抗体、基因重排及B细胞发育.ppt

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1、Antibody Molecules,Their Genes and B Cell Development,抗体分子、基因和 B 细胞发育,Chapter 7,获得性免疫系统的“五项基本原则”,2 One clone，one receptor,3 Clonal selection and expansion,4 Clonal deletion and self-tolerance,1 Lymphocytes and lymphoid organs,5 Antigen processing and presentation（MHC）,Three TopicsDiversitySpecificit

2、yMemory,Adaptive Immunity,Three Representatives MHCAntibodiesTCRs,7-1,Immunoglobulin and Antibody(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）。,Diversity of Ab(抗体分子的多样性),Diversity-Different Classes and Subclasses,IgM Igm,IgG I

3、gg,IgA Iga,IgE Ige,IgD Igd,Diversity-Different Sequences and Specificity,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610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。,7-2 Basic Structure of Ab Molecules 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

4、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。,Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972,Gerald Edelman 1929-Nobel Prize in 1972,Diversity and Specificity,COOH,CDR3,HV4,NH2,CDR1,CDR2,抗体分子的抗原结合部位,“Ig-like Domain(Ig样结构域)”,Ig Superfamily,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

5、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,IgM Igm,IgG Igg,IgA Iga,IgE Ige,IgD Igd,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,IgA dimer,GOD,Generation of Diversity,7-4,Susumu TonegamaNobel Prize 1987,7-4Ig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、、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。

7、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。,Heavy chain diversity created by variable recombination,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

8、,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,Generation of antibody diversity,Ig 基因的体细胞高频突变与抗体分子的亲和力成熟,7-5 Class switching,Maturation of the immune response and class-switching,cm,cd,cg3,V,J,Cg3,D,V,J,D,Pri

9、mary transcript,V-D-J,cm,mRNA,Primary transcript,V-D-J,Cg3,mRNA,Cm,Cd,Lost genes,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,Ploy A,Ploy A,V-D-J,m,IgD mRNA,IgM mRNA,Primary RNA transcript,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

10、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),Membrane and secreted IgM,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

11、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,k or l,k or l,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Pre-BCR表达于细胞的表面。Iga/b执行信号转导功能。,B祖细胞通过VLA-4和VCAM-1的结合粘附于骨髓基质细胞之表面，在SCF的诱导下开始表达IL-7R。骨髓基质细胞通过其所分泌的IL-7刺激B祖细胞继续分化成熟。,Mature B cells,Immature B cells,Pre-B cells,Pro-B cells,