抗体、基因重排及B细胞发育.ppt

AntibodyMolecules TheirGenesandBCellDevelopment 抗体分子 基因和B细胞发育 Chapter7 获得性免疫系统的 五项基本原则 2Oneclone onereceptor 3Clonalselectionandexpansion 4Clonaldeletionandself tolerance 1Lymphocytesandlymphoidorgans 5Antigenprocessingandpresentation MHC ThreeTopicsDiversitySpecificityMemory AdaptiveImmunity ThreeRepresentativesMHCAntibodiesTCRs 7 1 ImmunoglobulinandAntibody 抗体分子与免疫球蛋白 对健康人用疫苗进行主动免疫 免疫前 a 和免疫后10天 b 分别采血并对血清蛋白进行凝胶电泳分析 免疫前血清中的g球蛋白条带较宽 免疫之后则相对集中 Bruton氏病患者血清蛋白中的g球蛋白条带缺失 c DiversityofAb 抗体分子的多样性 Diversity DifferentClassesandSubclasses IgMIgm IgGIgg IgAIga IgEIge IgDIgd Diversity DifferentSequencesandSpecificity 对来自不同B细胞克隆的Ig轻链氨基酸序列进行比较 发现V区的变化主要集中在3个分别由6 10个氨基酸残基组成的狭小区域内 这3个区又被称作高可变区或互补决定区 CDR 参与抗原结合部位的组成 7 2BasicStructureofAbMolecules抗体分子的基本结构 IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成 轻链包括VL和CL两个结构域 重链含有1个VH和3个CH结构域 VH和VL共同组成抗原结合部位 Ig分子中线对称 具有两个相同的抗原结合部位 木瓜蛋白酶作用于IgG分子重链间二硫键的N端侧 将其裂解为Fab段和Fc段 胃蛋白酶则切在该二硫键之C端侧 产生F ab 2和pFc段 RodneyPorter1917 1985NobelPrizein1972 GeraldEdelman1929 NobelPrizein1972 DiversityandSpecificity COOH CDR3 HV4 NH2 CDR1 CDR2 抗体分子的抗原结合部位 Ig likeDomain Ig样结构域 IgSuperfamily Ig分子超家族的成员多数为细胞膜表面分子 图中显示的是Ig分子超家族的一些主要成员及其分子结构 7 3五类抗体分子的主要特点 IgMIgm IgGIgg IgAIga IgEIge IgDIgd g1 g2 g3和g4等Igg链分别参与组成IgG1 IgG2 IgG3和IgG4等分子 IgG3的铰链区最长 IgG2铰链区较短 四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同 所发挥的生物学特性亦不相同 J链 分泌链 IgAdimer GOD GenerationofDiversity 7 4 SusumuTonegamaNobelPrize1987 7 4Ig基因及其重排 IGH基因群包括95个V 50个是功能基因 32个D 6个J以及以及9个C基因片段 其中23个D片段位于V片段之间 IGHC基因按照如下顺序排列 IGHM IGHD IGHG3 IGHG1 IGHA1 IGHG2 IGHG4 IGHE IGHA2 IGL基因组包括60个V 30个是功能基因 20个为假基因 7个J基因片段和7个C区基因 3个假基因 人IGK基因群包括70个V 约半数为假基因 5个J基因片段和1个C区基因 V D和J基因片段两端的重组信号序列按图中所示方式组成 以保证V D J之间的正确重排 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 Heavychaindiversitycreatedbyvariablerecombination A A T A G A G A T A G A G A T G A G G C G T A C A C T G G T G T A A T A C A C T G G T G T A A G A C A C T G G T G T A A A C C T G G T G T A C C G T G T A C G T G A C G T T T G T A C C C Asp Arg Arg Arg Asn Asp Asp Asp Tyr Tyr Try Try Try Gly Gly Gly Asn Ser Ser Tyr Tyr Trp Trp Gly Ser Tyr Phe Tyr Ser Thr JH VH D S107M603M167 S107M603M167 Generationofantibodydiversity Ig基因的体细胞高频突变与抗体分子的亲和力成熟 7 5Classswitching Maturationoftheimmuneresponseandclass switching cm cd cg3 V J Cg3 D V J D Primarytranscript V D J cm mRNA Primarytranscript V D J Cg3 mRNA Cm Cd Lostgenes IgM maturation IgG 抗体分子的类别转换 DNA再次重排 VDJ下游的IGHM IGHD IGHG等基因片段被剪除后 VDJ基因片段直接与IGHE相连 所产生的基因编码IgE分子重链 V D J d V D J m d PloyA PloyA V D J m IgDmRNA IgMmRNA PrimaryRNAtranscript 抗体分子的类别转换 RNA替代剪切 Ig重链C区基因的3端含有编码疏水性跨膜区的两个外显子 M1 M2 及多腺苷酸化位点 PA mRNA转录本的替代剪切产生两种不同的mRNA 带有M1和M2外显子序列者指导膜型Igm的合成 M1和M2序列被剪除者指导分泌型Igm链的合成 secreted ms membrane mm MembraneandsecretedIgM 7 6B细胞发育 B祖细胞在骨髓中经历前B细胞 未成熟B细胞和成熟B细胞等几个阶段 在此过程中膜表面BCR分子发生一系列的变化 成为不同细胞发育阶段的标志 替代轻链 VHDHJH DHJH VLJL IgM IgD IgM B220 不成熟B细胞 前B细胞 B祖细胞 成熟B细胞 轻链基因 重链基因 RAG 1 2 轻链 膜型重链 VHDHJH DHJH VHDHJH VHDHJH VLJL VLJL m m m d korl korl 替代轻链 Vpre B l5胚系k l Vpre B l5胚系k l B细胞发育过程 前B细胞首先开始表达Igm链 在k或者l轻链基因发生重排并表达之前 Igm链与替代轻链l5 14 1 和Vpre B以及Iga b共同组成Pr