Генетика різноманітності антиген-специфічних рецепторів

Теорії утворення різноманітності антитіл.
Селекційно-клональна теорія Бернета.
Теорія “Зародкового різноманіття”.
Теорія “Соматичного різноманіття”.
Теорія В. Дрейєра і Дж. Беннета.
Франк Бернет

В наш час вважають, що синтез імуноґлобулінів кодують певні генетичні сеґменти, які об’єднуються разом ще в геномі під час розвитку лімфоцита й утворюють функціональний ген.
Процес перерозподілу генних сеґментів у геномній ДНК називають реаранжуванням (від англ. rearrangment - реконструкція) генів імуноґлобулінів.

Методи дослідження генів імуноглобулінів і антиген-специфічних рецепторів.
Отримання мРНК важких і легких ланцюгів імуноґлобулінів.
Отримання кДНК генів антитіл.
Клонування ДНК виділених генів.
Молекулярна гібридизація.
Sausern blotting.

Дослідження С. Тонегави.
Досліджували та отримали мРНК важких і легких ланцюгів імуноґлобулінів та встановили приблизну кількість копій V-генів у хромосомі.
Визначили приблизну кількість Vλ- і Сλ-генів у клітинах мієломи мишей за допомогою методу молекулярної гібридизації.
Методом Sausern blotting встановили, що в зрілих клітинах V- і С-гени виявлялися в одному рестрикційному фрагменті, а в ембріональних клітинах – у різних.
Клонували гени λ-ланцюгів і виявили, що ділянки ДНК, яка кодує останні 13 амінокислот V-домену λ-ланцюгів, у зародкових V-генах немає. Загублений маленький фрагмент кодуючої послідовності ДНК було знайдено на відстані кількох тисяч пар нуклеотидів від кінця V-гена і перед С-геном і названо J-геном (від англ. joining – сполучний ген).

ОРГАНІЗАЦІЯ ГЕНІВ ІМУНОҐЛОБУЛІНІВ
Важкі й легкі ланцюги імуноглобулінів кодуються трьома локусами генів:
Двома локусами - κ і λ легких ланцюгів, які розташовані відповідно на 2-й на 22-й хромосомі.
Одним локусом Н важких ланцюгів, на 14-й хромосомі.

Локус генів важких ланцюгів утворений із чотирьох груп генетичних сегментів: V, D, J і C.
Локуси генів легких ланцюгів утворені трьома групами генетичних сегментів: V, J і С.

Організація генів імуноглобулінів людини.

Схема утворення легких ланцюгів імуноглобулінів із зародкової ДНК реаранжуванням генів.

Схема утворення легких (а) і важких (б) ланцюгів імуноглобулінів із зародкової ДНК реаранжуванням генів.

Переключення генів важких ланцюгів.
В ембріональних клітинах J-сегменти містяться лише перед Сμ-генним сегментом.
Тому внаслідок рекомбінації та об’єднання Vн, Dн і Jн-генних сегментів з Сμ-сегментом В-клітина спочатку експресує лише важкий ланцюг μ-типу і синтезує тільки ІgМ.
Переключення синтезу з імуноглобулінів класу М на всі інші типи імуноглобулінів здійснюється після перенесення V-D-J сегмента від Сμ-генного на інші Сн-генні сегменти внаслідок наступних рекомбінацій між послідовностями, які передують іншим ембріональним Сн-сегментам.

Переключення синтезу ІgМ та ІgD.
Комплекс, що складається з об'єднаних генних сегментів VDJ, може експресуватися з будь-яким із С-сегментів, однак спочатку перебудований комплекс VDJ розміщується поблизу Cμ- і Сδ-генних сегментів, чим і зумовлено те, що на поверхні наївних В-лімфоцитів експресуються ІgМ та ІgD.

Під час транскрипції утворюється первинна РНК, яка відповідає VDJСμСδ-гену, що включає екзони, здатні кодувати константну частину як М-, так і D-важкого ланцюга.
У процесі сплайсингу під час формування зрілої мРНК вирізаються ділянки гена, що кодують константну частину або μ-, або δ-ланцюга.
Цей процес називають альтернативним сплайсингом.
Альтернативний сплайсинг зумовлює одночасну експресію мембранних молекул ІgМ та ІgD однією клітиною.

Після експресії ІgМ та ІgD В-клітина може переключитися на синтез інших класів імуноглобулінів залежно від типу Сн-сегмента, з яким далі з’єднається VDJ-фрагмент.
Переключення на синтез антитіл іншого класу зумовлюється транслокацією фрагмента VDJ з положення 5' щодо генного сегмента Сμ в аналогічне положення щодо іншого генного сегмента константної частини важкого ланцюга.