Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 507
Текст из файла (страница 507)
рис. 5.51, а), нередко на концах рекомбинирующих генных сегментов теряется то или иное число нуклеотидов и, кроме того, может произойти вставка одного или нескольких случайных нуклеотидов. Такого рода случайные выпадения или вставки нуклеотидов па участках соединения сегментов (так называемое соединительное разнообразие) чрезвычайно увеличивает разнообразие кодирующих Ч-область последовательностей, образующихся путем Ч(Р)3-рекомбинации, в особенности в третьей гипервариабельной области. Однако за увеличение разнообразия приходится платить свою цену. Во многих случаях оно приводит к сдвигу рамки считывания и к образованию неработающего гена.
Поскольку примерно две из каждых трех перестроек оказываются по этой причине «непродуктивными», многие развивающиеся В-клетки никогда не вырабатывают функционально активных молекул антител и впоследствии умирают в костном мозге. В-клетки, вырабатывающие функционально активные молекулы антитела, которые сильно связываются с аутоантигенамн в костном мозге, могут быть опасны.
В таких В-клетках сохраняется экспрессия белков КАР, что позволяет им войти во второй круг Ъ'(Р))-рекомбинации в локусе легкой цепи (обычно это к-локус) и изменить тем самым специфичность вырабатываемого имн антитела клеточной поверхности; этот процесс был назван редактированием рецептора.
В качестве следующего уровня защиты служит механизм клональной делеции, с помощью которого устраняются те аутореактивные В-клетки, которые оказались не в состоянии изменить свою специфичность (см. рис. 25.13). 25.3.3. Контроль Ч(0)3-рекомбинации гарантирует моноспецифичность В-клеток В-клетки чоноспецифичны. То есть все антитела, вырабатываемые отдельной В-клеткой, имеют идентичные участки связывания антигена. Эта особенность позволяет антителам образовывать обширные сети из связанных антигенов, что способствует элиминацин антигена (см, рис, 25.19). Это также означает, что всякая активированная В-клетка выделяет антитела той же специфичности, что и ее мембраносвязанные рецепторы, а это гарантирует специфичность реакций антителогенеза (гуморального ответа) (см.
рис. 25.17). Чтобы достичь моноспецифичности, каждая отдельно взятая В-клетка должна синтезировать Ч -области только одного типа и У,-области только одного типа. Поскольку В-клетки, подобно другим соматическим клеткам, днплоидны, каждая из ннх имеет шесть локусов, кодирующих цепи антител: два локуса тяжелых цепей (по одному от каждого родителя) и четыре локуса легких цепей (по одному к и одному ). от каждого родителя). Таким образом, если бы перестройки ДНК вкаждом локусе тяжелых цепей и каждом локусе легких цепей происходили независимо, то отдельная В-клетка могла бы вырабатывать до восьми различных антител, и каждое со своим участком связывания антигена.
Однако в действительности В-клетки используют только два из шести локусов антител: один из двух локусов тяжелых цепей и один из четырех локусов легких цепей. Таким образом, каждая В-клетка должна выбирать не только между локусами легких к- и ).-цепей, но также н между материнскими и отцовскими локусами легких и тяжелых цепей. Этот второй выбор называют аллельным исключением. Аллельное исключение происходит также и при экспрессии некоторых генов, кодирующих рецепторы Т.клеток, и генов, кодирующих обонятельные рецепторы в носу (обсуждалось в главе 15).
Однако для Гюльшинства белков, кодируемых аутосомными генами, и материнские, и отцовские копии генов зкспрессируются примерно одинаково. Аллельное исключение и выбор между легкой к- и г. цепью, происходящие в ходе развития В клетки, зависят сп регуляции процесса Чл(з)) рекомбинации посредством отрицательной обратной связи. Функциональная перестройка в одном локусе антитела подавляет перестройки во всех остальных локусах, кодирующих цепь антитела того же типа (рис. 25.39). Например, в клонах В клеток, выделенных из трапсгенных мьппей, зкспрессирующих перестроенный ген и цепи, перестройка всех зндогенных генов тяжелой цепи обычно оказывается подавленной. Для легких 3404;,гт.
зЕавть Вз Кявтк(а в к621такстй ЙхсовгзкурносУИ выбранный покус тшквлой цепи Р-Цвяь мембрану. Полагают, что фМ рецепторы на клеточной поверхности позволяют новоявленной В-клетке получать внеклеточные сигналы, которые останавливают всякую дальнейшую Ч(0)крекомбинацию, выключая экспрессию генов Яодт и Яод2. Если развивающаяся В-клетка создает рецептор с высоким сродством к аутоантигену, то экспрессия гена яад поддерживается и клетка входит в очередной круг Ч(0) к в Ьрекомбинации в покусе легкой цепи (так называемое $ редактирование рецептора — см.
Рис. 25ДЗ) и изменяет тем самым специфичность своего рецептора (не показано). Если же клетка оказывается не в состоянии собрать ни функционально активную кодирующую последовательность Ч„-области, ни нормально функционирующую последовательность Ч;области, то она не способна синтезировать молекулы антител и умирает от апоптоза (не показано). выбранный покус легкой цепи В-КЛЕТКА отцовская Рис. 25.39. Выбор покусов антител в процессе развития В-клетки в костном мозин Для того чтобы производить антитела с антигенсвязывающи ми участками только одного типа, развивающаяся В-клетка должна использовать лишь один локус З:цепи и лишь один покус Н-цепи. Хотя выбор между материнскими и отцовскими локусами считается случайным, сборка кодирующих последовательностей Ч-области в развивающейся В-клетке протекает последовательно, по одному сегменту за раэ, обычно начиная с покуса Н-цепи.
В этом покусе сначала 0-сегменты соединяются с 3к-сегментами на обеих родительских хромо- сомах, а затем на одной из этих хромосом происходит ПРЕДШЕСТВЕННИК соединение сегмента Ч со сцепкой 03 (не показано]. к к Если такая перестройка дает функционально активный ген, то затем синтезируются полные р-цепи [всегда синтезируются первыми из всех Н-цепи), что ведет к их энск жикхэь ею йвь к прессии на поверхности клетки в комплексе с суррогатл ными легкими цепями (см.
рис. 25.22). После этого клетка прекращает все дальнейшие перестройки ходи рующих Ч„-область генных сегментов и инициирует перестройку сегментов Ч.Обычно перестройкасегментов Ч сначала легкая цепь ПРЕ-В КЛЕТКА происходит в к-локусе, и только в случае неудачи она происходит в другом к-покусе или в Х-покусе, В любой момент, если «синфазное» соединение сегментов Ч, и 3, дает полноценные легкие цепи, они сочетаются с раз ввкхччь чиикьих нее синтезированными р-цепями и образуют молекулы жатв инская"' антител )ВМ, которые встраиваются в плазматическую 25З. Происхождениеразнообразияантитеп 2405 цепей были получены аналогичные результаты.
Если продукт перестроенного гена не в состоянии собраться в рецептор, встраиваемый в плазматическую мембрану, то подавления не происходит. Исходя из этого было высказано предположение о том, что или сам процесс сборки рецептора, или внеклеточные сигналы, воздействующие на этот рецептор, подавляют дальнейшие перестройки генов. Хотя никаких биологических различий между константными областями лепсих к- и ).-цепей обнаружено не было, в наличии двух отдельных локусов, кодирующих вариабельные области легких цепей, есть определенное преимущество. Наличие двух отдельных локусов увеличивает вероятность того, что пре-В-клетка, которая успешно собрала кодирующую последовательность Чн-области, сможет затем успешно собрать кодирующую последовательность Ъ'„-области и стать В-клеткой.
Эта вероятность еще более увеличивается потому, что, прежде чем построить обычные легкие цепи, развивающаяся пре-В-клетка синтезирует суррогатные легкие цепи (см. рис. 25.22), которые объединяются с тяжелыми и-епямии. Получающиеся рецепторы выставляются на поверхности клетки и позволяют ей делиться, порождая большое число клеток-потомков, часть из которых может (и, скорее всего, так оно и будет) преуспеть в дече синтеза истинных легких цепей. Образование полноценной В-клетки — сложный и весьма избирательный процесс: в конце его все В-клетки, неспособные вырабатывать полноценные молекулы антител, умирают апоптозом.
Теперь мы отойдем от механизмов, отвечающих за порождение первичного репертуара антител до стимуляции антигеном, и обратимся к механизмам, отвечающим за создание вторичного репертуара антител после стимуляции антигеном. Мы начнем с замечательного механизма, подобного дарвиновскому и отвечающего за увеличение сродства аптигенсвязывающих участков антител к специфичному для них антигену.
25.3.4. Антигензависимое соматическое гипермутирование осуществляет тонкую настройку гуморального ответа Как было упомянуто ранее, с течением времени после иммунизации обычно наблюдается постепенное увеличение сродства антител к тому антигену, которым проводилась иммунизация. Это явление, известное как созревание аффинности, обусловлено накоплением точечных мутаций в последовательностях, кодируюших 'ч'-области тяжелой и легкой цепей.
Мутации происходят намного позже сборки кодирующих областей. После того как В-клетки были простимулированы антигеном и Т-хелперами в периферическом лимфоидном органе, некоторые из активированных В-клеток быстро делятся в лимфоидных фолликулах (см. рис. 25.16) и образуют структуры, называемые зародышевыми центрами. Здесь В-клетки мутируют со скоросчъю приблизительно одна мутация на кодирующую последовательность Ъ'-области за одну клеточную генерацию.
Поскольку такая скорость приблизительно в миллион раз выше, чем скорость спонтанного мутирования в других генах, и происходит в соматических клетках, а не в зародышевых клетках (о чем бьшо сказано в главе 21), этот процесс называют соматическим гипермутироваиием. Из числа видоизмененных антител, образовавшихся за счет гипермутирования, лишь совсем немногие будут обладать повышенным сродством к антигену. Поскольку с тех же самых генов антитела продуцируются рецепторы антигена на поверхности В-клетки, антиген будет стимулировать предпочтительно те немногие В-клетки, которые вырабатывают антитела с повышенным сродством к нему. Клоны таких 2406:,::;-;ЧВСТЬЕ;((1(ЕТКНВКргмтВКСТВ )ах СОВоктУЛНОСтВ» видоизмененных В клеток будут преимущественно продолжать жить и разрастаться, особенно на поздней стадии иммунного ответа, когда количество стимулирующего антигена снижается до очень низкого уровня.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
