Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 506
Текст из файла (страница 506)
Ч-область легкой цепи кодируется последовательностью ДН К, собираемой из двух генных сегментов — длинного У-сегмента и короткого соединительного (уогпгпд), или 1'-сегмента (не путать с белковой з-цепью (см. рис. 25.23), которая закодирована в совершенно ином месте генома). На рис.
25.36 представлена череда событий, протекающих в ходе синтеза полипептида легкой к-цепи человека из отдельных генных сегментов. Ч-область любой тяжелой цепи аналогичным образом составляется посредством комбинации генных сегментов, но здесь фигурирует дополнительный сегмент — сегмент разнообразия ЯЫегзЫу), или 22-сепчент (рис. 25.37). В значительной мере разнообразие антител обусловлено большим числом наслелуемых $'-, .(- и О-сегментов, кодирующих цепи антител, а комбинирование этих сегментов (так называемое комбинационное разнообразие) намного увеличивает эту меру. К примеру, любой из 40 Ъ'-сегментов в локусе легкой к-цепи человека может быть соединен с любым из 5 1-сегментов (см. рис.
25.36), так что этот локус может кодировать по крайней мере 200 (40 5) различных Ч-областей к-цепи. Точно так же, любой из 40 Ъ'-сегментов в локусе тяжелой цепи человека может быть соединен области ДНК, подлежащие соединению ДНК зародышевой линии 5 Н1 Н2 НЗ ' Н40 31 3233 34,15 , ПЕ()ЕЮРОЙКА ДНК ДНК В-клвтки НЗ) ~* С ,13 .14.15 ТРАЙСКРИПфй Н1 Н2 РНК-транскрипт ВВГВВВ:... МВВ .13 34.15 5 3 мРНК ВВВЮВЭВ НЗЗЗ С -ь«ьмя«и НН СООН легкая цепь '" " НЗ .ГЗ С Рис. 25.35. Процесс соединения Н-.Г как необходимое звено в ходе синтеза легкой к-цепи человека.
В ДНК «зародышевой линии» (где гены антител не перестроены и поэтому не экспрессирук тся) кластер из пяти )-генных сегментов отделен от кодирующей последовательности С-области коротким и игроком, а от 40 Н-генных сегментов — тысячами пар нуклеотидов. В ходе развития В-клетки выбранный наугад Н-генный сегмент (в данном случае НЗ) перемещается и располагается в точности рядом с одним из 1 генных сегментов (в данном случае/3]. «Лишние«1 генные сегменты (14 и 15) и последовательность интрона транскрибируются (наряду с соединенными НЗ и 13 сегментами гена и с кодирующей последовательностью С-области) и затем удаляются в ходе сплайсинга РНК, в результате чего образуются молекулы мРНК с примыкающими друг к дру~у НЗ, 13 сегментами гена и кодирующей последовательностью С области, как показано на рисунке. Далее такие молекулы мРНК транслируются в легкие к-цепи, Дгенн ый сегмент кодирует 15 или около того Сконцевых аминокислот Нобла сти, а короткая последовательность, содержащая участок соединения Н- оl сегментов, кодирует третью ги пер вар иабел ьную область легкой цепи, которая является наиболее изменчивой частью Н-области.
с любым из 25 В сегментов и с любым из 6 ( сегментов, так что этот локус может кодировать по крайней мере 6000 (40 « 25 х 6) различных тг-областей тяжелой цепи. Комбинационное разнгхзбразие, вытекающее из сборки наследуемых (гч .г'. и О генных сегментов в различных сочетаниях, служит важным механизмом обеспечения разнообразия антигенсвязывающих участков антител. Один лишь этот 25,3. происхоягденверазнбобразив аптнтей. 2401 )Г1 Н2 Н40 01 02 025,/1 .Гб фффС, С з ДНК зародышевой линии Рис. 2537. Покус тяжелой цепи человека.
Существует 40 Н сегментов, 25 о-сегментов, 61сегментов и упорядоченный кластер кадирующих последовательнапей С-области, при этом каждый кластер кодирует тяжелые цепи определеннога класса. 0-сегмент (и часть 1-сегмента) кодирует аминокислоты третьей гипервариэбельной области, которая является наиболее изменчивой частью Нсоблэпи тяжелой цепи.
В образовании тяжелых цепей задействованы те же генетические механизмы, что и в образовании легких цепей (как показано нэ рис. 25.35], за исключением того, что в данном случае требуется не один, а двэ этапа перестройки ДНК. Сначала 0-сегмент соединяется с Лсегментом, а затем Н-сегмент соединяется с перестроенным оясегментом.
Единый масштаб на рисунке не выдержан, многие детали опущены: например, полная длина покуса тяжелой цепи составляет более 2 млн и. н. механизм, получивший название ИО)/-рекомбиггаг1ии, дает возможность чело веку производить 320 различных тг,-областей (200 к и 120 Х) и 6000 различных 'ьг, областей. Дальнейшее их сочетание между со(юй позволяет организму создавать приблизительно 1,9.10б (320 ° 6000) различных участков связывания антигена. Вдобавок сам по себе механизм соединения, как мы увидим чуть позже, намного увеличивает данное число комбинаций (по всей вероятности, более чем в 10Я ргсз), в силу чего первичный репертуар антител намного превышает обгцее число В клеток у человека (приблизительно 10'2). 25.3.2. Неточное соеДинение генных сегвлентов суц(ественно увеличивает разнообразие тг-областей В ходе зг(Р)Я-рекомбинации отдельные генные сегменты антитела соединяются посредством сш(т специфической рекомбинации, в результате чего образуется функ.
циональная последовательность, кодирующая Ъ', или тгп области. Каждый генный сегмент фланкирован консервативными последовательносптями рекомбинаг(ионньп сигналов, которые служат участками узнавания для процесса соединения, гаритти рующими, что в рекомбинации примут участие лишь надлежагцие генные сегменты. Так, например, (г сегмент легкой цепи всегда будет соединяться с г сегментом и ни когда с другим 1мсегментом. Такого рода соединение осуществляется ферментным комплексом, называемым ИО)У рекомбинаэой. Этот комплекс содержит два белка, специфичных для развивающихся лимфоцитов, а также ферменты, помогакнцие репарировать поврежденную ДНК во всех наших клетках.
Два сцепленных гена Кад! и Кад2 (Кад = гесошЬ(па()оп ас((на()пд депез, активирующие рекомбинацию гены) кодируют специфичные для лимфоцитов белки У(1))з рекомбиназы: КАС1 и КАО2. Чтобы осуществить т'(1))Я соединение, эти два белка объединяются, образуя комплекс (названный КАС ), который выполняет роль эндонуклеазы, внося двупитевые разрывы точно между генными сегментами, которые нужно соединить, и примыкающими к ним последовательностями рекомбинационных сигналов. Игюле этого комплекс КАО начинает сам процесс соедине ния, привлекая ферменты, участвующие во всех клетках в устранении двунитевых разрывов ДНК (рис. 23.38).
Мыши или люди с дефектами в одном из генов Кад или со сбоями в механизме соединения фрагментов с негомологичными концами сильно восприимчивы к инфекции, потому что неспособны осуществлять У(1)) з-рекомбинацию и, следовательно, не имеют функционально активных В- или Е4О2: —: Чает»Ь» 5; КЛЕТКИ В В»ОНтйветЕ ИХСОВОКУ(!НОСТИ: сигнальная сигнальная последовательность последовательность У1 .11 7 23 9 9127 ° ьг' "чыь»ью Ьы»В»»гькюююьь У1 З1 белок НАС СПАРИВАНИЕ РАЗРЕЗАНИЕ ДНК выброшенное кольцо ДНК с сигнальными последовательностями СВЯЗЫВАНИЕ ФЕРМЕНТОВ РЕПАРАЦИИ, ферменты соединения негомопогичных концов Рис.
29.3В. Роль последовательностей рекомбинационных сигналов в опосредованном ВАб соединении генных сегментов. В представленном на рисунке примере сегмент Н1 соединяется с сегментом!1 в покусе легкой цепи. В Ч(0)1-реномби наци и учаавуют сигнальные последовательности ДНК двух типов, и рекомбинация может происходить только между последовательностями разны»типов Сигналы обоих типов состоят из одинаковых участков 7 и 9 пар нунлеатидав (и.
н.) длиной, разделенных спейсе ром; в одном случае длина сиейсера 12 п. н., а в друюм — 23 п. н., как поназано на рисунке. Когда один из белков КАБ связывается со спейсером 12 п. н. длиной, другой связывается со спейсером 23 п. н. длиной, после чею зги два белка ВАБ связываются друг с другом, так что две разные сигнальные последовательности совмещаются. Тогда комплекс ВАБ разрезает обе сигнальные последовательности по границе их одинаковых участков 7 п. н. длиной, и ферменты ДНК репарации соедин мат находящиеся на нраю отреза Н1- и! 1-сегменть~ друг с другом. Сигнальные последовательности тоже соединяются между собой и отбрасываются в виде маленьного кольца ДНК, которое содержит всю ДНК, ранее располагавшуюся между сегментамн Ч1 и!1. Тат же процесс и такие же сигнальные последовательности используются и в ходе соединения Ч-, 0- и 1-генных сегментов в панусе тяжелой цепи.
Расположение сигнальных последовательностей и только что описанное »правило 12/23» гарантируют участие в рекомбинации только надлежащих генных сегментаа. Т клеток; такое состояние называют тяжелым комбинироеанпым иммунодефи- г(итом (ТКИД) (зеоеге сотБгпег( гттипог(е)гсгепсу, 5С11)). (Как мы увидим в дальнейшем, Т клетки используют ту же Л()))-рекомбиназу, чтобы собирать генные сегменты, кодируюшие их антигенспецифичные рецепторы.) 25.3. Происхождение разнообразия антител 2403 Во время соединения генных сегментов антитела (и рецептора Т-клеток), как и при соединении фрагментов с негомологичными концами (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
