Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 224
Текст из файла (страница 224)
"МоЬ11е Оепейс Е!етпепгэ*' (ед. 8Ьар1го, Асадепнс Ргезз, Ыечч Уог)г, 1983). Сведения о геноме )3. те!аподазит приводятся в обзоре Спрадлинга и Рубина (5ргаг)!!пд, )чийяп, Апп. Кеч. Сене!., 15. 219 264, !981); эффекты, связанные с мутацией асе!!!!еед описываются в работе Спрадлинга и др. (5ргаг(!!пд ег а!., Се11, 27, 193 — 202 и 203-2Ю, 1981). Собъггия, вовлекаемые в амплификацию гена ай!'г, рассматривает Шимке (усй!тке ег а!., Со1д арнп8 НагЬог 8угпр. Опав!. Вю1, 45.
785 — 797, !981). Возможности трансфекции анализирует Пеллицер (Ре!!1еег ег а!., 8с1епсе, 209, 1414 — 1422, 1980). О методике инъекции генов мышей в клетки сообщает Полмитер (Ра!таег ег а!., СеИ, 29, 701-710, 1982). Принято считать, что организм способен образовать более 10ь различных антител. Каждое анти- тело представляет собой тетрамерную молекулу иммуноглобулииа, состоящую из двух идентичных легких (1.) и двух идентичных тяжелых (Н) цепей. Согласно комбинаторной теории, любой тип легкой цепи может соединиться с любым типом тяжелой цепи.
Следовательно, для образования ! 000000 возможных антител потребуется больше 1000 типов легких и больше 1000 типов тяжелых цепей. Структура иммуноглобулинового тетрамера показана на рис. 39.1. Каждая белковая цепь состоит из двух принципиально различающихся областей: Ь)-концевой вариабельнай (У) области и С-концевой константной (С) области. Они были определены при сравнении амипокнслотных последовательностей разных иммуноглобулиновых пептидов. Как следует из названия, вариабельные области значительно отличаются по последовательностям у разных белков, в то время как константные области, наоборот, обнаруживают существенную гомологию.
Сочетание соответствующих областей легких и тяжелых цепей образует различные домены в иммуноглобулиновой молекуле. 39. Как формируется многообразие антител 503 Варнабельный домен формируется при ассоциации варнабельных областей легкой и т.яжелой цепей. Ч-домен отвечает за распознавание антигена. Таким образом, эти белки обнаруживают максимальную пластичность в той области, которая взаимодействует с разными мишенями в каждой индивидуальной реакции антиген--антнтело, Способность отвечать на различные антигены создается за счет Ч-доменов соответствующей специфичности. В пределах самой вариабельной области некоторые участки более вариабельны, чем другие.
Наиболее вариабельные участки обозначаются как гипервариабельные (НЧ). Менее вариабельные получили название каркасных (ГК) областей. Вариабельную область можно схематически изобразить как серию чередующихся субобластей: ГК! — НЧ1 — -ГК2 — -НЧ2 — ГКЗ вЂ” НЧЗ вЂ” ГК4. Гипервариабельные участки короче, чем каркасные. Общее число вариабельпых областей насчитывает несколько сотен как для легких, так и для тяжелых белковых цепей. Число различных константных областей невелико. В зависимости от него легкие цепи делятся на два типа: каппа (я) н лямбда (1.). Каппа-тип характеризуется единственной константной областью; лямбда-тип обладает несколькими родственными типами константных областей.
Тяжелые цепи имеют большее число константных областей. Различные классы антител различаются константными районами тяжелых цепей, которых существует около восьми. Константные области тяжелых цепей образуют несколько индивидуальных домегюв в молекуле нммуноглобулина. Первый домен формируется из константной области легкой цепи и СН1-участка тяжелой цепи. Структура остальной части тяжелой цепи у разных классов несколько различна.
На рнс. 39.1 изображен короткий шарнирный пептид, связывающий первую половину молекулы с двумя константными доменами, каждый из которых образован соответствующими областями (СН2 и СНЗ) тяжелой цепи. Константные домены выполняют эффекторные функции, необходимые для осуществления иммунного ответа. Эти области молекулы консервативны.
Фактически разные классы иммуноглобулинов имеют родственные, но не обязательно идентичные эффекторные функции. В конечном счете характер эффекторной функции определяется типом константной области тяжелой цепи. Сравнивая характерные особенности варнабельной и константной областей, мы сталкиваемся с центральной дилеммой структуры иммувоглобулицовых генов. Каким образом геном кодирует белки, у которых вариабельные области имеют более 1000 возможных последовательностей, тогда как константные области той же самой молекулы состоят менее чем из 10 последовательностей? Оказывается, что число кодирующих последовательностей для каждой области отражает степень ее вариабельности.
Существует множество генов, кодирующих Ч-районы, и только несколько генов кодируют С-районы. В данном случае под словом «ген» понимают последовательность ДНК, кодирующую отдельный участок целого иммуноглобулинового пептида (тяжелой или легкой цепи). Таким образом, Ч-гены кодируют вариабельные, а С- гены-константные области молекулы, хотя нн один из этих генов не экспресснруется как независимая самостоятельная единица.
Для образования генной единицы, которая могла бы функционировать, продуцируя полноценные ле>кие и тяжелые цепи, Ч-ген должен физически Рис. 39.1. Рбъедянение тяжелых и легких цепей ведет х образо- ванин> молекулы иммуноглобулииа, имеющей несколько обосо- бленвых доменов. соединиться с С-геном. В этой системе два «гена» кодируют один полипептид. Для каждого из трех семейств нммуноглобулиновых цепей — каппа, лямбда и тяжелых.- голько один из многих Ч-генов может присоединиться к одному из нескольких С-генов. Это возможно благодаря соматической рекомбинации соответствующих последовательностей ДНК, происходящей в В-лимфа>)шпах, экслрессируюи1их антитела. В большинстве случаев число Ч-генов очень велико и, повидимому, составляет несколько сотен последовательностей, организованных в огромный генный кластер. (Исключением является цепь лямбда-типа мыши, состоящая всего из нескольких генов.) Исходное разнообразие Ч-генов частично определяет разнообразие нммуноглобулннов.
Однако оно объясняется не только набором последовательностей, запрограммированных в геноме; определенный вклад вносят изменения, происходящие при создании функционального гена. Кластеры Ч-генов, кодирующнх нммуноглобулины,— не единственные примеры громадных (с молекулярной точки зрения) генных областей, предназначенных для синтеза однотипных белков, Главный комплекс гнстосовместимостн также связан с образованием белков, участвующих в иммунцом ответе.
Он охватывает очень протяженную область ДНК, в пределах которой расположено много генов, имеющих родственную структуру и функции. (Однако для экспрессии этих генов не требуется перестройка последовательностей ДНК.) О важности иммунво> о ответа у млекопитающих свидетельствует огромное число генов, коднрующих иммуноглобулнпы н относящихся к локусу гнстосовместимости, что заставляет нас более подробно остановиться ва характеристике этих обширных генных кластеров. Создание функционального иммуноглобулннового гена на первый взгляд напоминает ламарковский процесс Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК Анзнген узнеезен ненни нз ннмфеензее ) Рнс.
39.2 Реакция с антнгеном приводит к появлению клона лимфопптов, образующих соответствующее антптело. изменения в геноме в ответ на действие внешнего фактора (антигепа). Рождаясь, организм не имеет функционирующего гена, производящего нужное антитело. Последующее образование этого гена дает возможность антителу синтезироваться таким образом, что опо способно взаимодействовать только с данным антигеном.
Путь от антигена к синтезу антитела — индупируемый процесс. Однако этот феномен может бъггь объяснен и без ссылки на ламаркизм при помощи клоиальиой селекционной теории, основные положении которой суммированы на рис. 39.2. Рекомбинация Ч- и С-генов, приводящая к образованию функционального гена, происходит в популяции незрелых В-лимфоцитов. Каждая клетка образует антипзело только одной специ4инности, что предполагает только одну перестройку в генах легких цепей и одну перестройку в генах тяжелых цепей. Разные клетки продуцируют разные антитела, поскольку при каждом новом акте реконструкции соединяются разные Ч- и С-гены.
При появлении антигена клетка, вырабатывающая антитело, специфичное к данному антигену, стимулируется к делению, возможно, благодаря какому-то сигналу, поступающему с клеточной поверхности, где происходит взаимодействие антитела с аитигеном. В результате последующих клеточных делений появляется большое число новых лимфоцитов, секретируюших данное аптитело в таких огромных количествах, что оно может стать доминирующим в популяции антител. Следует заметить, что весь этот процесс происходит исключительно в соматических клетках и не затрагивает клетки зародышевой линии; таким образом, ответ организма на антиген гю наследству не передается. Иммуноглобулиновые гены образуются путем соединения ранее независимых частей Материал для исследования иммуноглобулиновых генов получают из миелом или плазмацитом — опухолевых клеточных линий, которые произошли из лимфоидных клеток, экспрессируюших иммуноглобулинъь Каждая опухолевая клеточная линия обычно синтезирует антитело только одного вида.
Этот белок является основным продуктом клетки, и кодирующая его мРНК может составлять до 10% от общего количества ро!у(А)'-мРНК клетки. мРНК выделяют обычным способом и клонированные образцы Ч- и С-районов используют в качестве зондов для идентификации соответствующих геномных последовательностей. Организация этих последовательностей в кчетках, производящих иммуноглобулины (в миеломах, плазмацитомах или отдельных лимфоцитах), отличается от их организации в других соматических клетках или клетках зародышевой линии. Большая часть информации о генах иммуноглобулина получена при их изучении у мыши и человека. В клетке, синтезирующей антнтело, каждая цепь иммуноглобулина кодируется одним геном, имеющим прерывистое строение.
Экзоны этого гена в точности соответствую~ функциональным доменам белка. Первый экзон вариабельной области кодирует сигнальную последовательность (необходимую для прикрепления к мембране), второй †основн часть Ч-области (размером менее 100 кодонов). Структура константной области зависит 505 39. Как формируется многообразие антител Каеука аарадмм нинин Ч.сен П дерни Вариабедьньм уеасео умсуак дерчохьрмсахьрадврзрзбжъжюрзр»ы". /сименс (- 3 за,.
Яо (е Кодаки днк ирортеооср ч жаоарееаьосекоскуочреесоацууаоосксссосад ьзс но . уеаеилчд, Гранскрининя Ядерная РНК С даисинс мРНК Рнс. 39.3 В клетках заролышееой линии Ч- и С-гены семейства лямбла расположены на одной хромосоме; в результате их ре- от типа цепей. В случае легких цепей она кодируется одним экзоном (третьим по счету в интактном гене). Константная область тяжелых цепей кодируется несколькими экзопами, соответствующими белковым доменам, изображенным на рис. 39.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
