淋巴細(xì)胞成熟與抗原受體基因的表達(dá)

1、淋巴細(xì)胞成熟與抗原受體基因的表達(dá)第1頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五免疫細(xì)胞（immunocytes）凡參與免疫應(yīng)答或與免疫應(yīng)答有關(guān)的細(xì)胞包括：淋巴細(xì)胞單核巨噬細(xì)胞抗原遞呈細(xì)胞粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、血小板等第2頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第3頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第4頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五淋巴細(xì)胞T淋巴細(xì)胞B淋巴細(xì)胞NK細(xì)胞免疫活性細(xì)胞 (immunocompetent cell，ICC)T、B細(xì)胞均有特異性抗原受體，接受抗原刺激后能發(fā)生活化、增殖和分化，產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答，故稱免疫活性

2、細(xì)胞第5頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第一節(jié) B細(xì)胞成熟過程 B cell maturation 骨髓內(nèi)成熟 骨髓外成熟第6頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五 B細(xì)胞因在骨髓（bone marrow）或禽類法氏囊（bursa of Fabricius）中分化成熟而得名，簡稱B細(xì)胞第7頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五The discovery of B cell immunity1957- Bruce Glick, Ohio State UniversityStudies on the function of the a lymp

3、hoid organ in the cloacal region of the chicken the bursa of Fabricius Bursectomy no apparent effectNone of the bursectomised chickens made anti-Salmonella antibodies Bursa was the organ where antibody producing cells developed Antibody producing cells were thereafter called B cells第8頁，共81頁，2022年，5月

4、20日，2點(diǎn)5分，星期五Transfer foetalliver cellsOrigin of B cells and organ of B cell maturation No MatureB cellsAfter birth, development continues in the bone marrowNormal bone marrowDefective bone marrowMature B cellsin peripheryB cell development starts in the foetal liver第9頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五起源：胎兒

5、期胎肝和骨髓出生后骨髓 兩階段: 骨髓內(nèi)成熟(抗原非依賴期)骨髓外成熟(抗原依賴期)第10頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第11頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五一、骨髓內(nèi)成熟過程1、骨髓微環(huán)境和B細(xì)胞成熟2、B細(xì)胞成熟的分期3、未成熟自身反應(yīng)性B細(xì)胞的陰性選擇4、Ig基因重排第12頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五1、骨髓微環(huán)境和B細(xì)胞成熟B細(xì)胞成熟四階段祖B細(xì)胞（pro B cells）前B細(xì)胞（pre B cells）未成熟B細(xì)胞（immature B cells）成熟B細(xì)胞（mature B cells）第13頁，共81頁，

6、2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五1、骨髓微環(huán)境和B細(xì)胞成熟骨髓基質(zhì)細(xì)胞提供微環(huán)境VCAM-1SCFIL-7基質(zhì)細(xì)胞VLA-4c-KitIL-7R祖B細(xì)胞第14頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Early pro-Bc-KitSCFVLA-4pro-BCytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation are differentStromal cellCAMVCAM-1第15頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Early pro-BIL-7RStromal cellLat

7、e pro-BPre-BIL-7Cytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation are different第16頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第17頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Bone marrow stromal cellMaturing B cells第18頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五BBStromal cell第19頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五2、B細(xì)胞成熟的分期分期重鏈輕鏈表面標(biāo)志祖B細(xì)胞(pro-B)

8、（重鏈基因重排）胞質(zhì)前B細(xì)胞(pre-B)（輕鏈基因重排）替代輕鏈類Ig未成熟B細(xì)胞(immature-B)（輕鏈基因重排、陰性選擇）或IgM成熟B細(xì)胞(mature-B)+或IgMIgD第20頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五四階段：祖B細(xì)胞前B細(xì)胞未成熟B細(xì)胞成熟B細(xì)胞主要事件：Ig基因重排陰性選擇第21頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五3、陰性選擇（negative selection）發(fā)生于未成熟B細(xì)胞若mIgM與基質(zhì)細(xì)胞上的多價自身抗原結(jié)合，發(fā)生交聯(lián)而致未成熟B細(xì)胞凋亡（apoptosis）若mIgM與單價可溶性自身抗原結(jié)合，引起自身反應(yīng)性B細(xì)

9、胞無能(anergy)通過陰性選擇的未成熟B細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育為成熟B細(xì)胞（表達(dá)mIgM和mIgD）第22頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Negative selection-ApoptosisImmature B cell recognisesMULTIVALENTself AgBClonal deletion by apoptosisYYBImmatureB第23頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五YBYYYBAnergic B cellIgD normal IgM lowImmature B cell recognisessoluble self AgN

10、o cross-linkingYYBImmatureBIgMIgDIgDIgDNegative selection-Anergy第24頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五YYYYYYMature B cellexported to theperipheryYYIgD and IgM normalIgMIgDIgDIgDIgDIgMIgMIgMImmature B cell doesnt recognise anyself AgYYBImmatureBBBNegative selection-Mature B cells第25頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期

11、五Binding to self molecules in the bone marrow can lead to the death or inactivation of immature B cells 第26頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五4、Ig基因重排（gene rearrangement） Ig的基因結(jié)構(gòu)(胚系基因)鏈基因- 2號染色體 鏈基因- 22號染色體 H鏈基因- 14號染色體 輕鏈基因分為V、J、C三組基因片段重鏈基因分為V、D、J、C四組基因片段無功能，不表達(dá)第27頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第28頁，共81頁，2022年

12、，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第29頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五The numbers of functional gene segments for the V regions of human heavy and light chains第30頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Ig的基因重排（Ig gene rearrangement） B細(xì)胞成熟過程中，Ig基因片段經(jīng)重排后方能表達(dá)為功能性的Ig重鏈基因重排輕鏈基因重排等位排斥和同種型排斥第31頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五VDJCDJVCDJVCDJVGermline

13、DH-JH joiningVH-DHJH joiningVJCVCJVGermlineVL-JL joiningHeavy chain rearrangementCVDJVHDHJH-CH joiningVCJVLJL-CLjoiningLight chain rearrangement第32頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第33頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五DJ編碼重鏈VDJ(V基因)VDJC第34頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Splicing of IgM and IgD RNACm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3

14、pA1VDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3VDJAAA RNA cleaved and polyadenylated at pA2VDJCmIgM mRNARNA cleaved and polyadenylated at pA1AAAVDJCdIgD mRNACg1Cg3CdCmVDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3DNApA1pA2VDJTwo types of mRNA can be made simultaneously in the cell by differential usage of alternative polyadenylation sites a

15、nd splicing of the RNA第35頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五VJ(V基因)VJC編碼輕鏈第36頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五等位排斥（allelic exclusion）Ig 基因重排時，一對同源染色體上的兩個等位基因中只有一個能表達(dá)使得一個B細(xì)胞只能表達(dá)一種輕鏈和一種重鏈第37頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五同種型排斥（isotypic exclusion）一個B細(xì)胞中，鏈基因和鏈基因只有其中的一種能夠表達(dá)使得一個B細(xì)胞只能表達(dá)或鏈中的一種第38頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第3

16、9頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五 Ig基因重排機(jī)制第40頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第41頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Ig 基因重排機(jī)制重組識別信號序列和重組酶重組酶RAG1和RAG2識別信號序列RSS12/23原則與VDJ基因片段重組第42頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第43頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五V7239J7129DH71297129VH7239JH7239 RSS間隔序列相同的基因片段之間不能發(fā)生重組 只有RSS間隔序列不同的基因片段之間能發(fā)生重組12mer

17、RSS間隔序列的基因片段與23merRSS間隔序列的基因片段才有可能發(fā)生重組Recognition signal sequences (RSS) and 12/23 Rule 第44頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第45頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五V7239D7129JV723972397129D7129J72397129VDJRAG1 & RAG 2 and high mobility group proteins bind to the RSSThe two RAG1/RAG 2 complexes bind to each other an

18、d bring the V region adjacent to the DJ regionThe recombinase complex makes single stranded nicks in the DNAThe nicks are sealed to form a hairpin structure at the end of the V and D regions The recombinase complex remains associated with the breakSteps of Ig gene recombination第46頁，共81頁，2022年，5月20日，

19、2點(diǎn)5分，星期五VDJ72397129A number of other proteins, (Ku70:Ku80, XRCC4 and DNA dependent protein kinases) bind to the hairpins and the heptamer ends. VDJThe hairpins at the end of the V and D regions are opened, and exonucleases and transferases remove or add random nucleotides to the gap between the V an

20、d D regionVDJ72397129DNA ligase IV joins the ends of the V and D region to form the coding joint and the two heptamers to form the signal joint.Steps of Ig gene recombination第47頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Ig的表達(dá)（成熟B）重鏈與輕鏈的表達(dá)鏈和鏈鏈或鏈重鏈與輕鏈的裝配鏈和鏈分別與輕鏈配對，形成IgM和IgD（BCR）特異性相同，恒定區(qū)不同第48頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星

21、期五二、骨髓外成熟過程 成熟B細(xì)胞在外周遇到抗原，產(chǎn)生免疫應(yīng)答，最終分化成為漿細(xì)胞和記憶細(xì)胞兩個主要變化:體細(xì)胞高頻突變Ig轉(zhuǎn)類（同種型轉(zhuǎn)換）第49頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五B cell recognisesnon-self antigenin periphery Ig-secreting plasma cellDifferentiation in the peripheryYYYYYYYYYBYYYYYYYBYYYYYYYBMature peripheralB cellYYYYYYYBmemory cell第50頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期

22、五第51頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第52頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五1、體細(xì)胞高頻突變(somatic hypermutation)初次免疫應(yīng)答后期和再次免疫應(yīng)答生發(fā)中心活化增殖的B細(xì)胞輕鏈和重鏈V基因發(fā)生隨機(jī)點(diǎn)突變抗原選擇表達(dá)高親和力Ig的B細(xì)胞被選擇存活表達(dá)低親和力Ig的B細(xì)胞凋亡抗體親和力提高抗體親和力成熟（affinity maturation）第53頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五BBBBBBBBMutation BBBBB第54頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五2、重鏈轉(zhuǎn)類(class

23、switching)Ig轉(zhuǎn)類（class switching） 同種型轉(zhuǎn)換（isotype switching）B細(xì)胞受抗原刺激后，最先產(chǎn)生IgM，然后再轉(zhuǎn)成產(chǎn)生其它類別的Ig，這種現(xiàn)象稱為Ig轉(zhuǎn)類機(jī)制：轉(zhuǎn)換重組，即VDJ基因片段與下游的另一個C基因重組特點(diǎn)：Ig Fab不變，抗體特異性不變意義：Ig Fc的改變使抗體效應(yīng)機(jī)制發(fā)生變化，以適應(yīng)消滅病原菌的需要第55頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五class switchingCa2CeCg4Cg2Ca1Cg1Cg3CdCmCmCdCg3VDJSg3CmCdCg3VDJCg1Sg1Ca1Cg3VDJCa1Cg3VDJIgG3

24、 produced.Switch from IgMVDJCa1IgA1 produced.Switch from IgG3VDJCa1IgA1 produced.Switch from IgM第56頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第57頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第58頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第59頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第60頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五三、Ig多樣性產(chǎn)生機(jī)制多個V（D）J基因片段重組多樣性（VDJ、VJ隨機(jī)重組）連接的多樣性（連接的不精確性、

25、N區(qū)多樣性）N區(qū)插入Ig重鏈基因重排時，在V-D之間和D-J之間額外加入新的核苷酸，這些核苷酸序列不是依賴模板而加入的，稱為非模板區(qū)H、L鏈的隨機(jī)組合體細(xì)胞高頻突變第61頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五Junctional DiversityN nucleotide additionsVTCGAAGDJATTATATerminal deoxynucleotidyl transferase (TdT) adds nucleotides randomly to the P nucleotide ends of the single-stranded V and D segme

26、nt DNACACTCCTTATTCTTGCAAVTCGAAGDJATTATACACACCTTATTCTTGCAA Complementary bases annealVDJDNA polymerases fill in the gaps with complementary nucleotides and DNA ligase IV joins the strandsTCGAAGATTATACACACCTTATTCTTGCAADJTATA Exonucleases nibble back free endsVTCGACACACCTTATTCTTGCAAVTCDTAGTT AT ATAG C第

27、62頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五第一節(jié) T細(xì)胞成熟過程 胸腺微環(huán)境與T細(xì)胞成熟分期 T細(xì)胞胸腺內(nèi)成熟過程第63頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五 T淋巴細(xì)胞因在胸腺中分化成熟，所以稱為胸腺依賴性淋巴細(xì)胞（thymus-dependent lymphocytes），簡稱T細(xì)胞第64頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五起源：胚胎期：卵黃囊、肝臟成人：骨髓發(fā)育:胸腺第65頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五胸腺微環(huán)境：哺育細(xì)胞、胸腺上皮細(xì)胞、DC、M胸腺激素、細(xì)胞因子胸腺細(xì)胞（thymocytes） 胸腺內(nèi)發(fā)育中的T細(xì)

28、胞一、胸腺微環(huán)境與T細(xì)胞成熟分期骨髓胸腺皮質(zhì)淺層皮質(zhì)深層髓質(zhì)第66頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五T細(xì)胞成熟分期T細(xì)胞胸腺內(nèi)成熟四階段：祖T細(xì)胞（pro T cells）前T細(xì)胞（pre T cells）未成熟T細(xì)胞（immature T cells）成熟T細(xì)胞（mature T cells）第67頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五T細(xì)胞成熟分期分期TCRCD4/CD8CD3祖T 細(xì)胞（Pro T cell）TCR CD4-CD8-DNCD3-前T 細(xì)胞（Pre T cell）TCR pT:CD4+CD8+DPCD3+未成熟T細(xì)胞（Immature T cell）TCR CD4+CD8+DPCD3+成熟T細(xì)胞（Mature T cell）TCRCD4+/CD8+SPCD3+第68頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)5分，星期五胸腺細(xì)胞三階段:DN（double negative cells）： CD4-CD8-DP（double positive cells）： CD4+CD8+SP（single positive cells）： CD