医学免疫学B淋巴细胞

42
成熟B细胞
重链出 现类别 转换
轻链
V H D H JH Cμ 编码完整μ/ δ链
5
BCR分子的结构
6
B LYMPHOCYTE
7
B LYMPHOCYTE
酸 相 50 残 应 40 基位 的 置 30 变上 异 氨 20 率基
10
0
抗 体分子 的 多样性
CDR3
CDR1
CDR2
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 Igl 链 的 氨 基 酸 序 列
(Constant)
11（9）
?
2
90（60） ―
5
1
l
22
60（30） ―
7
7（4）
13
B LYMPHOCYTE
Ig H基因：V、D、J、C基因片段
? VH基因：编码VH N端 96 ~ 101个氨基酸 ,包括：CDR1 、CDR2 ? DH基因：可编码5 ~ 9个氨基酸，构成 VH功能区的CDR3 ? JH 基因：编码15 ~ 17 个氨基酸，构成VH功能区的部分 CDR3 ? C 基因： 人类有 9 个基因片段，除?外，其他8个片段的5 ?端各有
20
B LYMPHOCYTE
21
B LYMPHOCYTE
Ig 重 链 基 因 重 排
1.胚系基因
V1 V2 V3
Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 Cm C? Cg Ce Ca
2.基因重排
3.重排基因
4.RNA转录本 （核内） 5.mRNA 剪切 6.成熟mRNA
7.Igm 前体多肽
// 7 12 9
D
9 23 7
7 12 9
J
// 9 23 7
V1
V2
DJ
7 12 9
7 12 9
//
9 23 7
V1
7 12 9
V2D J
Ig 基因重排的 12-23 原则
19
B LYMPHOCYTE
Ig 基 因 重 排 序 列
D4
D23
D3
J1
CG
CG
AT
AT
AT
AT
AT
CG
AT
23bp
12bp
B细胞中位于一对染色体上的轻链或重 链基因，其中只有一条染色体上的基
因得到表达
DH-JH连接 VH-DH-JH连接 Vκ-Jκ连接
Vλ -Jλ连接
Alletic exclusion
等位排斥
Alletic exclusion
Isotype exclusion 同种 型排斥
与C区基 因构成功 能性基因
GC
T G A
A C T
CG
剪切
5'
AT CG
3'
D1 D2
J2 J3 C
一个IGHD （如IGHD2 ） 和一个 IGHJ （如IGHJ2 ） 基因片段 , 通过其两侧的 23bp-RSS 和12bp-RSS 被 拉拢在一起 , 它们之间的 DNA 片段形成环状并被 剪除， IGHD2 和IGHJ2 之 间被修复酶连接在一起。
V1 V2
D2
J3 J4 Cm C? Cg Ce Ca
V1
V2 D2 J3 J4 Cm C? Cg Ce Ca
V2 D2J3 J4
V 2 D2J3
Cm C?
V2 D2J3 Cm
J4 Cm C?
Cm J4
V2 D2J3
C?
V2 D2 J3 C?
L
VH
Cm
L
VH
C? 22
B LYMPHOCYTE
23
24
JH Cμ
前受体
l 5基因 Vpro-B 基因
编码l 5蛋白 编码Vpro-B 蛋白
40
晚期前B细胞
重链 V H D H JH Cμ
编码完整μ 链
VL JH Cμ 轻链（重排）
前受体
l 5基因
编码l 5蛋白 编码Vpro-B 蛋白
前受体对B 细胞分化早期起着十分重要作用，它介导的信号可导致：
A 、 细胞大量增殖；B、 RAG-1/RAG-2 的表达短暂下调；C 、上述 重排终止。
8
B LYMPHOCYTE
9
特异性/克隆水平 多样性/个体水平
T细胞多样性库（1015-1018） T cell repertoire B细胞多样性库（109-1012） B cell repertoire
10
BCR的基因结构
11
胚系基因（ germline gene ） 结构
由多个处于分割状态的基因片段组成 V区基因和C区基因
此阶段若重链与轻链的基因重排发生错位时，这些细胞将发生凋亡。41
不成熟B细胞
重链 V H D H JH Cμ
编码完整μ 链
轻链 V L
JH Cμ
编码完整轻链
BCR
这个阶段的B 细胞表面最早表达sIgM 分子。此时若受 到抗原的刺激，易致膜受体交联而产生负信号，使 B 细胞 不能进一步分化成熟。这可能是自身反应性 B 细胞克隆发 生流产，形成B 细胞耐受性的机制之一。
基因重排的结果，使有限的基因造就了机体众多具
有精细识别抗原能力的BCR 和TCR 分子。
16
B LYMPHOCYTE
基因重排的信号序列
基因重排的信号序列 （recombination signal sequences ，RSS）是 由一个七核苷酸的七聚体（ CACAGTG ）和一个九核苷酸的九聚 体（ ACAAAAACC ），之间间隔一非保守的 12 或 23 碱基对的 间隔序列组成
IMMUNOCYTE
免疫细胞
?B lymphocyte ?T lymphocyte ? APC和抗原提呈
1
2
依赖于骨髓或法氏囊发 育的淋巴细胞，负责体液免 疫和抗原递呈功能，参与抗 细胞外感染微生物、速发型 变态反应、溶细胞型变态反 应、免疫复合物型变态反应。
3
B LYMPHOCYTE
B细胞的来源与分布
两种轻链之间的排斥，一个BCR
和Ig分子只表达一种轻链， κ或
25
B LYMPHOCYTE
BCR/Ig 基因表达的特点
? 等位排斥（allelic exclusion ）：是指对于一个特定的 B 细胞，其两个 同源染色体上编码重链或轻链的两个等位基因，只有其中一个得到 表达的现象
? 同种型排斥（isotype exclusion ）： 是指一个 BCR 分子的两个轻链， 只能表达相同的 ? 链或 l 链， 其表达频率在不同的物种有所不同
Ig基因重排及高频突变
突变频率是其他基因的百万倍
31
BCR多样性和 CDR3
VH VL
骨架区 CDR1 CDR2
V
V
V
V
V
V
CDR3
VDJ
VJ
体细胞高频 突变
重排、连接、突变
多样性主要发生在CDR3 对BCR 的特异性和多样性影响最大的是CDR3
32
B细胞的分化和发育
33
?骨髓造血微环境（ HIM ） ?骨髓基质中的细胞因子 ?骨髓基质中的粘附分子 是B细胞发育的必要条件
（如人类为 65 : 35） ? 类别转换（class switch ）：是指B细胞受抗原刺激后，膜上表达的和
分泌的 Ig 从 IgM 转换为其他 Ig 类别的现象（受细胞因子影响） ? 膜型 Ig 和分泌型 Ig：即 Ig分子存在于细胞膜或体液中的现象
26
抗原识别受体多样性产生的机制
27
1. 组合造成的多样性
34
B LYMPHOCYTE
成熟B细胞的特性
?功能性BCR的表达 ? 自身免疫耐受的形成
35
B LYMPHOCYTE
B 细胞的分化和发育过程
B细胞的分化过程可分为两个阶段
?抗原非依赖期：在中枢免疫器官中进行，与抗原刺激无关 ?抗原依赖期：在外周免疫器官中进行，依赖抗原刺激
抗原非依赖期
多能干细胞 ? 祖B ? 前B ? 不成熟 B ? 成熟B
17
*重排机制
?重组酶 recombinase ?重组激活基因（RAG1 、RAG2 ） ?重组信号序列（RSS ）
recombination signal sequence
RSS
12/23
7 spacer 9
V RSS
D RSS
J
12/23 “法则” 18
B LYMPHOCYTE
V1
V2
7 12 9
? 人类B细胞来自骨髓，并在骨髓中发育成熟 ? 人B细胞占外周血淋巴细胞的5% ~ 25% ? 在淋巴结中占淋巴细胞的25% ? 在脾脏中为淋巴细胞的50% ? 骨髓中淋巴细胞主要为B细胞 ? 胸腺中B淋巴细胞含量较少（<1% ）
4
B LYMPHOCYTE
成熟B细胞的特性
? 功能性BCR的表达 ? 自身免疫耐受的形成
基因发生突变，即增加了其基因库的容量
H
?
l
V
65
40
30
D
27
J
6
5
4
V? D? J
10530
200
120
IgH 、? 、l 链的组合
10530 ? （200 ＋ 120 ）≈ 3.5 ? 106
不准确的连接
多样性至少增加 3000 倍
核苷酸插入
多样性增加 100 倍
可能出现的组合
1011～1012
? ? 链基因： 位于第2号染色体的短臂上，由 V、J 、C三种基因片段组成
? l 链基因： 位于第22号染色体上长臂上，由 V、J 、C 三种基因片段组成
人BCR的功能性基因片段数
肽链 所在染色体
H
14
V
D
(Variable) (Diversity)
95（50） 27
J
(Joining)
9（6）
C
抗 原 抗原依赖期
? ? 浆细胞
?
?
Ig α Ig β
m链
?
mIgM
?
mIgM mIgD
36
抗原非依赖阶段
B 细胞在骨髓微环 境中的发育也同样经 历阳性选择和阴性选 择，通过这两次选择 大约75% 的B 细胞经 历凋亡过程。只有少 量经历功能性免疫球 蛋白基因重排的B 细 胞进入外周淋巴器官。
37
仍处于胚系（germ line) 状态.，但出现替代轻链。
重链 V H
DH JH Cμ
编码D H JH Cμ
VL 轻链（胚系）
JH Cμ
替代BCR
l 5基因 Vpro-B 基因
编码l 5蛋白 编码Vpro-B 蛋白
39
前B细胞（pre-B）
早期前细胞
重链 VH D H JH Cμ
编码完整μ 链
VL 轻链（胚系）
轻链
DH-JH _ _ _
VH-DH-JH _ _ _
VH-DH-JH Vpre-B + l 5
胚系κ＋λ
μ
VH-DH-JH
Vpre-B + l 5 VL-JL
μ
VH-DH-JH VL-JL μ
替代轻链
κ/λ
κ/λ
VH-DH-JH VL-JL μ+δ κ/λ
38
祖B细胞（pro B）
早祖B 细胞阶段：首先发生Ig 重链DH JH的重排． 晚祖B 细胞阶段：开始编码无V片段基因产物的μ链。轻链
B LYMPHOCYTE
B220 LOWCD43 +
B细胞在中枢免疫器官中的分化发育
B220 LOWCD43 +
替代轻链
Pre-B 受体 + CD43 -
IgM
DH-J H重排
VH-DH-JH重排
VL-JL重排
IgM IgD
早期祖B细胞
晚期祖B细胞
大前B细胞
小前B细胞
不成熟B细胞
成熟B细胞
重链基因 轻链基因 膜型重链
die
各种亲和力BCR 的B细胞（升高和降低） 选择
高亲和力BCR 的B细胞
30
B LYMPHOCYTE
? 组合造成的多样性：如 BCR 的多样性
? 连接造成的多样性：在V、J 或V、D、J 片段的连接处可有一定的变化
范围，若丢失或插入几个氨基酸，即增加了其 V区的多样性
? 体细胞高频突变引起的多样性： 在已成熟的 B细胞发育过程中，V区
V基因片段（variable gene segment) D基因片段(diversity gene segment) J基因片段(joining gene segment) C基因片段(constant gene segment)
12
B LYMPHOCYTE
BCR的基因结构
? H链基因： 位于第14号染色体长臂上，由V、D、J 、 C 四种基因片段组成
一个无编码功能的转换区（S区）
14
BCR的基因重排
15
B LYMPHOCYTE
基因重排(gene rearragement)—— 抗原识别受体在分化成熟过程中， V区基因由
分隔的、无转录活性的基因片段在特异性 重组酶的 作用下连接成一个完整的、有转录功能的活性基因 的过程。
基因重排 (gene rearrangement) 是抗体分子及 TCR 分 子多样性产生的的分子生物性基础。
连接部氨基酸变化 连接部以后编码改变
GGC GTC GCG ACGT GAT ATC TAT GTA
29
3. 体细胞高频突变（ Ag刺激下）
成熟B细胞 （基因已重排形成功能基因） 抗原、Th 、CK
活化、增殖、分化 （生发中心） 亲和力↑（成熟） V区发生高频率的突变 改变特异性→新克隆产生→多样性↑
重排多样性
VH=65 × 27× 6=10530 V κ =40 × 5=200
V λ =30 × 4=120
H 链、 L 链配对的多样性
10530 × 200 × 120=2.5 × 108
28
2. 连接造成的多样性
不精确连接
（核苷酸丢失）
N区核苷酸插入
（只发生在 H链）
结果：
V
D
J
N
Nຫໍສະໝຸດ Baidu
重新连接后插入的核苷酸称为 N区