2010-4-14 淋巴细胞发育及基因重排 - 副本
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发育过程：三个阶段 三个重要事件
双阴性细胞（DN,CD4-CD8-） TCR基因重排（获得功能性与多样性的TCR ）
双阳性细胞（DP，TCR+CD4+CD8+） 阳性选择（获得MHC限制性） 阴性选择（获得自身耐受）
成熟的单阳性细胞(CD4T和CD8T细胞）
三个重要事件及其意义
1. 功能性TCR形成（基因重排） ➢ 在双阴性晚期β链完成重排并开始表达，与替代α链
三、造血干细胞的分化
1. 多能造血干细胞(pluripotent HSC)的分化
造血微环境：骨髓或胸腺基质细胞对干细胞生长和 分化起关键作用。 机制：1、分泌的细胞因子或其他介质
2、细胞表面黏附分子或胞外基质
（二）定向造血干细胞的分化
多能造血干细胞最初分化为定向干细胞，包括：
髓样干细胞（myeloid stem cell, MSC） 淋巴样干细胞（lymphoid stem cell, LSC）
同的。但同一个体内可存在不同型的抗体分子 。
• Ig轻链和重链及其C区和V区分别由定位于 不同染色体的多个不连续基因片段所编码 。
• 每一个IgH链（或L链）基因分别由V，D， J，C（或V，J，C）基因片段群中各选择 一个基因片段组合而成。由于基因片段数 量众多，选择的随机性和排列组合的多样 性，形成Ig/BCR的多样性。
发育过程：三个阶段 三个重要事件
双阴性细胞（DN,CD4-CD8-） TCR基因重排（获得功能性与多样性的TCR ）
双阳性细胞（DP，TCR+CD4+CD8+） 阳性选择（获得MHC限制性） 阴性选择（获得自身耐受）
成熟的单阳性细胞(CD4T和CD8T细胞）
1. T细胞发育
来源于骨髓→在胸腺（thymus）内发育成熟→移行 至外周淋巴组织→执行特异性细胞免疫应答，参与 对TD抗原的体液免疫应答。
第十二章 造血干细胞及免疫细 胞的生成
• 掌握
➢ TCR、BCR的基因结构和重排。 ➢ T细胞在胸腺内的发育过程（TCR重排﹑阳性选
择、阴性选择）和机制。
• 熟悉
➢ 多样性产生机制。
• 了解
➢ 造血干细胞的表面标记和分化。 ➢ B细胞发育。
第一节 造血干细胞的特征和分化
一、干细胞基本概念
干细胞（stem cells）：一群未分化细胞，具有自 我更新能力和多向分化潜能。
+
+
一、BCR和TCR基因结构及其重排
1. 基因结构 TCR：
β链：V-D-J-C
52 2 13
α 链：V-J-C
70 61
TCR： β链和δ链与BCR重链相似 α链和γ链与BCR轻链相似
• TCR胚系基因分别由定位于不同染色体的 多个不连续基因片段组成。
• 每一个TCR分别由V，D，J，C（或V，J， C）基因片段群中各选择一个基因片段组合 而成。由于基因片段数量众多，选择的随 机性和排列组合的多样性，形成TCR的多 样性。
标准：自我更新 多向分化 重建组织
2、表面标记:CD34和CD117，不表达谱系 特异性标记。
• CD34 高度糖基化的一种跨膜蛋白，重要标记
• CD117 (Kit) 干细胞因子 (stem cell factor, SCF)的受体
• Lin-细胞（谱系阴性细胞） 除去了各个谱系发育不同阶段的细胞后的骨髓/胎 肝单个核细胞,主要为早期造血干细胞。
TCR的结构特征：
•四种肽链（α、β、γ、δ） 形成两种二聚体（ TCRαβ、 TCRγδ）； αβT细胞、 γδT细胞 •胞外区均各含一个V区（TCR 识别抗原肽－MHC复合物的功 能区）和一个C区； •跨膜区具有带正电荷的氨基 酸残基（赖、精），通过盐 桥与CD3分子跨膜区连接； •胞内区很短，不具信号转导 功能。
• 生物在进化中已获取能针对周围环境中几 乎所有抗原发生免疫应答的能力。自然界 中抗原表位数量巨大，特异性各异。因此 TCR或BCR具有多样性。
第二节 淋巴细胞抗原识别受体的编码基因及 多样性的产生
BCR mIg结构特征和功能
结构特征： • 胞外区结构同可溶性抗体相似 • 胞内区很短，不具信号传导功
TCR的结构特征：
•四种肽链（α、β、γ、δ） 形成两种二聚体（ TCRαβ、 TCRγδ）； αβT细胞、 γδT细胞 •胞外区均各含一个V区（TCR 识别抗原肽－MHC复合物的功 能区）和一个C区； •跨膜区具有带正电荷的氨基 酸残基（赖、精），通过盐 桥与CD3分子跨膜区连接； •胞内区很短，不具信号转导 功能。
能 功能： • 识别抗原（无MHC限制性）
一、BCR和TCR基因结构及其重排
1. 基因结构 BCR/Ig： 重链：VH-DH-JH-CH
40 25 6
轻链： VL-JL-CL
κ 40 5
TCR：
λ 30 4
β链和δ链与BCR重链相似
α链和γ链与BCR轻链相似
P104图
• Ig的轻链分为κ和λ链，据此可将Ig分为 两型。一个天然Ig分子两条轻链的型别总是相
2. 基因重排（rearrangement）
V/D/J/C基因群中各选择一个片段，组成单个Ig 或TCR的编码基因，再转录翻译成功能性Ig或 TCR 。
BCR基因重排：胚系B细胞
VH基因(D-J V-DJ)重排 轻链基因(V/J)重排 转录为初始RNA RNA剪接 VDJ或VJ基因与C基因连接，形成mRNA 翻译为重链和轻链 以二硫键组合成Ig
自身肽/MHC复合物高亲和力结合的SP细胞，发生凋 亡；而不能识别抗原的SP细胞则发育成熟。 ➢ 意义：获得对自身抗原的耐受性
2. B细胞发育 P76-P77
（3）NK细胞
在骨髓中发育分化 成熟NK表面标志：TCR- mIg- CD56+ CD16+
• 适应性免疫应答具有特异性。其分子基础 是TCR或BCR。
(pre T cell α)形成替代TCR (pTα:β)； ➢ 在双阳性期α链完成重排并开始表达，与β链形成
TCRαβ ➢ 意义：获得功能性与多样性的TCR
一、TCR-CD3复合物
1、TCR（T细胞抗原受体，T cell antigen receptor）的结构和功能
➢ 所有T细胞表面的特征性标志，以非共 价键与CD3分子结合，形成TCR-CD3复合物 ➢ 作用：识别由MHC分子呈递的抗原（抗 原肽－MHC分子复合物）
+
+
功能：识别MHC分子呈递的抗原
1. T细胞发育
来源于骨髓→在胸腺（thymus）内发育成熟→移行 至外周淋巴组织→执行特异性细胞免疫应答，参与 对TD抗原的体液免疫应答。
发育过程：三个阶段 三个重要事件
双阴性细胞（DN,CD4-CD8-） TCR基因重排（获得功能性与多样性的TCR ）
双阳性细胞（DP，TCR+CD4+CD8+） 阳性选择（获得MHC限制性） 阴性选择（获得自身耐受）
• T细胞在胸腺的发育过程及意义 • 抗原识别受体多样性产生机制
• TCR、BCR的基因结构和重排。
思考题
• 抗原识别受体多样性产生机制 • T细胞阳性选择、阴性选择过程
成熟的单阳性细胞(CD4T和CD8T细胞）
2. 阳性选择 ➢ 在胸腺皮质中， DP细胞TCR与胸腺皮质上皮细胞表
面的MHCI/II类分子以适当亲和力结合，分化为 CD8/CD4的SP细胞；不能结合或高亲和力结合的DP 细胞发生凋亡。 ➢ 意义：获得MHC的限制性
3. 阴性选择 ➢ 在胸腺皮髓质交界处或髓质区，能与DC或M提呈的
TPO、IL-6， IL-11
EPO、SCF
GM-CSF、 SCF，IL-3
GM-CSF、IL-5 、IL-3
IL-5பைடு நூலகம்TGF-β
IL-4、 IL-3
淋巴样干细胞及其分化
Lymphoid stem cell
Pro-T cell Pro-B cell Pro-NK cell
1. T细胞发育
来源于骨髓→在胸腺（thymus）内发育成熟→移行 至外周淋巴组织→执行特异性细胞免疫应答，参与 对TD抗原的体液免疫应答。
P106图
基 因 重 排
二、抗原识别受体多样性产生机制
1、基因片段组合造成的多样性(combinational diversity)
2、重排连接过程中造成的多样性( junctional diversity)
V、（D）、J重排时不同的连接点。也可在同一连接 点上发生核苷酸缺失、插入等。
3、体细胞高频突变(hypermutation)造成的多样性
体细胞高频突变：在B细胞发育后期和经抗原刺激后， 成熟B细胞已重排基因的若干核苷酸发生替换突变。 多发生在CDR区，有助于抗原刺激后产生高亲活力抗 体。
三、淋巴细胞的克隆选择
Burnet于1950s提出克隆选择(clonal selecton)理论
➢众多淋巴细胞都来自同一个淋巴祖细胞 ➢发育早期未成熟淋巴细胞结合自身抗原即被清除 ➢成熟淋巴细胞结合外来抗原即发生活化、增殖 ➢同一克隆的淋巴细胞有相同的抗原特异性
双阴性细胞（DN,CD4-CD8-） TCR基因重排（获得功能性与多样性的TCR ）
双阳性细胞（DP，TCR+CD4+CD8+） 阳性选择（获得MHC限制性） 阴性选择（获得自身耐受）
成熟的单阳性细胞(CD4T和CD8T细胞）
三个重要事件及其意义
1. 功能性TCR形成（基因重排） ➢ 在双阴性晚期β链完成重排并开始表达，与替代α链
三、造血干细胞的分化
1. 多能造血干细胞(pluripotent HSC)的分化
造血微环境：骨髓或胸腺基质细胞对干细胞生长和 分化起关键作用。 机制：1、分泌的细胞因子或其他介质
2、细胞表面黏附分子或胞外基质
（二）定向造血干细胞的分化
多能造血干细胞最初分化为定向干细胞，包括：
髓样干细胞（myeloid stem cell, MSC） 淋巴样干细胞（lymphoid stem cell, LSC）
同的。但同一个体内可存在不同型的抗体分子 。
• Ig轻链和重链及其C区和V区分别由定位于 不同染色体的多个不连续基因片段所编码 。
• 每一个IgH链（或L链）基因分别由V，D， J，C（或V，J，C）基因片段群中各选择 一个基因片段组合而成。由于基因片段数 量众多，选择的随机性和排列组合的多样 性，形成Ig/BCR的多样性。
发育过程：三个阶段 三个重要事件
双阴性细胞（DN,CD4-CD8-） TCR基因重排（获得功能性与多样性的TCR ）
双阳性细胞（DP，TCR+CD4+CD8+） 阳性选择（获得MHC限制性） 阴性选择（获得自身耐受）
成熟的单阳性细胞(CD4T和CD8T细胞）
1. T细胞发育
来源于骨髓→在胸腺（thymus）内发育成熟→移行 至外周淋巴组织→执行特异性细胞免疫应答，参与 对TD抗原的体液免疫应答。
第十二章 造血干细胞及免疫细 胞的生成
• 掌握
➢ TCR、BCR的基因结构和重排。 ➢ T细胞在胸腺内的发育过程（TCR重排﹑阳性选
择、阴性选择）和机制。
• 熟悉
➢ 多样性产生机制。
• 了解
➢ 造血干细胞的表面标记和分化。 ➢ B细胞发育。
第一节 造血干细胞的特征和分化
一、干细胞基本概念
干细胞（stem cells）：一群未分化细胞，具有自 我更新能力和多向分化潜能。
+
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一、BCR和TCR基因结构及其重排
1. 基因结构 TCR：
β链：V-D-J-C
52 2 13
α 链：V-J-C
70 61
TCR： β链和δ链与BCR重链相似 α链和γ链与BCR轻链相似
• TCR胚系基因分别由定位于不同染色体的 多个不连续基因片段组成。
• 每一个TCR分别由V，D，J，C（或V，J， C）基因片段群中各选择一个基因片段组合 而成。由于基因片段数量众多，选择的随 机性和排列组合的多样性，形成TCR的多 样性。
标准：自我更新 多向分化 重建组织
2、表面标记:CD34和CD117，不表达谱系 特异性标记。
• CD34 高度糖基化的一种跨膜蛋白，重要标记
• CD117 (Kit) 干细胞因子 (stem cell factor, SCF)的受体
• Lin-细胞（谱系阴性细胞） 除去了各个谱系发育不同阶段的细胞后的骨髓/胎 肝单个核细胞,主要为早期造血干细胞。
TCR的结构特征：
•四种肽链（α、β、γ、δ） 形成两种二聚体（ TCRαβ、 TCRγδ）； αβT细胞、 γδT细胞 •胞外区均各含一个V区（TCR 识别抗原肽－MHC复合物的功 能区）和一个C区； •跨膜区具有带正电荷的氨基 酸残基（赖、精），通过盐 桥与CD3分子跨膜区连接； •胞内区很短，不具信号转导 功能。
• 生物在进化中已获取能针对周围环境中几 乎所有抗原发生免疫应答的能力。自然界 中抗原表位数量巨大，特异性各异。因此 TCR或BCR具有多样性。
第二节 淋巴细胞抗原识别受体的编码基因及 多样性的产生
BCR mIg结构特征和功能
结构特征： • 胞外区结构同可溶性抗体相似 • 胞内区很短，不具信号传导功
TCR的结构特征：
•四种肽链（α、β、γ、δ） 形成两种二聚体（ TCRαβ、 TCRγδ）； αβT细胞、 γδT细胞 •胞外区均各含一个V区（TCR 识别抗原肽－MHC复合物的功 能区）和一个C区； •跨膜区具有带正电荷的氨基 酸残基（赖、精），通过盐 桥与CD3分子跨膜区连接； •胞内区很短，不具信号转导 功能。
能 功能： • 识别抗原（无MHC限制性）
一、BCR和TCR基因结构及其重排
1. 基因结构 BCR/Ig： 重链：VH-DH-JH-CH
40 25 6
轻链： VL-JL-CL
κ 40 5
TCR：
λ 30 4
β链和δ链与BCR重链相似
α链和γ链与BCR轻链相似
P104图
• Ig的轻链分为κ和λ链，据此可将Ig分为 两型。一个天然Ig分子两条轻链的型别总是相
2. 基因重排（rearrangement）
V/D/J/C基因群中各选择一个片段，组成单个Ig 或TCR的编码基因，再转录翻译成功能性Ig或 TCR 。
BCR基因重排：胚系B细胞
VH基因(D-J V-DJ)重排 轻链基因(V/J)重排 转录为初始RNA RNA剪接 VDJ或VJ基因与C基因连接，形成mRNA 翻译为重链和轻链 以二硫键组合成Ig
自身肽/MHC复合物高亲和力结合的SP细胞，发生凋 亡；而不能识别抗原的SP细胞则发育成熟。 ➢ 意义：获得对自身抗原的耐受性
2. B细胞发育 P76-P77
（3）NK细胞
在骨髓中发育分化 成熟NK表面标志：TCR- mIg- CD56+ CD16+
• 适应性免疫应答具有特异性。其分子基础 是TCR或BCR。
(pre T cell α)形成替代TCR (pTα:β)； ➢ 在双阳性期α链完成重排并开始表达，与β链形成
TCRαβ ➢ 意义：获得功能性与多样性的TCR
一、TCR-CD3复合物
1、TCR（T细胞抗原受体，T cell antigen receptor）的结构和功能
➢ 所有T细胞表面的特征性标志，以非共 价键与CD3分子结合，形成TCR-CD3复合物 ➢ 作用：识别由MHC分子呈递的抗原（抗 原肽－MHC分子复合物）
+
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功能：识别MHC分子呈递的抗原
1. T细胞发育
来源于骨髓→在胸腺（thymus）内发育成熟→移行 至外周淋巴组织→执行特异性细胞免疫应答，参与 对TD抗原的体液免疫应答。
发育过程：三个阶段 三个重要事件
双阴性细胞（DN,CD4-CD8-） TCR基因重排（获得功能性与多样性的TCR ）
双阳性细胞（DP，TCR+CD4+CD8+） 阳性选择（获得MHC限制性） 阴性选择（获得自身耐受）
• T细胞在胸腺的发育过程及意义 • 抗原识别受体多样性产生机制
• TCR、BCR的基因结构和重排。
思考题
• 抗原识别受体多样性产生机制 • T细胞阳性选择、阴性选择过程
成熟的单阳性细胞(CD4T和CD8T细胞）
2. 阳性选择 ➢ 在胸腺皮质中， DP细胞TCR与胸腺皮质上皮细胞表
面的MHCI/II类分子以适当亲和力结合，分化为 CD8/CD4的SP细胞；不能结合或高亲和力结合的DP 细胞发生凋亡。 ➢ 意义：获得MHC的限制性
3. 阴性选择 ➢ 在胸腺皮髓质交界处或髓质区，能与DC或M提呈的
TPO、IL-6， IL-11
EPO、SCF
GM-CSF、 SCF，IL-3
GM-CSF、IL-5 、IL-3
IL-5பைடு நூலகம்TGF-β
IL-4、 IL-3
淋巴样干细胞及其分化
Lymphoid stem cell
Pro-T cell Pro-B cell Pro-NK cell
1. T细胞发育
来源于骨髓→在胸腺（thymus）内发育成熟→移行 至外周淋巴组织→执行特异性细胞免疫应答，参与 对TD抗原的体液免疫应答。
P106图
基 因 重 排
二、抗原识别受体多样性产生机制
1、基因片段组合造成的多样性(combinational diversity)
2、重排连接过程中造成的多样性( junctional diversity)
V、（D）、J重排时不同的连接点。也可在同一连接 点上发生核苷酸缺失、插入等。
3、体细胞高频突变(hypermutation)造成的多样性
体细胞高频突变：在B细胞发育后期和经抗原刺激后， 成熟B细胞已重排基因的若干核苷酸发生替换突变。 多发生在CDR区，有助于抗原刺激后产生高亲活力抗 体。
三、淋巴细胞的克隆选择
Burnet于1950s提出克隆选择(clonal selecton)理论
➢众多淋巴细胞都来自同一个淋巴祖细胞 ➢发育早期未成熟淋巴细胞结合自身抗原即被清除 ➢成熟淋巴细胞结合外来抗原即发生活化、增殖 ➢同一克隆的淋巴细胞有相同的抗原特异性