免疫多样性产生的机制专家讲座

第一节免疫系统和免疫球蛋白第二节免疫球蛋白基因重组和体细胞突变第三节免疫球蛋白重链恒定区基因第四节T细胞抗原受体基因免疫多样性产生的机制专家讲座第1页第一节免疫系统和免疫球蛋白免疫多样性产生的机制专家讲座第2页一、免疫系统1、组成：免疫反应

互补系统体液免疫系统：针对细菌、胞外病毒和外来蛋白细胞免疫系统：破坏被病毒感染宿主细胞、某些寄生物和外来移植组织包括细胞淋巴细胞（lymphocyte）：造血干细胞经过对外来物质特异模受体识别抗原

B、T淋巴细胞巨噬细胞：组织特异，起源于骨髓干细胞吞噬大颗粒和细胞、抗原呈递细胞免疫多样性产生的机制专家讲座第3页2、B、T细胞（1）B细胞：◘bonemarrow中完成发育◘表示独特抗原膜结合受体-----一个抗体分子◘碰到抗原快速分裂成子代：

a)

记忆细胞：长寿表示与亲代细胞含有同一结合特征抗体b)

效应细胞：浆细胞，存活几天产生分泌型可溶性抗体◘B细胞受体单独识别抗原但需要TH细胞提供信号才能分泌抗体免疫多样性产生的机制专家讲座第4页（2）T细胞：

◘迁移到thymusgland中完成后期发育◘表示抗原特异膜受体－－T细胞受体异二聚体αβ或γδ两条蛋白链◘受与MHC结合抗原刺激激活分化成：记忆T细胞各种效应T细胞◘两种：T助细胞或TH细胞（helperTcell）激活后分泌淋巴因子激活B、Tc和吞噬细胞等T胞毒细胞或Tc细胞（cytotoxicTcell）监视病毒感染细胞、肿瘤和外来移植组织◘T细胞识别与MHC结合抗原

MHCmajorhistocompatibilitycomplex免疫多样性产生的机制专家讲座第5页（3）免疫反应分类◘体液免疫反应依赖于B细胞，由分泌抗体（Ig）来介导免疫多样性产生的机制专家讲座第6页◘细胞免疫反应免疫多样性产生的机制专家讲座第7页二、免疫球蛋白（Immunoglobulin

）可溶性血清糖蛋白－－－Ig1、结构：非共价键和二硫键连接轻、重链二者均含可变区或V区－－N端和恒定区或C区－－C端◘两大特点高度特异性、庞大多样性免疫多样性产生的机制专家讲座第8页L链（214aa）－－VL、CLκ和λ两种，对一个Ig唯一H链（426aa）－－VH、CH1、CH2、CH3恒定区序列有γ、α、μ、δ和ε五种类型VL和VH内有高变区－－真正抗原结合部位负责抗体分子反抗原识别互补决定区－－CDRIgG、IgA、IgM、IgD和IgE（人体）免疫多样性产生的机制专家讲座第9页第二节免疫球蛋白基因重组

和体细胞突变免疫多样性产生的机制专家讲座第10页

一、免疫球蛋白基因组织◘Ig基因有三个独立基因家族分别编码两个轻链（κ和λ）、一个重链（小鼠6、16和12号染色体）◘轻链基因家族组成：L、V、J、C四类基因片段L－－leadersegmentV－－variablesegmentJ－－jioningsegmentC－－constantsegment◘重链家族：L、V、D、J、C五类片段D－－diversitysegment高变区◘J和C之间有增强子◘种系中基因数目变动较大免疫多样性产生的机制专家讲座第11页FamilyVGenesCGenesManMouseManMouseLambda<3002>64Kappa<300~100011Heavy~300>100098人重链基因簇包含了全部组织重链基因信息（重链恒定区九种C片段、两个假基因）免疫多样性产生的机制专家讲座第12页λ家族V基因后跟伴随几个以J片段作为前导C基因免疫多样性产生的机制专家讲座第13页k家族（人和老鼠）组成：V基因（人<300、鼠～1000）、5个J（一个假基因）、1个C基因免疫多样性产生的机制专家讲座第14页二、免疫球蛋白基因形成过程中重组机制◘除淋巴细胞外，全部细胞免疫球蛋白基因簇结构都是相同－－种系结构◘骨髓干细胞在分化为成熟B淋巴细胞时出现免疫球蛋白基因体细胞重排◘即－－淋巴细胞中重组产生活性基因使免疫系统为基因组改变提供了广泛基础

－－抗体分子多样性免疫多样性产生的机制专家讲座第15页1、轻链基因V和J片段重组a）λ链重组◘每个C片段前有J跟随◘只发生一次重组在V和J-C之间(V和J重组)免疫多样性产生的机制专家讲座第16页b）κ链重组◘κ基因簇只有一个C◘V与C之间5个J（一个假基因）◘用到每个J都能够成为V外元终端◘整合J左边缺失掉右边拼接过程中作为内元免疫多样性产生的机制专家讲座第17页◘重链可变区由V和J基因及第三个D基因片段编码◘重链可变区重组有两个阶段D-J重组、VH和DJ重组2、重链基因V、D和J片段重组免疫多样性产生的机制专家讲座第18页◘全部V基因组织结构上很类似a）第一个外元编码信号序（用于膜黏附）b）第二个编码可变区本身主要部分c）其它部分由D片段（只对H家族）和一条J片段提供免疫多样性产生的机制专家讲座第19页◘一个指定B淋巴细胞产生λ、κ其中之一轻链同重链结合◘轻链中表现为同型性项斥（isotypicexclusion）往往只有κ链基因重组失败，才发动λ链基因重组◘抗体中大部分轻链是κ链，λ链往往占少部分人类有约60%轻链是κ链，约40%为λ链。老鼠有95%B细胞表示κ类型轻链◘单特异性－－单个B细胞只产生一个抗体基因◘淋巴细胞为二倍体－－H、κ和λ都有两个等位基因－－－重组表现为等位基因排斥（allelicexclusion）免疫多样性产生的机制专家讲座第20页3、重组分子机制◘利根川进（TonegawaS）1987Nobelprize1）重组位点◘轻重链重组包括相同机理（特异位点）◘V下游、J上游、D两侧存在保守重组信号序列（RSS）◘RSS:共同回文七核苷酸－－CACAGTG（与基因连接）固定长度间隔序列－－12bp或23bp共同富含A九核苷酸－－ACAAAAACC免疫多样性产生的机制专家讲座第21页◘轻链中：κ链V下游与J上游RSS方向相反(间隔序列12、23)◘D下游和J上游RSS也有一样关系（12、23）◘重链中：V下游与D上游RSS方向相反(间隔序列23、12)

λ链(间隔序列12、23)免疫多样性产生的机制专家讲座第22页2）重组机制◘包括链断裂和重接◘重组酶基因rag(recombinationactivatinggene)编码蛋白质RAG1和RAG2◘RAG1和RAG2识别RSS之间所形成二级结构◘重组只发生在间隔为12bp与23bp不一样RSS之间－－－12－23规则免疫多样性产生的机制专家讲座第23页VLLVVL9Nt9Nt12Nt23Nt7Nt7NtVJ

La)RAG1/RAG2识别二级结构◘不一样V片段与J-C重组（H链V与D、D与J-C）－－造成Ig多样性免疫多样性产生的机制专家讲座第24页b)RAG1/RAG2复合物切开七核苷酸与基因接头处一条链（3‘－OH、5’－P）c)基因片段末端形成发夹结构游离3’－OH攻击另一条链酯键（双链断裂）d)连接反应造成序列改变－插入、缺失（影响编码蛋白）免疫多样性产生的机制专家讲座第25页◘连接位点不一样－－造成Ig多样性免疫多样性产生的机制专家讲座第26页3)V基因只有和C连接后才有活性◘包括开启子和增强子作用◘V-C连接后V开启子靠近增强子后才有活性◘增强子只在B细胞内才有活性（组织…）免疫多样性产生的机制专家讲座第27页4)重排中等位相斥◘轻、重链中都包括◘Ig0－未经重排种系构型Ig－－无效基因Ig+－有效基因◘活性链生成抑制了深入重排免疫多样性产生的机制专家讲座第28页三、体细胞突变◘在体细胞原型球蛋白基因序列上发生单个碱基突变◘λ、κ轻链和重链都发觉有体细胞突变免疫多样性产生的机制专家讲座第29页总结：产生抗体多样性机制a）性细胞内含有多个V基因b）V-J和V-D-J重组c）重组部位差异性d）体细胞突变e）重链和轻链随机重组★各种机制相伴随,所以Ig多样性以乘积方式增加免疫多样性产生的机制专家讲座第30页L（

）

300(V)×5(J)＝1500（L(

)）H

n×100(V)×20(Ddiversity)×4(J)×10(C)＝n×80000L

V-L多位点连接10

HV-L多位点连接100Ig种类1500×80000×10×100＝n×12×1010远远多于抗原种类（数百万种）免疫多样性产生的机制专家讲座第31页第三节免疫球蛋白重链

恒定区基因免疫多样性产生的机制专家讲座第32页◘B细胞分化之出,轻重链重排后经转录和拼接加工成成熟mRNA后翻译成免疫球蛋白－－膜型－－IgM、IgD◘成熟B细胞经抗原刺激－－－分泌型抗体IgM再次抗原刺激后第二次重排－－出现重链基因改变恒定区（C片段），即类型转换

抗原特异性不变－－－－IgG或IgA或IgE◘类型转换后B细胞－－－浆细胞分泌大量单特异性抗体免疫多样性产生的机制专家讲座第33页一、免疫球蛋白重链恒定区基因2、重链基因C片段转换发生在转换区－－switchregionS区－－－每个C片段5’端（δ除外）◘成熟抗体形成细胞－－－使用同一系列可变区基因，经过C区改变转变抗体类型(可能与染色体间交换相关)1、一个细胞同时产生两种以上Ig－－经过选择性拼接（不一样加尾位点）免疫多样性产生的机制专家讲座第34页◘C区造成抗体类型转换免疫多样性产生的机制专家讲座第35页二、膜型和分泌型球蛋白产生◘经过C区基因不一样方式转录而产生免疫多样性产生的机制专家讲座第36页

免疫球蛋白产生总结图1、D→J重组重链2、V→DJ重组3、VDJ－μδ转录4、翻译μ和δ轻链5、V→J重组6、转录VJ－κ或VJ－λ7、翻译κ或λ8、膜IgM膜IgD9、分泌型IgM第一次抗原T依赖抗原抗原、TH10、换成IgG或IgA或IgE免疫多样性产生的机制专家讲座第37页第四节T细胞抗原受体基因免疫多样性产生的机制专家讲座第38页◘