Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
одних и тех же фрагментов ДНК, тогда как в ДНК из эмбриона они оказались
в разных фрагментах (так же как и в ДНК из другой миеломной опухоли,
вырабатывавшей другую L-цепь; на схеме не показано).
у человека геном содержит менее 10 генов.) Однако проблема не столь
грандиозна, как кажется на первый взгляд. Поскольку в антиген-связывающий
участок вносят вклад как L-. так и Н-непи. у животного с 1000 генов,
кодирующих L-цепи, и с 1000 генов, кодирующих Н-цепи, продукты этих генов
могли бы образовать 1000 х 1000 различных комбинаций, т.е. 10б разных
антиген-связывающих участков (если предположить, что при этом любая L-
цепь может сочетаться с любой Н-цепью). Тем не менее иммунная система
выработала уникальные генетические механизмы, позволяющие ей генерировать
почти неограниченное число различных L- и Н-цепей. Эти механизмы могут
варьировать в зависимости от вида животных; например, они весьма различны
у кур и у млекопитающих. Ниже мы сосредоточим внимание на механизмах,
используемых у млекопитающих.
18.4.1. В процессе развития В-клеток происходит сборка генов антител из
отдельных генных сегментов [20]
Изучение аминокислотных последовательностей миеломных белков привело к
предположению о том, что вариабельная (V) и константная (С) области
каждой из цепей Ig могут кодироваться двумя отдельными генными
сегментами, которые каким-то образом соединяются в ДНК перед их
экспрессией Первые прямые данные о перестройке ДНК в пронессе развития В-
клеток были получены в 1976 г. при сравнении ДНК из ранних мышиных
эмбрионов, неспособных к выработке антител, с ДНК из клеток мышиной
миеломной клеточной линии, вырабатывающих антитела. Как показали
эксперименты, специфические последовательности, кодирующие V- и С-области
и используемые клетками миеломы. находились в этих клетках в одном и том
же рестрикционном фрагменте, а у эмбрионов - в двух разных рестрикционных
фрагментах. Следовательно, на каком-то этапе дифференцировки В-клеток
происходит перестройка последовательностей ДНК, кодирующих молекулы
антител (рис. 18-30).
Сейчас известно, что для каждого типа цепей Ig-легких цепей х. легких
цепей X и тяжелых цепей - существует отдельный "пул" (обширная группа)
генных сегментов, которые могут быть использованы при синтезе отдельной
полипептидной цепи. Эти пулы находятся в разных хромосомах, и каждый из
них содержит обычно большое число генных сегментов, кодирующих V-область
цепи Ig, и несколько меньшее число сегментов, кодирующих С-область. В
процессе развития В-клетки происходит - путем сайт-специфической
рекомбинации (разд. 5.4.7)-сборка полной кодирующей последовательности
для каждой из двух цепей [g, которые будут синтезироваться; при этом
последовательности, кодирующие V- и С-области, соединяются друг с другом.
Помимо соединения отдельных сегментов гена, эти перестройки гакже
активируют транскрипцию с генного промотора - возможно, путем изменений
относительного положения энхансеров и сайленсеров, воздействующих на
промотор (разд. 10.2.7). Поэтому цепь Ig может синтезироваться только
после того, как произойдет перестройка ДНК. Процесс объединения генных
сегментов увеличивает разнообразие антиген-связывающих участков; здесь
играют роль несколько факторов, которые мы рассмотрим ниже.
18.4.2. Каиздая V-область кодируется более чем одним генным сегментом
[21]
Когда изучили последовательности ДНК, кодирующие V- и С-области,
оказалось, что С-область той или иной цепи Ig кодируется лишь одним
245
Об ПАС* и ДНК п дп' "дщие со#л*~- Mi
1 ' С J1 J2 J3 J4
ПЕ РЕ СТРОЙКА ДНК ВО ВРЕМЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ В-ЛИМФОЦИТОВ
ДНК В-ЛИАлфОЦ.1ТА *
VI
V2
V3
J3 J 4
ТРАНСКРИПЦИЯ
5 3
РНК t(1*иСкрипт ¦lAl.Mi
V3 NN.. С
Л?! гУГГ:
¦J
J3 J4 СПЛАИСИНГ РНК
. р и-
5 3
I-
V3 J3C
ТРАНСЛЯЦИЯ
NH
Лег"* ап цеп* [
1Г
зг
СООН
?
V3 J3 с
Рис. 18-31. Процесс соединения V-J, с которым связано образование эг-
легкой цепи у мыши. В ДНК первичных половых клеток (где гены
иммуноглобулинов не экспрессируются и поэтом} не перестраиваются) группа
из четырех J-генных сегментов отделена от С-генного сегмента коротким
интроном. а от примерно 300 V-генных сегментов - тысячами нуклеотидных
пар. J-сегмент кодирует около 15 С-концевых аминокислот V-области;
участок соединения V- и J-сегментов совпадает с третьей гипервариабельной
областью. L-сегменты на хромосоме часто бывают собраны в группы
гомологичных семейств, которые, по-видимому, распределены по области
длиной более 50000 нуклеотидных пар В ходе развития В-клеток определенный
V-сегмент (в представленном здесь случаеУЗ) перебрасывается точно в
положение рядом с одним из J-сегментов (в данном случае J3). "Лишний" J-
ген (74) и интрон транскрибируются (вместе с соединенными V3-, J3- и С-
сегментами), а затем вырезаются путем РНК-сплайсинга. В результате
образуются молекулы мРНК. в которых последовательности V3. J3 и С
расположены рядом. Эти мРНК затем
транслируются в
¦легкие цепи.
генным сегментом (С-сегментом), тогда как каждая V-область- более чем
