第4章 免疫球蛋白基因分析

体细胞基因突变
• V区基因在重排后仍可发生改变、这种改变是 由体细胞突变产生的。
• 体细胞突变只改变VJ或VDJ单个片段的个别核 苷酸，也会导致免疫球蛋白的特异性变化。
• 体细胞突变只发生在IgG和IgA，而不发生在 IgM，因此这种突变可能与免疫球蛋白的种类 转换有关。
• B细胞发生体细胞突变的频率很高，平均每次 细胞分裂，每对碱基发生突变的概率为10-3， 比其他基因的自发突变频率高106倍。
1. H基因库（重链基因连锁群）第14号染色体 2.κ基因库（κ链基因连锁群）第2号染色体 3.λ基因库（λ链基因连锁群）第22号染色体
免疫球蛋白基因结构
• 轻链有两种，即K链和λ链。
胚系DNA的K链基因由Vk，Jk，和Ck三类基因片段组成； 每个v区基因上游都有一个L基因编码的信号肽； J基因片段由5个基因组成，其中JK3是无效基因； J基因之间相距较近，J基因编码的氨基酸也属于V区肽段的 一部分，称为连接片段； 只有一个C基因，编码K链C区肽段。
免疫球蛋白的合成与分泌
• 初次应答
• 初次应答的特点是抗原第一次免疫后血清中抗体浓度缓慢地增 加，从诱发免疫到抗体产生有一个较长的迟滞期。抗体产生的 量较少，效价低。
• 抗体以IgM为主并最早出现。IgG也有，但出现较IgM为迟。 • 初次应答的高峰期大约在免疫后10 d左右。
• 初次应答答除了产生特异的浆细胞分泌抗体之外，还有一些受 到刺激的幼B细胞发育到一定程度不再分化而保持体止状态， 这就是记忆B细胞。
第四章 免疫球蛋白基因
来自百度文库
免疫球蛋白是指具有与抗原决定簇特异性结合的许 许多多球蛋白分子的总称。
• 因为抗原的种类极多，每种抗原上有不同的抗 原决定簇，免疫球蛋白分子的种类可以多达百 万以上。
• 人的基因组总数也不过l0万-20万。
• 研究发现，不同免疫球蛋白的数量如此庞大是 由于基因重排的结果。
免疫球蛋白的基因库
• Ti抗原能诱导初次免疫应答，而无记忆细胞 产生，因而也无重链转换和亲和力成熟的再 次免疫应答。
抗体形成中抗体种类的转换机制
• 抗体免疫应答中首先出现IgM同种型，然后出现 1gG；特别在再应答中有许多类型的同种型出现。
• 控制抗体类别转换的核酸序列称为转换区。活化后 的B细胞DNA上每一类C区基因的上游都有一个个 转换区。
• 记忆B细胞不分泌抗体，只有在受到特异性抗原刺激后才能激 活而成为分泌抗体的浆细胞。
• 记忆B细胞是长命B细胞，可以存活数月甚至机体终身存活。
免疫应答过程中抗体产生规律
• 再应答
• 当用与初应答相同抗原再次或多次免疫同 一动物产生的免疫应答即为再应答。
• 再应答与初次应答不同的是：①应答反应 的速度快，记忆B细胞受到特异性抗原刺 激后立即开始反应；⑦产生的抗体以IgG 为主，IgM很少，此外还出现IgA、IgE； ③产生抗体的量远远超过初次应答，抗体 具高亲和力。
重链基因结构更为复杂，编码可变区的基因片段除V， J 和C基因片段外，还有D基因片段。
D片段位于VH和JH之间，编码的氨基酸位于CDR3，与 抗体的多样性有关，故称D基因。
5’
IgM→IgG3?
VDJ-C →IgM
C,C
VDJ-C3→→IgG3
•仅C区转换 •抗原特异性不变
C基因的5’端一段重复性DNA 序列,称为转换区(switch region)
• Cμ的转换区Sμ的结构是由[(GAGCT)nGGCGT]m 重复序列组成的，n=1~7，以n＝3最常见，m可多 达150。
• 转换区的长短次序为Sγl>Sγ2b>Sμ＞Sγ3＞Sγ2a .
• 具有免疫球蛋白种类特异性的重组酶分别与这些 转换区的序列结合成为基因重排中产生那种免疫 球蛋白同种型及其亚型转换的重要环节。
• Td和Ti抗原的免疫应答
• 蛋白质抗原在T细胞缺乏时不诱导抗体产生， 故称为胸腺依赖抗原（Td抗原）。
• Td抗原激活B细胞，除必须有抗原作为第一 信号外，还需Th细胞及其分泌的细胞因子作 为第二信号。
• 一些非蛋白抗原如多糖、脂类、核酸等诱导 的抗体反应无需Th细胞，因此也称非依赖性 抗原(Ti)。
K链基因结构
胚系DNA的λ链由Vλ、 Jλ和Cλ三类基因组成； 小鼠的λ链基因只有Vλl和Vλ2两个V基因，两个L基因即Ll，L2 在V基因的上游；
J基因片段有4个基因，C基因片段也有4个基因，但其中Jλ4和 Cλ4为无效基因，其余基因成簇排列； Vλ基因编码λ链的V区，J区基因编码λ链的V区。Cλ基因编码λ 链全部C区。
重链基因重排与表达
• 重链基因是通过两次重排形成的。 • 第一次基因重排是D基因片段与JH基因片段的重排连
接，得到DJH基因片段； • 第二次基因重排是VH基因片段与DJH片段重排和连接，
得到VH DJH的连接片段； • 经过两次重排的DNA仍有一内含子，经过转录以后得
到初转录的RNA，再修饰成为成熟的H链mRNA，翻 译出H链蛋白。
IgM→其他类别或亚类Ig的现象,称为类别转换
免疫球蛋白基因的重排
轻链（K）基因重排
免疫球蛋白基因，是在B细胞发育到小前B细胞时才开始发生 重排，使分布在胚系DKA上不同区域的V、J和C基因片段中 的基因重排组合在一起，成为一个成熟的Ig基因，进而转录翻 译为成熟的轻链。
K基因可以通过Vk区基因片段缺失、倒位的方式随机与一 个相隔一定距离的任何一个Jk基因片段相连接； 重排后的Vk Jk片段再与Ck连接形成完整K链DNA，其中还 有少数内含子，转录后通过拼接除去； 经加工修饰，在RNA前体的5’和3 ’端分别加上帽结构和 PolyA 尾，成为成熟的K链mRNA； mRNA从细胞核转移到细胞质中，翻译为K肽链。
• 有报道表明转换信号来自Th细胞合成的细胞介素， 如细胞介素IL-4。
• 在转换中会发生转换区的重组，如转换区Sμ与Sγl 通过缺失连接重组，重组的转换区DNA经过转录 和剪接，除去Sμ的3’端与Sγl的5’端之间的一段DNA 序列．使VDJ则能与Cγl最紧密地连接为VDJ Cγl的 mRNA，最后表达IgGl免疫球蛋白。