Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 225
Текст из файла (страница 225)
Для каждой из белковых областей, СН1, шарнирной, СН2 и СНЗ, имеется свой экзон. Длина каждого из этих экзонов составляет примерно 100 кодонов, шарнирный участок более короткий. Интроны обычно относительно невелики по размеру ( 300 н. и.). Экспрессия иммуноглобулиновых генов происходит обычным образом. Ядерный транскрипт подвергается сплайсингу, приводящему к образованию непрерывной молекулы мРНК (содержащей кроме кодирующих последовательностей нетранслируемые лидерные и терминальные районы, входящие в состав концевых экзонов).
В клетках, не экспрессирующих иммуноглобулины, генные последовательности, детектируемые при помощи Ч- и С-зондов, флаикированы участками ДНК, которые отличаются от тех, что окружают функционирующий ген. Эти последовательности пространственно разобщают Ч- и С-гены. И хоти для каждого из семейств — лямбда-, каппа- и Н-цепей — Ч- и С-гены расположены на одной хромосоме, расстояния, разделяющие их, неизвестны. Гены всех трех семейств иммуноглобулнновых цепей находятся па разных хромосомах. Такой тип организации, при котором Ч- и С-гены пространственно разобщены, характеризует клетки зародышевой линии (она также обнаружена во всех соматических клетках организма, не относящихся к иммунной системе). Лямбда-цепь собирается нз двух частей, как показано на рис.
39.3. Ч-геп состоит из лидерного экзона (Ь), отделенного одним интроном от вариабельного (Ч) сегмента. С-ген состоит из у-участка, отделенного одним интроном от константного (С) экзона. Название 3-сегмента происходит от слова Уо(пшд (соединение) и обозначает ту область, к которой присоединяется Ч-сегмент. 3-сегмент представляет собой короткую последовательность, кодируюшую несколько (13) концевых аминокислотных остатков вариабельной области. В функционирующем гене Ч--3 се~мент представляет собой комбинации в лимфоците образуется функциональный геп лег- кой цепи лямбда-гипа единый экзон, кодирующий целиком всю вариабельную область. Интересно, что С-ген как бы отдает свой 3-сегмент для создания законченной последовательности Ч-области.
Чыген может соединиться с любым из двух Сх-генов, каждый из которых имеет свой 3-сегмент, образуя двухкомпонентную 3 — С-структуру. Имея дело с такой многокомпонентной системой, чтобы избежать путаницы, мы будем называть Ч, 3 или С «сегментами», когда речь идет о последовательностях ДНК, и «областями», когда имеются в виду полипептиды.
Каппа-цепь также собирается из двух частей, однако в данном случае имеются отличия в структуре С-района. Группа из пяти 3-сегментов занимает область ДНК в 500-700 и. н. и отделена от уникального С„-зкзона интроном в 2 — 3 т.п. и, Показано, что у мыши центральный 3-сегмент является нефункциональным (ф)3). Ч„-сегмент может соединиться с любым из сегментов Ь Этот процесс схематически изображен на рис. 39.4.
Любой из используемых 1-сегментов становится концевым участком интактного вариабельного экзона. Все у-сегменты, расположенные слева от него, злиминируются (на рис. 39.4 это 31 и 32). Сегменты, расположенные справа, рассматриваются как часть интрона между вариабельным и константным экзонами (на рис. 39.4 35 относится к той области, которая удаляется во время сплайсинга). Таким образом, все функциональные 3-сегменты имеют сигнал для рекомбинации с Ч-сегментом на левой границе и сигнал для сплайсинга с С-экзоном на правой. Каждый из Х-сегментов, который выбран для построения Ч-гена, использует свой сигнал сплайсинга, В построении гена тяжелой цепи участвует дополнительный сегмент (рис.
39.5). Открытию этого О (от англ. йоегз11у)-сегмента способствовало обнаружение в белках нескольких амипокислотных остатков (от 2 до 13), локализованных между теми участками полипептида, которые кодируются Ч- и 3-сегментами. Между чи- и )н-сегментами па хромосоме расположено множество 13-сегментов.
В результате рекомбинационных актов сегмент Чн соединяется с одним из сегментов (3, а он в свою очередь-с одним из четырех )н-сегментов (ко- Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК 50б Е у П ув у4 у5 Дн КОМООМВОЪОЭПЪВМЪМЪМбобОМЪОЪжя ОЪММЪЪжнбсбОЧО5ОМС В5ЪЪЮОМЪЪРМъа~ШОПОМЪММУОМ5ОМ555ЪЪ аааОМ аыбРио аы,нь и клеюк В объедини ии У вЂ” ! ф используе ся у4 дик ли фоииуа Омъмъммъомммбюбмъмъмъмм Оэбъммпэъмппммвбммебвдмбумчъо Тпанскрипаин э4 э5 Ядерная РНК !4 след яезснсе ыРИК Иизроны у5 неллауси мсуьы зРпна. кпуоРыд удаллеуся «Р аллане нсе Рис.
39.4. В клетках зародышевой линии С-ген каппа-типа рас- те для образования комплекса Ч вЂ” ! выбирается любой из полагается за кластером иэ нескольких фрагменюв; в вимфоци- с-учвстков в резулывте лроцсссинга Рнк. Природное разнообразие иммуноглобулиновых генов в клетках зародышевой линии Для того чтобы оценить, какой вклад в вариабельность антител вносит исходное разнообразие кодирующих областей, имеющееся в клетках зародышевой линии, !и- - - -пъо Л вЂ” — — — — з4 ънбэссп'ъюь '.:,мсзъэтие,:, '.':ОчсъмвОъмчОмчпмъмчмъмспн ммммъа -м-, у днк «лазок ээмъммъммъъпммч ааролыы* о» пи ни Объединение У вЂ” О Объединение Π— ! Омммбэмъъъмъмпъомтухьумчбубвэммчла м,-л'О,с;:. а;..: ! Чьилер !лсследпез- ! ОЪНМЧбЪМъМ ъп Ъпъпъубжббс!ОбпчбмъММ АИК лныфпп тпп Рис.
39.5. Образование гена тяжелой цепи происходит путем СОЕДИНЕНИЯ Ч-ГСВВ С О-ССГМЕЯЮМ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ Гносгысптоб к одному иэ сегментов зь рвсположсииык перед С!геном. торые отличаются по длине на 4-6 кодонов). Эта генная перестройка ведет к экспрессии соседнего Сн-гена (состоящего из нескольких экзонов). Организация О-сегментов еще полностью не раскрыта, но многие из них, по-видимому, расположены последовательно друг за другом, образуя кластер. У мыши покус генов тяжелых цепей содержит около десяти (З-сегментов различной длины. Вероятно, существует неизвестный еще механизм, обеспечивающий участие одного и того же Г!-сегмента в реакциях соединения между Ч-(Зи Π— З. мы должны проанализировать различные типы Ч- и С-генов.
Иммуноглобулиновые гены наиболее полно охарактеризованы у мыши; почти столько же известно о соответствующих покусах человека. Структура двух семейств легких цепей нммуноглобулинов мыши показана на рис. 39.б, У мыши почти все легкие цепи представлены каппа- типом и только около 5У,' относится к типу лямбда. У человека около б0 . легких цепей — каппа и около 40% — лямбда. Каждый лимфоцит образует легкие цепи только одного типа (либо каппа, либо лямбда), которые соединяются с тяжелыми цепями.
Каппа-покусы мыши и человека имеют сходную структуру. Как мы уже описывали, несколько а-фрагментов (по !3 кодонов каждый) расположены перед уникальным С„-геном. Множество различных вариабельных последовательностей может быть присоединено к этому ! — С-покусу. Каков источник разнообразия Ч,-генов? По этому поводу было выдвинуто несколько гипотез. Пред- 39. Как формируется многообразие антител 507 Лсегменты Ч.гены С.гены пб 44 ЗЗ 42 Ш -~ С„ Ш 2ОО Ч„ Каппа $$ ЧЛ1 Ппмбда ЧЛ2 рнс 3Ч б Различное строение легких цепей каппа- и лямбла-типов у мыши.
полагалось, что все Ч„-последовательности могут содержаться в зародышевой линии, а новые Ч„-гены образуются путем соматических рекомбинаций между исходными эмбриональными. Оказалось, что эти предположения неправильны. По-видимому, разнообразие полноценных копирующих районов создается в процессе соматической рекомбинации между случайно выбранными парами индивидуальных Ч- и )-сегментов, а соматические мутации могут приводить к появлению новых У„-сегментов за счет введения каких-то изменений в уже существующие. При секвенировании белковых цепей выявляются группы вариабельных близкородственных областей, происходящих, вероятно, одна из другой в результате небольших замен в аминокислотной последовательности. Каждая такая группа называется изотвном. Все известные У„-белковые последовательности классифицированы примерно на 2б изотипов, хотя мы предполагаем, что в конечном счете будет доказано существование 50 изотипов.
Различия между изотипами слипжом велики, чтобы объясняться только соматическими изменениями, скорее всего каждый изотип кодируется по крайней мере одним геном в зародышевой линии. Генные пробы некоторых У„-изотипов использовались для определения количества гибридизующихся фрагментов ДНК зародышевой линии мыши. Количество генов для разных изотипов варьирует от одного до десяти. Таким образом, некоторые нзотипы могут кодироваться единственным геном, другие же — песколькимн генами.
В этом смысле выделение изотипа является несколько условной классификацией, основанной только на сходстве амипокислотной последовательности. Взаимосвязь изотипа с генетической структурой зависит от генной вариабельности. Если какой-либо Ч„-ген не имеет родственных генных последовательностей, то он представляет один изотип. Если существует несколько близкородственных Ч„-генов, то их белки также могут образовать единый изотип.
Прямое определение числа У„-генов в клетках зародышевой линии затруднено из-за различной степени их дивергенции. Дело в том, что индивидуальной пробой можно тестировать несколько генов; если же один из этих генов используется в качестве новой пробы, то он может взаимодействовать с рядом других генов и т.д. В данном случае налицо классический пример генного семейства, О 1 2 3 4 5 6 г.п.н. эз Слз Ш СЛт 1 М ': 1 '.. Й ..:.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
