疫多样性产生的机制.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 免疫多样性产生的机制,第一节 免疫系统和免疫球蛋白,第二节 免疫球蛋白基因的重组和体细胞突变,第三节 免疫球蛋白重链恒定区基因,第四节 T细胞抗原受体基因,第一节 免疫系统和免疫球蛋白,一、免疫系统,1、组成：,免疫反应,的,互补系统,体液免疫系统：针对细菌、胞外病毒和外来蛋白,细胞免疫系统：破坏被病毒感染的宿主细胞、某,些寄生物和外来的移植组织,涉及细胞,淋巴细胞（lymphocyte）：造血干细胞,通过对外来物质特异的,模受体,识别抗原,B、T淋巴细胞,巨噬细胞：组织特异，来源于骨髓干细胞,吞噬大颗粒和细胞、抗原呈递细胞,2、B、T细胞,（1）B细胞：,bone marrow中完成发育,表达独特的,抗原膜结合受体-一种抗体分子,遇到抗原迅速分裂成子代：,a),记忆细胞：长寿,表达与亲代细胞具有同一结合特性抗体,b),效应细胞：浆细胞，存活几天,产生分泌型的可溶性抗体,B细胞受体单独识别抗原,但需要T,H,细胞提供信号才能分泌抗体,（2）T细胞：,迁移到thymus gland中完成后期发育,表达,抗原特异的膜受体T细胞受体,异二聚体,或两条蛋白链,受与MHC结合的抗原刺激激活分化成：,记忆T细胞 各种效应T细胞,两种：T助细胞或T,H,细胞（helper T cell）,激活后分泌,淋巴因子,激活B、Tc和吞噬细胞等,T胞毒细胞或Tc细胞（cytotoxic T cell）,监视病毒感染细胞、肿瘤和外来移植组织,T细胞识别与MHC结合的抗原,MHC major histocompatibility complex,（3）免疫反应分类,体液免疫反应,依赖于B细胞，由分泌抗体,（Ig）来介导,细胞免疫反应,二、免疫球蛋白（,Immunoglobulin,）,可溶性的血清糖蛋白,Ig,1、结构：,非共价键和二硫键连接的轻、重链,两者均含可变区或,V区N端,和恒定区或C区,C端,两大特点,高度特异性、庞大多样性,L链（214aa）V,L,、C,L,和两种，对一个Ig唯一,H链（426aa）V,H,、,C,H,1、C,H,2、C,H,3,恒定区的序列有,、,、和五种类型,V,L,和V,H,内有高变区,真正抗原结合部位,负责抗体分子对抗原的识别,互补决定区CDR,IgG,、IgA、IgM、IgD和IgE（人体）,第二节 免疫球蛋白基因的重组 和体细胞突变,一、免疫球蛋白基因的组织,Ig基因有三个独立的基因家族分别编码两个轻链（,和）、,一个重链（小鼠 6、16和12号染色体）,轻链基因家族的组成：L、V、J、C四类基因片段,Lleader segment V variable segment,Jjioning segment Cconstant segment,重链家族：L、V、D、J、C五类片段,Ddiversity segment 高变区,J和C之间有增强子,种系中基因数目变动较大,Family,V Genes,C Genes,Man,Mouse,Man,Mouse,Lambda,6,4,Kappa,1000,9,8,人的重链基因簇包括了所有组织重链的基因信息（重链恒定区九种C片段、两个假基因）,家族V基因后跟随着几个以J片段作为前导的C基因,k家族（人和老鼠）的组成：V 基因（人,300、鼠1000,）、5个 J（一个假基因）、1个 C基因,二、免疫球蛋白基因形成过程中的重组机制,除淋巴细胞外，所有细胞免疫球蛋白基因簇的结构都是,相同的种系结构,骨髓干细胞在分化为成熟B淋巴细胞时出现免疫球蛋白,基因的体细胞重排,即淋巴细胞中重组产生活性基因使免疫系统为基因组,的改变提供了广泛的基础,抗体分子的多样性,1、轻链基因V和J片段的重组,a）,链的重组,每个C片段前有,J跟随,只发生一次重组,在V和J-C之间,(V和J的重组),b）,链的重组,基因簇只有一个C,V与C之间,5个J,（一个假基因）,用到的每个,J都可以成为,V的外元终端,整合J左边,的缺失掉,右边的拼接过程中作为内元,重链的可变,区由V和J基,因及第三个,D基因片段,编码,重链的可变,区重组有两,个阶段,D-J重组、,V,H,和DJ重组,2、重链基因V、D和J片段的重组,所有V基因的组织结构上很类似,a）第一个外元编,码信号序,（用于膜的黏附）,b）第二个编码,可变区自身的,主要部分,c）其他部分由,D片段（只对H家族）和一条J片段提供,一个指定的B淋巴细胞产生、其中之一轻链同重链结合,轻链中表现为同型性项斥,（isotypic exclusion）,往往只有,链基因重组失败，才发动链基因重组,抗体中大部分轻链是,链，链往往占少部分,人类有约60%的轻链是链，约40%为链。

老鼠有95%,的B细胞表达类型的轻链,单特异性,单个B细胞只产生一种抗体基因,淋巴细胞为二倍体H、,和都有两个等位基因,重组表现为等位基因排斥,（allelic exclusion）,3、重组的分子机制,利根川进（Tonegawa S）1987 Nobel prize,1）,重组位点,轻重链重组涉及相同的机理（特异位点）,V下游、J上游、D两侧存在保守的,重组信号序列,（RSS）,RSS:共同的回文七核苷酸CACAGTG（与基因连接）,固定长度的间隔序列12bp或23bp,共同的富含A的九核苷酸ACAAAAACC,轻链中：,链,V下游,与J上游的RSS方向相反,(间隔序列,12,、23),D下游和J上游的RSS也有同样关系（12、23）,重链中：,V下游,与D上游的RSS方向相反(间隔序列,23,、12),链,(间隔序列,12,、23),2）,重组机制,涉及链的断裂和重接,重组酶基因,rag(recombination activating gene),编码蛋白质RAG1和RAG2,RAG1和RAG2识别RSS之间所形成的二级结构,重组只发生在间隔为12bp与23bp的不同RSS之间,1223规则,V L,L V,V,L,9Nt 9Nt,12Nt 23Nt,7Nt 7Nt,V J,L,a)RAG1/RAG2识别的二级,结构,不同的V片段与J-C的重组,（H链 V与D、D与J-C）,导致Ig多样性,b)RAG1/RAG2复,合物切开七核苷酸,与基因接头处的一,条链（3OH、,5P）,c)基因片段末端形成,发夹结构,游离3OH攻击,另一条链的酯键,（双链断裂）,d)连接反应导致序列,的变化插入、缺失,（影响编码蛋白）,连接位点不同,导致Ig的多样性,3)V基因只有和C连接,后才有活性,涉及启动子和增强子,的作用,V-C连接后V的启动子,接近增强子后才有活,性,增强子只在B细胞内,才有活性（组织）,4)重排中的等位相斥,轻、重链中都涉及,Ig,0,未经重排的种,系构型,Ig,无效基因,Ig,+,有效基因,活性链的生成抑制,了进一步的重排,三、体细胞突变,在体细胞原型球蛋白基因序列上发生的单个碱基突变,、轻链和重链都发现有体细胞突变,总结：产生抗体多样性的机制,a）,性细胞内含有多个V基因,b）,V-J和V-D-J的重组,c）,重组部位的差异性,d）,体细胞突变,e）,重链和轻链的随机重组,各种机制相伴随,因此Ig多样性以乘积的方式增加,L（,）,300(,V,)5(,J,)1500 （L(,)）,H,n 100(,V,)20(,D diversity,)4(,J,)10(,C,),n 80000,L,V-L 多位点连接 10,H,V-L 多位点连接 100,Ig 种类,1500 80000 10 100 n 12 10,10,远远多于抗原的种类（数百万种）,第三节 免疫球蛋白重链 恒定区基因,B细胞分化之出,轻重链重排后经转录和拼接加工成成熟,mRNA后翻译成免疫球蛋白膜型IgM、IgD,成熟B细胞经抗原刺激分泌型抗体IgM,再次抗原刺激后第二次重排,出现重链基因改变恒定区（C片段），即,类型转换,抗原特异性不变IgG 或 IgA 或 IgE,类型转换后的B细胞浆细胞,分泌大量单特异性的抗体,一、免疫球蛋白重链恒定区基因,2、,重链基因C片段的转换发生在转换区switch region,S区每个C片段的5端（,除外）,成熟的抗体形成细胞使用同一系列的可变区基因，,通过C区变化转变抗体类型(可能与染色体间的交换有关),1、一个细胞同时产生两种以上Ig,通过选择性拼接,（不同的加尾位点）,C区导致的抗体类型的转换,二、膜型和分泌型球蛋白的产生,通过C区基因不同方式,的转录而产生的,免疫球蛋白产生的总结图,1、DJ重组,重链,2、VDJ重组,3、VDJ,转录,4、翻译,和,轻链,5、VJ重组,6、转录VJ,或 VJ,7、翻译,或,8、膜IgM 膜IgD,9、分泌型IgM,第一次抗原,T依赖抗原抗原、TH,10、换成IgG 或 IgA 或 IgE,第四节 T细胞抗原受体基因,T细胞,抗原受体TCR,的,抗原MHC结合部位,由四组不,同的基因编码：,和、和,TCR基因重排和Ig的重链重,排十分相似,TCR的,基因位于基因座的,内部,TCR多样性的程度：,V、D和J的重组,连接部位的差异,多个D区的存在,本章结束,!,复习题,1、免疫球蛋白基因的组织形式如何？,2、免疫球蛋白轻重链基因中的V基因表达机制,3、免疫球蛋白轻重链基因的重组机制,4、免疫球蛋白多样性产生的机制,。