淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达

淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达第1页，共81页，2023年，2月20日，星期二免疫细胞（immunocytes）凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞包括：淋巴细胞单核巨噬细胞抗原递呈细胞粒细胞、肥大细胞、血小板等第2页，共81页，2023年，2月20日，星期二第3页，共81页，2023年，2月20日，星期二第4页，共81页，2023年，2月20日，星期二淋巴细胞T淋巴细胞B淋巴细胞NK细胞免疫活性细胞

(immunocompetentcell，ICC)T、B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，产生特异性免疫应答，故称免疫活性细胞第5页，共81页，2023年，2月20日，星期二第一节B细胞成熟过程

Bcellmaturation骨髓内成熟骨髓外成熟第6页，共81页，2023年，2月20日，星期二

B细胞因在骨髓（bonemarrow）或禽类法氏囊（bursaofFabricius）中分化成熟而得名，简称B细胞第7页，共81页，2023年，2月20日，星期二ThediscoveryofBcellimmunity1957-BruceGlick,OhioStateUniversityStudiesonthefunctionofthealymphoidorganinthecloacalregionofthechickenthebursaofFabricius

Bursectomy–noapparenteffectNoneofthebursectomisedchickensmadeanti-Salmonellaantibodies

Bursawastheorganwhereantibodyproducingcellsdeveloped

AntibodyproducingcellswerethereaftercalledBcells第8页，共81页，2023年，2月20日，星期二TransferfoetallivercellsOriginofBcellsandorganofBcellmaturationNoMatureBcellsAfterbirth,developmentcontinuesinthebonemarrowNormalbonemarrowDefectivebonemarrowMatureBcellsinperipheryBcelldevelopmentstartsinthefoetalliver第9页，共81页，2023年，2月20日，星期二起源：胎儿期—胎肝和骨髓出生后—骨髓两阶段:骨髓内成熟(抗原非依赖期)骨髓外成熟(抗原依赖期)第10页，共81页，2023年，2月20日，星期二第11页，共81页，2023年，2月20日，星期二一、骨髓内成熟过程1、骨髓微环境和B细胞成熟2、B细胞成熟的分期3、未成熟自身反应性B细胞的阴性选择4、Ig基因重排第12页，共81页，2023年，2月20日，星期二1、骨髓微环境和B细胞成熟B细胞成熟四阶段祖B细胞（proBcells）前B细胞（preBcells）未成熟B细胞（immatureBcells）成熟B细胞（matureBcells）第13页，共81页，2023年，2月20日，星期二1、骨髓微环境和B细胞成熟骨髓基质细胞提供微环境VCAM-1SCFIL-7基质细胞VLA-4c-KitIL-7R祖B细胞第14页，共81页，2023年，2月20日，星期二Earlypro-Bc-KitSCFVLA-4pro-BCytokinesandcell-cellcontactsateachstageofdifferentiationaredifferentStromalcellCAMVCAM-1第15页，共81页，2023年，2月20日，星期二Earlypro-BIL-7RStromalcellLatepro-BPre-BIL-7Cytokinesandcell-cellcontactsateachstageofdifferentiationaredifferent第16页，共81页，2023年，2月20日，星期二第17页，共81页，2023年，2月20日，星期二BonemarrowstromalcellMaturingBcells第18页，共81页，2023年，2月20日，星期二BBStromalcell第19页，共81页，2023年，2月20日，星期二2、B细胞成熟的分期分期重链轻链表面标志祖B细胞(pro-B)（重链基因重排）μ胞质前B细胞(pre-B)（轻链基因重排）μ替代轻链类Ig未成熟B细胞(immature-B)（轻链基因重排、阴性选择）μκ或λｍIgM成熟B细胞(mature-B)μ+δκ或λｍIgMｍIgD第20页，共81页，2023年，2月20日，星期二四阶段：祖B细胞前B细胞未成熟B细胞成熟B细胞主要事件：Ig基因重排阴性选择第21页，共81页，2023年，2月20日，星期二3、阴性选择（negativeselection）发生于未成熟B细胞若mIgM与基质细胞上的多价自身抗原结合，发生交联而致未成熟B细胞凋亡（apoptosis）若mIgM与单价可溶性自身抗原结合，引起自身反应性B细胞无能(anergy)通过阴性选择的未成熟B细胞继续发育为成熟B细胞（表达mIgM和mIgD）第22页，共81页，2023年，2月20日，星期二Negativeselection-ApoptosisImmatureBcellrecognisesMULTIVALENTselfAgBClonaldeletionbyapoptosisYYBImmatureB第23页，共81页，2023年，2月20日，星期二YBYYYBAnergicBcellIgDnormalIgMlowImmatureBcellrecognisessolubleselfAgNocross-linkingYYBImmatureBIgMIgDIgDIgDNegativeselection-Anergy第24页，共81页，2023年，2月20日，星期二YYYYYYMatureBcellexportedtotheperipheryYYIgDandIgMnormalIgMIgDIgDIgDIgDIgMIgMIgMImmatureBcelldoesn’trecogniseanyselfAgYYBImmatureBBBNegativeselection-MatureBcells第25页，共81页，2023年，2月20日，星期二BindingtoselfmoleculesinthebonemarrowcanleadtothedeathorinactivationofimmatureBcells

第26页，共81页，2023年，2月20日，星期二4、Ig基因重排（generearrangement）

Ig的基因结构(胚系基因)κ链基因--2号染色体

λ链基因--22号染色体

H链基因--14号染色体轻链基因分为V、J、C三组基因片段重链基因分为V、D、J、C四组基因片段无功能，不表达第27页，共81页，2023年，2月20日，星期二第28页，共81页，2023年，2月20日，星期二第29页，共81页，2023年，2月20日，星期二ThenumbersoffunctionalgenesegmentsfortheVregionsofhumanheavyandlightchains第30页，共81页，2023年，2月20日，星期二Ig的基因重排（Iggenerearrangement）

B细胞成熟过程中，Ig基因片段经重排后方能表达为功能性的Ig重链基因重排轻链基因重排等位排斥和同种型排斥第31页，共81页，2023年，2月20日，星期二VDJCDJVCDJVCDJVGermlineDH-JHjoiningVH-DHJHjoiningVJCVCJVGermlineVL-JLjoiningHeavychainrearrangementCVDJVHDHJH-CHjoiningVCJVLJL-CLjoiningLightchainrearrangement第32页，共81页，2023年，2月20日，星期二第33页，共81页，2023年，2月20日，星期二DJ编码重链VDJ(V基因)VDJC第34页，共81页，2023年，2月20日，星期二SplicingofIgMandIgDRNACm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3pA1VDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3VDJAAARNAcleavedandpolyadenylatedatpA2VDJCmIgMmRNARNAcleavedandpolyadenylatedatpA1AAAVDJCdIgDmRNACg1Cg3CdCmVDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3DNApA1pA2VDJTwotypesofmRNAcanbemadesimultaneouslyinthecellbydifferentialusageofalternativepolyadenylationsitesandsplicingoftheRNA第35页，共81页，2023年，2月20日，星期二VJ(V基因)VJC编码轻链第36页，共81页，2023年，2月20日，星期二等位排斥（allelicexclusion）Ig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使得一个B细胞只能表达一种轻链和一种重链第37页，共81页，2023年，2月20日，星期二同种型排斥（isotypicexclusion）一个B细胞中，κ链基因和λ链基因只有其中的一种能够表达使得一个B细胞只能表达κ或λ链中的一种第38页，共81页，2023年，2月20日，星期二第39页，共81页，2023年，2月20日，星期二Ig基因重排机制第40页，共81页，2023年，2月20日，星期二第41页，共81页，2023年，2月20日，星期二Ig基因重排机制重组识别信号序列和重组酶重组酶RAG1和RAG2识别信号序列RSS12/23原则与VDJ基因片段重组第42页，共81页，2023年，2月20日，星期二第43页，共81页，2023年，2月20日，星期二Vλ7239Jλ7129DH71297129VH7239JH7239

RSS间隔序列相同的基因片段之间不能发生重组只有RSS间隔序列不同的基因片段之间能发生重组12merRSS间隔序列的基因片段与23merRSS间隔序列的基因片段才有可能发生重组Recognitionsignalsequences(RSS)and12/23Rule

第44页，共81页，2023年，2月20日，星期二第45页，共81页，2023年，2月20日，星期二V7239D7129JV723972397129D7129J72397129VDJRAG1&RAG2and‘highmobilitygroupproteins’bindtotheRSSThetwoRAG1/RAG2complexesbindtoeachotherandbringtheVregionadjacenttotheDJregionTherecombinasecomplexmakessinglestrandednicksintheDNAThenicksare‘sealed’toformahairpinstructureattheendoftheVandDregionsTherecombinasecomplexremainsassociatedwiththebreakStepsofIggenerecombination第46页，共81页，2023年，2月20日，星期二VDJ72397129Anumberofotherproteins,(Ku70:Ku80,XRCC4andDNAdependentproteinkinases)bindtothehairpinsandtheheptamerends.VDJThehairpinsattheendoftheVandDregionsareopened,andexonucleasesandtransferasesremoveoraddrandomnucleotidestothegapbetweentheVandDregionVDJ72397129DNAligaseIVjoinstheendsoftheVandDregiontoformthecodingjointandthetwoheptamerstoformthesignaljoint.StepsofIggenerecombination第47页，共81页，2023年，2月20日，星期二Ig的表达（成熟B）重链与轻链的表达μ链和δ链κ链或γ链重链与轻链的装配μ链和δ链分别与轻链配对，形成IgM和IgD（BCR）特异性相同，恒定区不同第48页，共81页，2023年，2月20日，星期二二、骨髓外成熟过程成熟B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记忆细胞两个主要变化:体细胞高频突变Ig转类（同种型转换）第49页，共81页，2023年，2月20日，星期二Bcellrecognisesnon-selfantigeninperiphery

Ig-secretingplasmacellDifferentiationintheperipheryYYYYYYYYYBYYYYYYYBYYYYYYYBMatureperipheralBcellYYYYYYYBmemorycell第50页，共81页，2023年，2月20日，星期二第51页，共81页，2023年，2月20日，星期二第52页，共81页，2023年，2月20日，星期二1、体细胞高频突变

(somatichypermutation)初次免疫应答后期和再次免疫应答生发中心活化增殖的B细胞轻链和重链V基因发生随机点突变抗原选择表达高亲和力Ig的B细胞被选择存活表达低亲和力Ig的B细胞凋亡抗体亲和力提高——抗体亲和力成熟（affinitymaturation）第53页，共81页，2023年，2月20日，星期二BBBBBBBBMutationBBBBB第54页，共81页，2023年，2月20日，星期二2、重链转类(classswitching)Ig转类（classswitching）同种型转换（isotypeswitching）B细胞受抗原刺激后，最先产生IgM，然后再转成产生其它类别的Ig，这种现象称为Ig转类机制：转换重组，即VDJ基因片段与下游的另一个C基因重组特点：IgFab不变，抗体特异性不变意义：IgFc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第55页，共81页，2023年，2月20日，星期二classswitchingCa2CeCg4Cg2Ca1Cg1Cg3CdCmCmCdCg3VDJSg3CmCdCg3VDJCg1Sg1Ca1Cg3VDJCa1Cg3VDJIgG3produced.SwitchfromIgMVDJCa1IgA1produced.SwitchfromIgG3VDJCa1IgA1produced.SwitchfromIgM第56页，共81页，2023年，2月20日，星期二第57页，共81页，2023年，2月20日，星期二第58页，共81页，2023年，2月20日，星期二第59页，共81页，2023年，2月20日，星期二第60页，共81页，2023年，2月20日，星期二三、Ig多样性产生机制多个V（D）J基因片段重组多样性（VDJ、VJ随机重组）连接的多样性（连接的不精确性、N区多样性）N区插入Ig重链基因重排时，在V-D之间和D-J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，称为非模板区H、L链的随机组合体细胞高频突变第61页，共81页，2023年，2月20日，星期二JunctionalDiversity

–

NnucleotideadditionsVTC~GAAGDJATTA~TATerminaldeoxynucleotidyltransferase(TdT)addsnucleotidesrandomlytothePnucleotideendsofthesingle-strandedVandDsegmentDNACACTCCTTATTCTTGCAAVTC~GAAGDJATTA~TACACACCTTATTCTTGCAAComplementarybasesannealVDJDNApolymerasesfillinthegapswithcomplementarynucleotidesandDNAligaseIVjoinsthestrandsTC~GAAGATTA~TACACACCTTATTCTTGCAADJTA~TAExonucleasesnibblebackfreeendsVTC~GACACACCTTATTCTTGCAAVTCDTAGTT

ATATAGC第62页，共81页，2023年，2月20日，星期二第一节T细胞成熟过程胸腺微环境与T细胞成熟分期

T细胞胸腺内成熟过程第63页，共81页，2023年，2月20日，星期二

T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（thymus-dependentlymphocytes），简称T细胞第64页，共81页，2023年，2月20日，星期二起源：胚胎期：卵黄囊、肝脏成人：骨髓发育:胸腺第65页，共81页，2023年，2月20日，星期二胸腺微环境：哺育细胞、胸腺上皮细胞、DC、MΦ胸腺激素、细胞因子胸腺细胞（thymocytes）——胸腺内发育中的T细胞一、胸腺微环境与T细胞成熟分期骨髓胸腺皮质浅层皮质深层髓质第66页，共81页，2023年，2月20日，星期二T细胞成熟分期T细胞胸腺内成熟四阶段：祖T细胞（proTcells）前T细胞（preTcells）未成熟T细胞（immatureTcells）成熟T细胞（matureTcells）第67页，共81页，2023年，2月20日，星期二T细胞成熟分期分期TCRCD4/CD8CD3祖T细胞（ProTcell）TCR–CD4-CD8-DNCD3-前T细胞（PreTcell）TCRpTα:βCD4+CD8+DPCD3+未成熟T细胞（ImmatureTcell）TCRαβCD4+CD8+DPCD3+成熟T细胞（MatureTcell）TCRαβCD4+/CD8+SPCD3+第68页，共81页，2023年，2月20日，星期二胸腺细胞三阶段:DN（doublenegativecells）：

CD4-CD8-DP（doublepositivecells）：

CD4+CD8+SP（singlepositivecells）：