связываться с иммуноцитамн одного специфического типа, вызывая рост и деление этих клеток и приводя к образованию уникального клопа, т.е. линии полностью идентичных иммуноцитов. Клетки такого клона вырабатывают только один вид иммуноглобулинов, специфически связывающих только тот антиген, который индуцировал их размножение. В результате взаимодействия антигена с антителом образуется комплекс, в котором антиген обычно утрачивает свою биологическую активность, Удивительным является тот факт, что человеческий организм умеет синтезировать буквально миллионы разных видов антител, каждый нз которых способен связываться только с одним нз миллионов различных антигенов, воздействию которых организм может подвергнуться.
Антитела образуются не только против большинства белков других животных, бактерий, вирусов, паразитов и растений, но практически против любой макромолекулы, даже искусственного происхождения. Может созлаться впечатление, что для того, чтобы иметь возможность синтезировать различные антитела, каждое иэ которых взаимодействует лишь с одним Рис. 30-!б Структура молек)лм антитеяя. Мо- лекула содер:кит две легкие (Ы и лве тяжелые (Н) цепи, каждая из которык имеет еариабела- ную (У) (красная) и константную (С) области (серая). Константные области тяжеяых цепей состоят из трех различающихся доменов Сн!, Снз и С))3.
Молекула содержит болылое число лисунмуипных мостиков н углеводных остат- ков, прикрепленных х тяжелым цепям. из многих миллионов возможных анти- генов, организм должен содержать соответствующее число разных генов для каждого из возможных антител в отдельности. Долгое время это казалось невероятным. В ядрах клеток человека просто нет столько ДНК, чтобы кодировать миллионы различных антител в дополнение ко многим тысячам обычных белков, определяющих структуру„метаболизм и индивидуальность человеческого организма, Ответ на эту загадку был получен в результате исследования структуры антител и генов, которые их кодируют.
На рис. 30-16 показана структура антитела, мол. масса которого составляет приблизительно 160 ООО. Молекула антитела состоит из лвух тяжелых, т.е. длинных, полипептидных цепей (по 446 амннокислотных остатков в каждой) и из двух легких, т.е. коротких. цепей (по 214 аминокислотных остатков). 1(епи соединены между собой поперечными дисульфидными мостиками; кроме того, в обеих цепях имеются еще и внутренние-Б — Б-связи. Каждая тяжелая н ка- 979 ГЛ Эп РЕКОМБИНАЦИЯ И КЛОНИРОВАНИЕ в э'эн апик нп»Г»:, У »веток < вн вани» анти...
эе ждая лп кая цепь содержит область с неизменной аминокислозной послеловагельнос.эью, характерной для ланного вида; она называется консганпюй, нли С-областью. В каждой цепи находится также аарнабельная кцобласгь, аминокисло гнан последовательность козорой, по-видимому, различна у анги тел разных типов. Коне»нитная область тяжелых цепей состою из трех долэенов, имеющих сходные амннокислотные последовательностин. Молекула антитела содержит два антигенсвязывшощих участка, каждый из коэорых расположен в углублении (кскарманен) между концами вариабельных областеи тяжелой и легкой цепей. Молекулярная модель антитела представлена на рис. 30-(7.
Наличие в анзи голах консзантньэх и варнабельных областей уже давно навело ученьж на мысль, что ДНК, Рашравлянэщая синтез легких э!епей, образуется в резулщазе сплайсинга двух генов„один нз козорых кодирует вариабельнуэо область, а дружэй консзанэную. Доказа.эельсгва. п лгвержэзаэоээуие эзо э~редаоложение, были получены Сусуму Тонегавой н его сотрудниками.
ко~орые показали, чэо геньэ, кодиругощне константную и вариабельную части легких цепей одноэ о специфического гнпа, сильно сближены в ДНК иммуноэшуов, вырабагы- Рнс ЗОЦ7 Молелк с~рук»эры на»втуне~лобзав эм. построен»в» пв основании '.анни» реп ос. »севрук.урпоок а~»в и ж ваннцих данный тип молекул, тогда как в ДНК другой линии нммуноцитов, не способной продуцировать этот тип легких цепей, они расположены далеко друг от друга.
Тонегава и созр, сделали вывод, что иммуноциты могут выбирать участки ДНК, копирующие вариабельные части молекулы антитела, из разных н далеко отсгоящих друг от друга областей генома клетки и перемещать их в место, расположенное следом за геном, кодирующим константную часть данного типа легких цепей. После соединения генов в одно целое РНК-полимераза может обеспечить синтез единой молекулы мРНК, кодирующей всю легкую пень. В результат.е дальнейших исследований выяснилось, что ДНК, кодирующая вариабельные области как легких, так и тяжелых цепен, состоит из генов нескольких гидов, которые могут менять свое положение и собираться вместе с образованием разнообразных комбинат ппг (рис.
30-( о). ДН К, определяющая вариабельные обласзи антител, составлена приблизительно из четырехсот различных нариабельных ( эг) генов, двенадцати так называемых геигэн разнсюбразия ((у-гены) и четырех соегуннивтельных (Н генов. Сочетание этих генов в различных комбинациях позволяет составить ДНК более чем лля 20000 или лаже большего числа вариабельных областей.
Эзи гены в свою очередь претерпевают дополнительные изменения в своих нуклеотид- 900 ЧАСТЬ $У. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Гены Чн Гены С а нд йяк ..: ы...ы.~й.~ыжжы ~гыж~ Соединение отобранных т 0 кукан ы ай [и- н Полный Ч„-ген, готовый дяя сгюдинення г отобранным Г„-геном ЕЛ%:МИ:5 Гвн Ч Ген С н Нставочная Транскрипция с последовательность образованием мРНК ТРанскрипт мРНК с вставочноа последовательностью между Процессинг и сплайсиаг Ун- и Сп-генами н РНК, принодидие к удалению вотавсчной последовательности Г: э'мРНК тяжелой цепи Ун $н ных последовательностях н прнсоеднняются к различным участкам ДНК, кодирующим константные областн„в результате чехо образуются мнллноны разных генов, ответственных за синтез анз.нтел.
Многие вопросы синтеза антител ждут еще своего решения, однако уже сейчас ясно, что перемещение н рекомбннацня генов нлн частей генов-это очень эффективный н точно воспронзводящнйся процесс, прн помощи которого нммуноцнзы способны вырабатывать антитела против практически любой макромолекулы.
'НК32. Кень$ ну разнунк Орй йнжумОВ можно Искусственным Обу)а:том Опъедннн$ь Мы расаьтотрелн несколько вариантов процесаг генетической рекомбинации, реализующихся в природных условиях Рнс. 30-$8. Схема показывает. каким образом юн тижслой цепи антитела может быть собран в р«зуяьтаю перемешсник генов ЗА 0 н $ из разных участков генома; в конде концов обра- зуетс» полный У$$-ген, соединенный с С$$-ге- ном. Затем транскрипт мРНК подвергается процессингу, в холе которого улаляются спсй- серные участии и образуется зрелая мРНК, ко. дируюшаи тяжелую цепь.
в клетках раэлнчных типов. Рекомбннацню генов нлн наборов ~снов можно провести также н в пробирке н прн эз.ом получить новые комбинации генов„не существующне в природе. Например, нз двух разных видов организмов можно вьщелать гены, коднрующне два различных белка, соединить нх вместе н получить новое сочетанне генов. Такие нскусственные рекомбннантные ДНК служат исключительно ценным Инструментом в генетических нсслелованнях.
Кроме того, как мы увидим позже, онн могут попользоваться н в практических целях. ГЛ. 30. РЕКОМБИНАЦИЯ И КЛОНИРОВАНИЕ Сайт рестрикции епления ДНК, Расщепление рестриктируюшей эндонук левкой с образованием выступающих концов Отжиг с сбраэоеением г рекшибинантов, соединенных эа счет липких концов Днкд'Г— ДИКА центр и етрии второго порядка расщепления ха.~ .'й йб ) Сшивание зяте. з липких концов Яаь Р— — — --~ Ковалентно соединенные рексмбннантные ДНК Развитие методов выделения генов и соединения их в новых сочетаниях стало главным биохимическим достижением, открывшим новую эру в генетических исследованиях.
Обнаружение рестрнктирующих эндонуклеаз стало первым пгагом на пути решения проблемы искусственной рекомбинации генов. Предположим, что мы хотим соединить вместе две двухцепочечные ДНК, выделенные из разных организмов (рнс. 30-19). Каждую из них в отдельности обрабатывают одной и той же рестрнктирующей эндонуклеазой, которая разрывает обе цепи ДНК с образованием в месте разрыва выступаюгцих концов (разд. 27.24). Допустим, что в каждой из этих ДНК есть лишь Рис. 30-30. Использование спенифической рестриктируюшей зндонуклеазы, которая образует в месте разрыва выступающие концы, дл» расшеплени» лвук разных ДНК (ДНК, и ДНК ) и получения фрагментов для последующей ре«омбкнацни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
