淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达文档资料

1、 免疫细胞（免疫细胞（immunocytes）凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞胞包括：包括：淋巴细胞淋巴细胞单核巨噬细胞单核巨噬细胞抗原递呈细胞抗原递呈细胞粒细胞、肥大细胞、血小板等粒细胞、肥大细胞、血小板等 淋巴细胞淋巴细胞t t淋巴细胞淋巴细胞b b淋巴细胞淋巴细胞nknk细胞细胞 免疫活性细胞免疫活性细胞 ( (immunocompetent cell，icc) )t t、b b细胞均有特异性抗原受体，接受抗原刺细胞均有特异性抗原受体，接受抗原刺激后能发生活化、增殖和分化，产生特异性激后能发生活化、增殖和分化，产生特异性免疫应答，故称免疫活性细胞免疫

2、应答，故称免疫活性细胞第一节第一节 b b细胞成熟过程细胞成熟过程 b cell maturation 骨髓内成熟骨髓内成熟 骨髓外成熟骨髓外成熟 b b细胞因在骨髓（细胞因在骨髓（b bone marrowone marrow）或）或禽类法氏囊（禽类法氏囊（b bursa of fabriciusursa of fabricius）中）中分化成熟而得名，简称分化成熟而得名，简称b b细胞细胞the discovery of b cell immunity1957- bruce glick, ohio state universitystudies on the function of the

3、 a lymphoid 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 cellstransfer f

4、oetalliver 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起源：起源：胎儿期胎儿期胎肝和骨髓胎肝和骨髓出生后出生后骨髓骨髓 两阶段两阶段: : 骨髓内成熟骨髓内成熟( (

5、抗原非依赖期抗原非依赖期) ) 骨髓外成熟骨髓外成熟( (抗原依赖期抗原依赖期) )一、骨髓内成熟过程一、骨髓内成熟过程1 1、骨髓微环境和、骨髓微环境和b b细胞成熟细胞成熟2 2、b b细胞成熟的分期细胞成熟的分期3 3、未成熟自身反应性、未成熟自身反应性b b细胞的阴性选择细胞的阴性选择4 4、igig基因重排基因重排1 1、骨髓微环境和、骨髓微环境和b b细胞成熟细胞成熟 b b细胞成熟四阶段细胞成熟四阶段祖祖b b细胞（细胞（pro b cellspro b cells）前前b b细胞（细胞（pre b cellspre b cells）未成熟未成熟b b细胞（细胞（immature

6、 b cellsimmature b cells）成熟成熟b b细胞（细胞（mature b cellsmature b cells）1 1、骨髓微环境和、骨髓微环境和b b细胞成熟细胞成熟 骨髓基质细胞提供微环境骨髓基质细胞提供微环境vcam-1scfil-7基质细胞基质细胞vla-4c-kitil-7r祖祖b b细胞细胞early pro-bc-kitscfvla-4pro-bcytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation are differentstromal cellcamvcam-1early pr

7、o-bil-7rstromal celllate pro-bpre-bil-7cytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation are differentbone marrow stromal cellmaturing b cellsbbstromal cell2、b细胞成熟的分期细胞成熟的分期分期分期重链重链轻链轻链表面标志表面标志祖祖b b细胞细胞(pro-b)(pro-b)（重链基因重排）（重链基因重排）胞质胞质前前b b细胞细胞(pre-b)(pre-b)（轻链基因重排）（轻链基因重排）替代轻替代轻链链类

8、类igig未成熟未成熟b b细胞细胞(immature-b)(immature-b)（轻链基因重排、阴性选择）（轻链基因重排、阴性选择）或或igmigm成熟成熟b b细胞细胞(mature-b)(mature-b)+或或igmigmigdigd四阶段：四阶段： 祖祖b b细胞细胞 前前b b细胞细胞 未成熟未成熟b b细胞细胞 成熟成熟b b细胞细胞主要事件：主要事件： igig基因重排基因重排 阴性选择阴性选择3、阴性选择、阴性选择（negative selection） 发生于未成熟发生于未成熟b b细胞细胞 若若migmmigm与基质细胞上的多价自身抗原结合，与基质细胞上的多价自身抗原结

9、合，发生交联而致未成熟发生交联而致未成熟b b细胞细胞凋亡凋亡（apoptosisapoptosis） 若若migmmigm与单价可溶性自身抗原结合，引起与单价可溶性自身抗原结合，引起自身反应性自身反应性b b细胞细胞无能无能(anergy)(anergy) 通过阴性选择的未成熟通过阴性选择的未成熟b b细胞继续发育为细胞继续发育为成熟成熟b b细胞细胞（表达（表达migmmigm和和migdmigd）negative selection-apoptosisimmature b cell recognisesmultivalentself agbclonal deletion by apopt

10、osisy ybimmaturebybyyybanergic b celligd normal igm lowimmature b cell recognisessoluble self agno cross-linkingyybimmaturebigmigdigdigdnegative selection-anergyyyyyyymature b cellexported to theperipheryyyigd and igm normaligmigdigdigdigdigmigmigmimmature b cell doesnt recognise anyself agyybimmatu

11、rebbbnegative selection-mature b cellsbinding to self molecules in the bone marrow can lead to the death or inactivation of immature b cells 4 4、igig基因重排基因重排（gene rearrangement） igig的基因结构的基因结构( (胚系基因胚系基因) )链基因链基因- 2- 2号染色体号染色体 链基因链基因- 22- 22号染色体号染色体 h h链基因链基因- 14- 14号染色体号染色体 轻链基因分为轻链基因分为v v、j j、c c三

12、组基因片段三组基因片段重链基因分为重链基因分为v v、d d、j j、c c四组基因片段四组基因片段无功能，不表达无功能，不表达the numbers of functional gene segments for the v regions of human heavy and light chains ig的基因重排（的基因重排（ig gene rearrangement） b细胞成熟过程中，细胞成熟过程中，ig基因片段经重排后基因片段经重排后方能表达为功能性的方能表达为功能性的ig 重链基因重排重链基因重排 轻链基因重排轻链基因重排 等位排斥和同种型排斥等位排斥和同种型排斥vdjcdjv

13、cd jvcd jvgermlinedh-jh joiningvh-dhjh joiningvjcvcjvgermlinevl-jl joiningheavy chain rearrangementcvd jvhdhjh-ch joiningvcjvljl-cljoininglight chain rearrangementdjdj编码重链编码重链vdjvdj(v(v基因基因) )vdjcvdjcsplicing of igm and igd rnacm1cm2cm3cm4cd1cd2cd3pa1vdjcm1cm2cm3cm4cd1cd2cd3vdjaaa rna cleaved and po

14、lyadenylated 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 and splicing of the rna vj(vvj(v基因基因) ) vjcvjc 编码轻链编码

15、轻链 等位排斥（等位排斥（allelic exclusion） ig 基因重排时，一对同源染色体上的两个等位基因重排时，一对同源染色体上的两个等位基因中只有一个能表达基因中只有一个能表达 使得一个使得一个b细胞只能表达一种轻链和一种重链细胞只能表达一种轻链和一种重链 同种型排斥（同种型排斥（isotypic exclusion） 一个一个b细胞中，细胞中，链基因和链基因和链基因只有其中的链基因只有其中的一种能够表达一种能够表达 使得一个使得一个b细胞只能表达细胞只能表达或或链中的一种链中的一种 ig ig基因重排机制基因重排机制 ig 基因重排机制基因重排机制 重组识别信号序列和重组酶重组识别

16、信号序列和重组酶 重组酶重组酶rag1和和rag2 识别信号序列识别信号序列rss 12/23原则与原则与vdj基因片段重组基因片段重组v7239j7129dh71297129vh7239jh7239 rssrss间隔序列相同的基因片段之间不能发生重组间隔序列相同的基因片段之间不能发生重组 只有只有rssrss间隔序列不同的基因片段之间能发生重组间隔序列不同的基因片段之间能发生重组12merrss12merrss间隔序列的基因片段与间隔序列的基因片段与23merrss23merrss间隔序列的基因间隔序列的基因片段才有可能发生重组片段才有可能发生重组recognition signal seq

17、uences (rss) and 12/23 rule v7239d7129jv723972397129d7129j72397129vdjrag1 & rag 2 and high mobility group proteins bind to the rssthe two rag1/rag 2 complexes bind to each other and bring the v region adjacent to the dj region the recombinase complex makes single stranded nicks in the dna the nicks

18、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 recombinationvdj72397129a number of other proteins, (ku70:ku80, xrcc4 and dna dependent protein kinases) bind to the hairpins and the heptamer ends. vdjt

19、he 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 and d regionvdj7 2397129dna 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.ste

20、ps of ig gene recombination ig的表达（成熟的表达（成熟b） 重链与轻链的表达重链与轻链的表达 链和链和链链 链或链或链链 重链与轻链的装配重链与轻链的装配 链和链和链分别与轻链配对，形成链分别与轻链配对，形成igmigm和和igdigd（bcrbcr） 特异性相同，恒定区不同特异性相同，恒定区不同二、骨髓外成熟过程二、骨髓外成熟过程 成熟成熟b细胞在外周遇到抗原，产细胞在外周遇到抗原，产生免疫应答，最终分化成为浆细胞和生免疫应答，最终分化成为浆细胞和记忆细胞记忆细胞两个主要变化两个主要变化: 体细胞高频突变体细胞高频突变 ig转类（同种型转换）转类（同种型转换）b

21、 cell recognisesnon-self antigenin periphery ig-secreting plasma celldifferentiation in the peripheryyyyyyyyyybyyyyyyybyyyyyyybmature peripheralb cellyyyyyyybmemory cell1、体细胞高频突变、体细胞高频突变(somatic hypermutation) 初次免疫应答后期和再次免疫应答初次免疫应答后期和再次免疫应答 生发中心活化增殖的生发中心活化增殖的b细胞细胞 轻链和重链轻链和重链v基因发生随机点突变基因发生随机点突变 抗原选择抗

22、原选择 表达高亲和力表达高亲和力ig的的b细胞被选择存活细胞被选择存活 表达低亲和力表达低亲和力ig的的b细胞凋亡细胞凋亡 抗体亲和力提高抗体亲和力提高抗体亲和力成熟（抗体亲和力成熟（affinity maturation）bbbbbbbbmutation bbbbb2、重链转类重链转类(class switching) igig转类（转类（class switchingclass switching） 同种型转换（同种型转换（isotype switchingisotype switching） b细胞受抗原刺激后，最先产生细胞受抗原刺激后，最先产生igm，然后再转，然后再转成产生其它类别的

23、成产生其它类别的ig，这种现象称为，这种现象称为ig转类转类 机制：转换重组，即机制：转换重组，即vdj基因片段与下游的另一基因片段与下游的另一个个c基因重组基因重组 特点：特点：ig fab不变，抗体特异性不变不变，抗体特异性不变 意义：意义：ig fc的改变使抗体效应机制发生变化，以的改变使抗体效应机制发生变化，以适应消灭病原菌的需要适应消灭病原菌的需要class switchingca2cecg4cg2ca1cg1cg3cdcmcmcdcg3vdjsg g3cmcdcg3vdjcg1sg g1ca1cg3vdjca1cg3vdjigg3 produced.switch from igmv

24、djca1iga1 produced.switch from igg3vdjca1iga1 produced.switch from igm三、三、ig多样性产生机制多样性产生机制 多个多个v v（d d）j j基因片段基因片段 重组多样性（重组多样性（vdjvdj、vjvj随机重组）随机重组） 连接的多样性（连接的不精确性、连接的多样性（连接的不精确性、n n区多样性）区多样性）n n区插入区插入 igig重链基因重排时，在重链基因重排时，在v-dv-d之间和之间和d-jd-j之间额外加入新的之间额外加入新的核苷酸，这些核苷酸序列不是依赖模板而加入的，称为核苷酸，这些核苷酸序列不是依赖模板而

25、加入的，称为非模板区非模板区 h h、l l链的随机组合链的随机组合 体细胞高频突变体细胞高频突变junctional diversity n nucleotide additionsvtcgaagd jattataterminal deoxynucleotidyl transferase (tdt) adds nucleotides randomly to the p nucleotide ends of the single-stranded v and d segment dnacactccttattcttgcaavtcgaagd jattatacacaccttattcttgcaa co

26、mplementary bases annealvd jdna polymerases fill in the gaps with complementary nucleotides and dna ligase iv joins the strandstcgaagattatacacaccttattcttgcaad jtata exonucleases nibble back free endsvtcgacacaccttattcttgcaavtcdtagtt at atag c第一节第一节 t细胞成熟过程细胞成熟过程 胸腺微环境与胸腺微环境与t细胞成熟分期细胞成熟分期 t细胞胸腺内成熟过程细胞

27、胸腺内成熟过程 t淋巴细胞因在胸腺中分化成熟，所以称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（为胸腺依赖性淋巴细胞（thymus-dependent lymphocytes），简称），简称t细胞细胞起源：起源： 胚胎期：卵黄囊、肝脏胚胎期：卵黄囊、肝脏 成人：骨髓成人：骨髓发育发育: 胸腺胸腺胸腺微环境：胸腺微环境： 哺育细胞、胸腺上皮细胞、哺育细胞、胸腺上皮细胞、dc、m 胸腺激素、细胞因子胸腺激素、细胞因子 胸腺细胞（胸腺细胞（thymocytes） 胸腺内发育中的胸腺内发育中的t细胞细胞一、胸腺微环境与一、胸腺微环境与t细胞成熟分期细胞成熟分期骨髓骨髓胸腺胸腺皮质浅层皮质浅

28、层皮质深层皮质深层髓质髓质t细胞成熟分期细胞成熟分期 t t细胞胸腺内成熟四阶段：细胞胸腺内成熟四阶段：祖祖t t细胞（细胞（pro t cellspro t cells）前前t t细胞（细胞（pre t cellspre t cells）未成熟未成熟t t细胞（细胞（immature t cellsimmature t cells）成熟成熟t t细胞（细胞（mature t cellsmature t cells）t细胞成熟分期细胞成熟分期分期分期tcrcd4/cd8cd3祖祖t 细胞细胞（pro t cell）tcr cd4-cd8-dncd3-前前t 细胞细胞（pre t cell）tcr pt:cd4+cd8+dpcd3+未成熟未成熟t细胞细胞（immature t cell）tcr cd4+cd8+dpcd3+成熟成熟t细胞细胞（mature t cell）tcrcd4+/cd8+spcd3+胸腺细胞三阶段胸腺细胞三阶段: dn（double negative cells）： cd4-cd8- dp（double positive cells）： cd4+cd8+ sp（single positive cells）