淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达

淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第1页免疫细胞（immunocytes）凡参加免疫应答或与免疫应答相关细胞包含：淋巴细胞单核巨噬细胞抗原递呈细胞粒细胞、肥大细胞、血小板等淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第2页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第3页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第4页淋巴细胞T淋巴细胞B淋巴细胞NK细胞免疫活性细胞

(immunocompetentcell，ICC)T、B细胞都有特异性抗原受体，接收抗原刺激后能发生活化、增殖和分化，产生特异性免疫应答，故称免疫活性细胞淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第5页第一节B细胞成熟过程

Bcellmaturation

骨髓内成熟骨髓外成熟淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第6页

B细胞因在骨髓（bonemarrow）或禽类法氏囊（bursaofFabricius）中分化成熟而得名，简称B细胞淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第7页ThediscoveryofBcellimmunity1957-BruceGlick,OhioStateUniversityStudiesonthefunctionofthealymphoidorganinthecloacalregionofthechickenthebursaofFabricius

Bursectomy–noapparenteffectNoneofthebursectomisedchickensmadeanti-Salmonellaantibodies

Bursawastheorganwhereantibodyproducingcellsdeveloped

AntibodyproducingcellswerethereaftercalledBcells淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第8页TransferfoetallivercellsOriginofBcellsandorganofBcellmaturationNoMatureBcellsAfterbirth,developmentcontinuesinthebonemarrowNormalbonemarrowDefectivebonemarrowMatureBcellsinperipheryBcelldevelopmentstartsinthefoetalliver淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第9页起源：胎儿期—胎肝和骨髓出生后—骨髓两阶段:骨髓内成熟(抗原非依赖期)骨髓外成熟(抗原依赖期)淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第10页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第11页一、骨髓内成熟过程1、骨髓微环境和B细胞成熟2、B细胞成熟分期3、未成熟本身反应性B细胞阴性选择4、Ig基因重排淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第12页1、骨髓微环境和B细胞成熟B细胞成熟四阶段祖B细胞（proBcells）前B细胞（preBcells）未成熟B细胞（immatureBcells）成熟B细胞（matureBcells）淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第13页1、骨髓微环境和B细胞成熟骨髓基质细胞提供微环境VCAM-1SCFIL-7基质细胞VLA-4c-KitIL-7R祖B细胞淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第14页Earlypro-Bc-KitSCFVLA-4pro-BCytokinesandcell-cellcontactsateachstageofdifferentiationaredifferentStromalcellCAMVCAM-1淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第15页Earlypro-BIL-7RStromalcellLatepro-BPre-BIL-7Cytokinesandcell-cellcontactsateachstageofdifferentiationaredifferent淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第16页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第17页BonemarrowstromalcellMaturingBcells淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第18页BBStromalcell淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第19页2、B细胞成熟分期分期重链轻链表面标志祖B细胞(pro-B)（重链基因重排）μ胞质前B细胞(pre-B)（轻链基因重排）μ替换轻链类Ig未成熟B细胞(immature-B)（轻链基因重排、阴性选择）μκ或λｍIgM成熟B细胞(mature-B)μ+δκ或λｍIgMｍIgD淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第20页四阶段：祖B细胞前B细胞未成熟B细胞成熟B细胞主要事件：Ig基因重排阴性选择淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第21页3、阴性选择（negativeselection）发生于未成熟B细胞若mIgM与基质细胞上多价本身抗原结合，发生交联而致未成熟B细胞凋亡（apoptosis）若mIgM与单价可溶性本身抗原结合，引发本身反应性B细胞无能(anergy)经过阴性选择未成熟B细胞继续发育为成熟B细胞（表示mIgM和mIgD）淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第22页Negativeselection-ApoptosisImmatureBcellrecognisesMULTIVALENTselfAgBClonaldeletionbyapoptosisYYBImmatureB淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第23页YBYYYBAnergicBcellIgDnormalIgMlowImmatureBcellrecognisessolubleselfAgNocross-linkingYYBImmatureBIgMIgDIgDIgDNegativeselection-Anergy淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第24页YYYYYYMatureBcellexportedtotheperipheryYYIgDandIgMnormalIgMIgDIgDIgDIgDIgMIgMIgMImmatureBcelldoesn’trecogniseanyselfAgYYBImmatureBBBNegativeselection-MatureBcells淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第25页BindingtoselfmoleculesinthebonemarrowcanleadtothedeathorinactivationofimmatureBcells

淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第26页4、Ig基因重排（generearrangement）

Ig基因结构(胚系基因)κ链基因--2号染色体

λ链基因--22号染色体

H链基因--14号染色体轻链基因分为V、J、C三组基因片段重链基因分为V、D、J、C四组基因片段无功效，不表示淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第27页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第28页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第29页ThenumbersoffunctionalgenesegmentsfortheVregionsofhumanheavyandlightchains淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第30页Ig基因重排（Iggenerearrangement）

B细胞成熟过程中，Ig基因片段经重排后方能表示为功效性Ig重链基因重排轻链基因重排等位排斥和同种型排斥淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第31页VDJCDJVCDJVCDJVGermlineDH-JHjoiningVH-DHJHjoiningVJCVCJVGermlineVL-JLjoiningHeavychainrearrangementCVDJVHDHJH-CHjoiningVCJVLJL-CLjoiningLightchainrearrangement淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第32页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第33页DJ编码重链VDJ(V基因)VDJC淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第34页SplicingofIgMandIgDRNACm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3pA1VDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3VDJAAARNAcleavedandpolyadenylatedatpA2VDJCmIgMmRNARNAcleavedandpolyadenylatedatpA1AAAVDJCdIgDmRNACg1Cg3CdCmVDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3DNApA1pA2VDJTwotypesofmRNAcanbemadesimultaneouslyinthecellbydifferentialusageofalternativepolyadenylationsitesandsplicingoftheRNA淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第35页VJ(V基因)VJC编码轻链淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第36页等位排斥（allelicexclusion）Ig基因重排时，一对同源染色体上两个等位基因中只有一个能表示使得一个B细胞只能表示一个轻链和一个重链淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第37页同种型排斥（isotypicexclusion）一个B细胞中，κ链基因和λ链基因只有其中一个能够表示使得一个B细胞只能表示κ或λ链中一个淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第38页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第39页Ig基因重排机制淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第40页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第41页Ig基因重排机制重组识别信号序列和重组酶重组酶RAG1和RAG2识别信号序列RSS12/23标准与VDJ基因片段重组淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第42页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第43页Vλ7239Jλ7129DH71297129VH7239JH7239

RSS间隔序列相同基因片段之间不能发生重组只有RSS间隔序列不一样基因片段之间能发生重组12merRSS间隔序列基因片段与23merRSS间隔序列基因片段才有可能发生重组

Recognitionsignalsequences(RSS)and12/23Rule

淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第44页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第45页V7239D7129JV723972397129D7129J72397129VDJRAG1&RAG2and‘highmobilitygroupproteins’bindtotheRSSThetwoRAG1/RAG2complexesbindtoeachotherandbringtheVregionadjacenttotheDJregionTherecombinasecomplexmakessinglestrandednicksintheDNAThenicksare‘sealed’toformahairpinstructureattheendoftheVandDregionsTherecombinasecomplexremainsassociatedwiththebreakStepsofIggenerecombination淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第46页VDJ72397129Anumberofotherproteins,(Ku70:Ku80,XRCC4andDNAdependentproteinkinases)bindtothehairpinsandtheheptamerends.VDJThehairpinsattheendoftheVandDregionsareopened,andexonucleasesandtransferasesremoveoraddrandomnucleotidestothegapbetweentheVandDregionVDJ72397129DNAligaseIVjoinstheendsoftheVandDregiontoformthecodingjointandthetwoheptamerstoformthesignaljoint.StepsofIggenerecombination淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第47页Ig表示（成熟B）重链与轻链表示μ链和δ链κ链或γ链重链与轻链装配μ链和δ链分别与轻链配对，形成IgM和IgD（BCR）特异性相同，恒定区不一样淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第48页二、骨髓外成熟过程

成熟B细胞在外周碰到抗原，产生免疫应答，最终分化成为浆细胞和记忆细胞两个主要改变:体细胞高频突变Ig转类（同种型转换）淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第49页Bcellrecognisesnon-selfantigeninperiphery

Ig-secretingplasmacellDifferentiationintheperipheryYYYYYYYYYBYYYYYYYBYYYYYYYBMatureperipheralBcellYYYYYYYBmemorycell淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第50页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第51页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第52页1、体细胞高频突变

(somatichypermutation)首次免疫应答后期和再次免疫应答生发中心活化增殖B细胞轻链和重链V基因发生随机点突变抗原选择表示高亲和力IgB细胞被选择存活表示低亲和力IgB细胞凋亡抗体亲和力提升——抗体亲和力成熟（affinitymaturation）淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第53页BBBBBBBBMutationBBBBB淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第54页2、重链转类(classswitching)Ig转类（classswitching）同种型转换（isotypeswitching）B细胞受抗原刺激后，最先产生IgM，然后再转成产生其它类别Ig，这种现象称为Ig转类机制：转换重组，即VDJ基因片段与下游另一个C基因重组特点：IgFab不变，抗体特异性不变意义：IgFc改变使抗体效应机制发生改变，以适应毁灭病原菌需要淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第55页classswitchingCa2CeCg4Cg2Ca1Cg1Cg3CdCmCmCdCg3VDJSg3CmCdCg3VDJCg1Sg1Ca1Cg3VDJCa1Cg3VDJIgG3produced.SwitchfromIgMVDJCa1IgA1produced.SwitchfromIgG3VDJCa1IgA1produced.SwitchfromIgM淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第56页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第57页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第58页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第59页淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第60页三、Ig多样性产生机制多个V（D）J基因片段重组多样性（VDJ、VJ随机重组）连接多样性（连接不准确性、N区多样性）N区插入Ig重链基因重排时，在V-D之间和D-J之间额外加入新核苷酸，这些核苷酸序列不是依赖模板而加入，称为非模板区H、L链随机组合体细胞高频突变淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第61页JunctionalDiversity

–

NnucleotideadditionsVTC~GAAGDJATTA~TATerminaldeoxynucleotidyltransferase(TdT)addsnucleotidesrandomlytothePnucleotideendsofthesingle-strandedVandDsegmentDNACACTCCTTATTCTTGCAAVTC~GAAGDJATTA~TACACACCTTATTCTTGCAAComplementarybasesannealVDJDNApolymerasesfillinthegapswithcomplementarynucleotidesandDNAligaseIVjoinsthestrandsTC~GAAGATTA~TACACACCTTATTCTTGCAADJTA~TAExonucleasesnibblebackfreeendsVTC~GACACACCTTATTCTTGCAAVTCDTAGTT

ATATAGC淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第62页第一节T细胞成熟过程

胸腺微环境与T细胞成熟分期

T细胞胸腺内成熟过程淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第63页T淋巴细胞因在胸腺中分化成熟，所以称为胸腺依赖性淋巴细胞（thymus-dependentlymphocytes），简称T细胞淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第64页起源：胚胎期：卵黄囊、肝脏成人：骨髓发育:胸腺淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第65页胸腺微环境：培育细胞、胸腺上皮细胞、DC、MΦ胸腺激素、细胞因子胸腺细胞（thymocytes）——胸腺内发育中T细胞一、胸腺微环境与T细胞成熟分期骨髓胸腺皮质浅层皮质深层髓质淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第66页T细胞成熟分期T细胞胸腺内成熟四阶段：祖T细胞（proTcells）前T细胞（preTcells）未成熟T细胞（immatureTcells）成熟T细胞（matureTcells）淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第67页T细胞成熟分期分期TCRCD4/CD8CD3祖T细胞（ProTcell）TCR–CD4-CD8-DNCD3-前T细胞（PreTcell）TCRpTα:βCD4+CD8+DPCD3+未成熟T细胞（ImmatureTcell）TCRαβCD4+CD8+DPCD3+成熟T细胞（MatureTcell）TCRαβCD4+/CD8+SPCD3+淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第68页胸腺细胞三阶段:DN（doublenegativecells）：