抗體基因重排及細(xì)胞發(fā)育

抗體基因重排及細(xì)胞發(fā)育第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日獲得性免疫系統(tǒng)的“五項(xiàng)基本原則”2Oneclone，onereceptor3Clonalselectionandexpansion4Clonaldeletionandself-tolerance1Lymphocytesandlymphoidorgans5Antigenprocessingandpresentation（MHC）第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日ThreeTopicsDiversitySpecificityMemoryAdaptiveImmunityThreeRepresentatives

MHCAntibodiesTCRs第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日7-1ImmunoglobulinandAntibody(抗體分子與免疫球蛋白）第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日a1a2bg白蛋白球蛋白（c）（a）（b）對(duì)健康人用疫苗進(jìn)行主動(dòng)免疫，免疫前（a）和免疫后10天（b）分別采血并對(duì)血清蛋白進(jìn)行凝膠電泳分析。免疫前血清中的g球蛋白條帶較寬，免疫之后則相對(duì)集中。Bruton氏病患者血清蛋白中的g

球蛋白條帶缺失（c）。DiversityofAb(抗體分子的多樣性)第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日Diversity-DifferentClassesandSubclassesIgMIgmIgGIggIgAIgaIgEIgeIgDIgdDiversity-DifferentSequencesandSpecificity第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日

0102030405060708090100110120130140150160170180190200210220

5040

302010

0CDR1CDR2CDR3

抗體分子的多樣性Igl鏈的氨基酸序列酸殘基的變異率相應(yīng)位置上氨基對(duì)來自不同B細(xì)胞克隆的Ig輕鏈氨基酸序列進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)V區(qū)的變化主要集中在3個(gè)分別由6－10個(gè)氨基酸殘基組成的狹小區(qū)域內(nèi)。這3個(gè)區(qū)又被稱作高可變區(qū)或互補(bǔ)決定區(qū)（CDR），參與抗原結(jié)合部位的組成。第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日7-2BasicStructureofAbMolecules

抗體分子的基本結(jié)構(gòu)第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日IgG分子由兩條H鏈和兩條L鏈共價(jià)結(jié)合而成。輕鏈包括VL和CL兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，重鏈含有1個(gè)VH和3個(gè)CH

結(jié)構(gòu)域。VH和VL共同組成抗原結(jié)合部位。Ig分子中線對(duì)稱，具有兩個(gè)相同的抗原結(jié)合部位。第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日胃蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab′)2Fab

抗體分子的酶切片段木瓜蛋白酶作用于IgG分子重鏈間二硫鍵的N端側(cè)，將其裂解為Fab段和Fc段。胃蛋白酶則切在該二硫鍵之C端側(cè)，產(chǎn)生F(ab’)2和pFc段。第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日RodneyPorter1917-1985NobelPrizein1972GeraldEdelman1929--NobelPrizein1972第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日

0102030405060708090100110120130140150160170180190200210220

5040302010

0CDR1CDR2CDR3

抗體分子的多樣性酸殘基的變異率相應(yīng)位置上氨基DiversityandSpecificity第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日

COOHCDR3HV4NH2CDR1CDR2抗體分子的抗原結(jié)合部位第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日抗原B細(xì)胞表位

抗體CDR表位AbAg第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日“Ig-likeDomain(Ig樣結(jié)構(gòu)域)”第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日IgSuperfamily-S-S-CL-S-S-CL-S-S--S-S-CL-S-S-CL-S-S--S-S-CL-S-S-CL-S-S--S-S--S-S--S-S--S-S-CL-S-S-CL--S-S---S-S-V-S-S-V-S-S-CL-S-S-CL--S-S---S-S-V-S-S-V-S-S-CL-S-S-CL-S-S--S-S-V-S-S-V-S-S--S-S--S-S--S-S-CLCL-S--S--S-S--S-S--S-S-CLCL-S--S-

免疫球蛋白超家族-S-S-V-S-S-V-S-S-C2C2-S-S--S-S-C2-S-S-C2-S-S-C2-S-S-C2-S-S-V-S-S--S-S-V-S-S--S-S-C2-S-S-V-S-S-V-S-S-V-S-S-VC2C2-S-S--S-S-C2C2-S-S--S-S-C2C2-S-S--S-S-C2-S-S-C2C2-S-S--S-S-C2C2C2C2C2C2C2-S-S--S-S--S-S--S-S--S-S--S-S--S-S-CD2LAF-3CD3CD4CD8VCAM-1ICAM-1ICAM-2Ig受體gdeMHC-IMHC-IIb2m免疫球蛋白（IgM）TCRIga/bIg分子超家族的成員多數(shù)為細(xì)胞膜表面分子。圖中顯示的是Ig分子超家族的一些主要成員及其分子結(jié)構(gòu)。第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日7-3五類抗體分子的主要特點(diǎn)IgMIgmIgGIggIgAIgaIgEIgeIgDIgd第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日IgG

分子的四種亞型IgG1IgG4IgG3IgG2

g1，g2，g3和g4等Igg

鏈分別參與組成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的鉸鏈區(qū)最長，IgG2鉸鏈區(qū)較短。四種亞類的IgG分子在血清中的濃度不同，所發(fā)揮的生物學(xué)特性亦不相同。第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日IgMJ鏈IgM

抗體結(jié)構(gòu)分泌型IgM膜型IgMsIgM

IgaIgbIgaIgb第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日

IgE分子的結(jié)構(gòu)第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日

IgD分子的結(jié)構(gòu)第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日J(rèn)鏈分泌鏈IgAdimer第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日GODGenerationofDiversity7-4IgandTCRGeneRearrangement第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日外顯子1內(nèi)含子RNA轉(zhuǎn)錄本mRNA

蛋白質(zhì)多肽鏈基因1基因2基因3基因4外顯子2外顯子4外顯子3內(nèi)含子內(nèi)含子

染色體DNA

完整基因基因的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄與翻譯第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日V3VnJ1J2J3J4V1V2CJ5前B細(xì)胞DNAV1V2V3VnJ3J1J2J4CJ5基因重排J5CRNA剪切V2J4VLCLV1V2J4CJ5成熟B細(xì)胞DNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄本V1V2J4CJ5J4V2CmRNA第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日LVHCm1.胚系基因2.基因重排3.重排基因4.RNA轉(zhuǎn)錄本5.mRNA剪切6.成熟mRNA7.Igm前體多肽V1

V2V3Vn

D1D2

D3Dn

J1J2J3J4Cm

Cd

CgCe

CaV1

V2D2

J3J4CmCd

CgCe

CaV1V2D2J3J4CmCdCgCe

CaV2D2J3J4CmCdV2D2J3CmCdV2D2J3

CdCmJ4J4V2D2J3CmV2D2J3CdLVHCd

Ig重鏈基因重排

第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日SusumuTonegamaNobelPrize1987第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日7-4 Ig基因及其重排VVVVVVVVJJJJJK

著絲粒

VVVV

VVVPREB1VVJ1L1J2L2J3L3J4L4J5L5J6L6J7L7IGLL1IGLL2IGLL3VVDDDDVVDDDDJJJJMDG3G1EP1A1GPG2G4E1A295個(gè)IGHV23個(gè)IGHD9個(gè)IGHD9個(gè)IGHJ11個(gè)IGHC900kb240Kb22Kb35Kb300Kb免疫球蛋白

基因結(jié)構(gòu)

IGH（位于染色體14q32）

IGK（位于染色體2p12-p11）

>1.85Mb0.85Mb多于90個(gè)IGKV5個(gè)IGKJ

IGKC11個(gè)IGKVorphonsIGL（位于染色體22q11）

60個(gè)IGLV

800Kb14Kb60Kb670Kb30Kb150Kb7個(gè)IGLJ與

7個(gè)IGLC交替排列3個(gè)IGLL基因座第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日IGH基因群包括95個(gè)V（50個(gè)是功能基因）、32個(gè)D、6個(gè)J以及以及9個(gè)C基因片段。其中23個(gè)D片段位于V片段之間。IGHC基因按照如下順序排列：IGHM、IGHD、IGHG3、IGHG1、IGHA1、IGHG2、IGHG4、IGHE、IGHA2。IGL基因組包括60個(gè)V（30個(gè)是功能基因，20個(gè)為假基因）、7個(gè)J基因片段和7個(gè)C區(qū)基因（3個(gè)假基因）。人IGK基因群包括70個(gè)V（約半數(shù)為假基因）、5個(gè)J基因片段和1個(gè)C區(qū)基因。第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日7核苷酸CACAGTGACAAAAACC12V23VCACAGTGGGTTTTTGT23V121223J12J23JD

Ig基因的重信號(hào)序列IGKIGLIGH9核苷酸9核苷酸7核苷酸V、D和J基因片段兩端的重組信號(hào)序列按圖中所示方式組成，以保證V、（D）、J之間的正確重排。第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日Ig

基因重排序列CCAAAAACAGGTTTTTGTD4D3D23J1CACTGTGCTGACACD1D2J2J3C5'3'剪切12bp23bp一個(gè)IGHD（如IGHD2）和一個(gè)IGHJ（如IGHJ2）基因片段通過其兩側(cè)的23bp-RSS和12bp-RSS被拉攏在一起。它們之間的DNA片段形成環(huán)狀并被剪除，IGHD2和IGHJ2之間被修復(fù)酶連接在一起。第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日HeavychaindiversitycreatedbyvariablerecombinationAATAGAGATAGAGATGAGGCGTACACTGGTGTAATACACTGGTGTAAGACACTGGTGTAAACCTGGTGTACCGTGTACGTGACGTTTGTACCCAspArgArgArgAsnAspAspAspTyrTyrTryTryTryGlyGlyGlyAsnSerSerTyrTyrTrpTrpGlySerTyrPheTyrSerThrJHVHDS107M603M167S107M603M167第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日LightchaindiversitycreatedbyvariablerecombinationCCCCCCTGGCCCTGGProTrpProteinRecombinedDNAGermlineDNACCCCCCTGGCCCCGGProArgCCCCCCTGGCCCCCGProPro第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日Generationofantibodydiversity1multiplegenesDNAV-regionproteins4mutation2variablerecombination3nucleotideadditionV1V3V4V2V5V6VnVmutationVVVJ1J2JnJ2VVJ1J2JnJ2nucleotidesIg基因的體細(xì)胞高頻突變與抗體分子的親和力成熟第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日7-5Classswitching5’3’LVH1LVHnDH1DH7DH13JH

5’

LVH1LVH201LVHnDH1DHDHJHCμCdCg3Cg1Cg2bCg2aCeCa

CμCdCg3Cg1Cg2bCg2aCeCa3’3’5’LVH1LVH200LVDJJHCμCdCg3Cg1Cg2bCg2aCeCa5’3’LVDJJHCμCd第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日Maturationoftheimmuneresponseandclass-switchingcmcdcg3VJCg3DVJDPrimarytranscriptV-D-JcmmRNAPrimarytranscriptV-D-JCg3mRNACmCdLostgenesIgMmaturationIgG第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日LVHCg

V2D2J3J4

CgV2D2J3CgV2D2J3CgV1

V2D2J3J4

CgCe

CaV2D2J3J4CmCd

CgV2D2J3Cg1.重排基因2.DNA再次重排3.RNA轉(zhuǎn)錄本4.mRNA剪切5.成熟mRNA6.Igg前體多肽V1

V2D2J3J4CmCdCgCe

Ca

Ig分子類別轉(zhuǎn)換的機(jī)理AB第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日抗體分子的類別轉(zhuǎn)換---DNA再次重排

VDJSm

IGHMSg

IGHGSe

IGHE

VDJSmSe

IGHE再次重排副產(chǎn)物再次重排IGH

基因+IL-4+CD40L重排IGH基因SgIGHGSmSeIGHM

類別轉(zhuǎn)換機(jī)制VDJ下游的IGHM、IGHD、IGHG等基因片段被剪除后，VDJ基因片段直接與IGHE相連，所產(chǎn)生的基因編碼IgE分子重鏈。第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日V-D-JdV-D-JmdPloyAPloyAV-D-JmIgDmRNAIgMmRNAPrimaryRNAtranscript抗體分子的類別轉(zhuǎn)換---RNA替代剪切第四十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日

LVDJCm2Cm3Cm4SM1M2DNAPolyAPolyAIgmsmRNAIgmmmRNA分泌型與膜型IgM的產(chǎn)生膜型

分泌型Ig重鏈C區(qū)基因的3端含有編碼疏水性跨膜區(qū)的兩個(gè)外顯子（M1、M2