免疫基因重排的调控机制.ppt

轻链有2个结构域，即VL和CL2个结构域。重链有45条链内二硫键，分别组成4-5个结构域即VH、CH1、 CH2、CH3和CH4。
在VL和VH中的氨基酸序列按最大同源性（即 在各位置上尽可能多的相同残基排列着，并留出一 些缺失或插入肽段）排列，发现它们之间有一定的 同源性。重链中的CH1、CH2、CH3和CH4等结构域 之间有高度的同源性，而它们又与CL同源。因此， 结构域又称为同源区，这种同源性446个氨基酸残基组成的多 肽链，Mr为77000-80000，每条重链含有4-5个 结构域，以VH、CH1、CH2、CH3和CH4表示。 与轻链相似，不同的重链，从N羰起含有120个 左右氨基酸残基（VH），其序列差异性较大； 而第120位残基以后肽链（CH）中的氨基酸序 列基本恒定。根据Ig重链C区的氨基酸组成差 异性以及抗原性的不同可将重链分成5类，以 γ、α、μ、δ和ε表示，它们分别为IgG、 IgA、IgM、IgD和IgE的重链。
二、免疫球蛋白基因
（一）免疫球蛋白的轻链基因 （二）免疫球蛋白的重链基因
（一）免疫球蛋白的轻链基因
1.小鼠κ轻链基因鼠：
小鼠κ轻链基因位于染色体6C2，在种系细胞 和胚胎细胞中只含有一种编码κ链C区的Cκ外显子， 但含有大量的编码V区的Vκ基因片段， Vκ基因片 段约有250个，它编码V区中第1-95、96位氨基酸。 另有一种称为连接片段的Jκ基因是编码第95、96110位氨基酸，小鼠κ链的5种Jκ基因（ Jκ1- Jκ5 ） 中， Jκ3是假基因，它是一种不完全基因，不能合 成功能性蛋白质，其余的Jκ基因均为功能性基因。 在染色体中的大量Vκ基因片段相继排列成簇， Jκ 基因也前后排列成簇，但在Vκ基因和Jκ基因之间被 内含子序列所分隔（图2）。
3.小鼠和人类的λ轻链基因
小鼠和人类的λ轻链基因分别位于染色体16和 22q11，DNA编码λ链与κ链一样，也分成3种基因片 段即Vλ、Jλ和Cλ基因片段。小鼠Vλ基因片段有2个， Jλ基因片段有3个；而人类Vλ基因片段有10个， Jλ 基因片段有6个， Jλ和Vλ基因片段用于编码V区， Cλ基因片段编码C区。在小鼠中与其Vλ基因片段相比， 由于Vλ基因片段只有两种，因此通过基因重排后所产 生的λ链数目远比κ链少，故小鼠的轻链仅5%是λ型
重链和轻链之间以及重链及重链和重链之间均借 链间二硫键共价结合，加上分子内的非共价键维系成 整个稳定的Ig分子结构。在重链上尚结合着糖链，故 Ig又属于糖蛋白。
免疫球蛋白分子以四链结构为基本单位通过共价 键进一步形成多聚体。
（二）结构域和功能区
根据Ig分子中轻链和重链一级结构的氨基酸序列差 异，它们各自可分成可变区（V区）和恒定区（C区）,V 区中的氨基酸序列高度变异，而C区中的氨基酸序列却 基本恒定。V区和C区在其三级结构上均保持相对独立性， 它们各自通过一个链内二硫键形成一个肽环，肽环内含 有60-70个氨基酸残基，每一肽环又与其周围肽段紧密 折叠成球状的结构域，结构域内含有110-120个氨基酸 残基。
（四）铰链区
在Ig重链CH1与CH2之间有一段较长肽链， 这一区段称为铰链区，区域内富含Cys和Pro 残基，因此重链的链间二硫键 大多集中在 此区域内。由于Pro结构的特性，它在多肽链 的折叠过程中很难形成α螺旋和β折叠所需 的氢键，因此在铰链区内的肽链易于弯曲， 可呈自由伸展，有相当的柔性，与酶接触则 易于水解，因此铰链区又是酶解的敏感部位。
2.人的κ轻链基因
人的κ轻链基因与小鼠相似，它位于染 色体2p12。Vκ基因片段约有100个，Jκ基因 片段有5个，在胚胎细胞分化成浆细胞过程中 可发生Vκ和Jκ重排，连接成VJ基因片段（如 V3与J2相边成V3J2基因片段），它编码κ链V 区，在浆细胞DNA转录入核RNA时，通过核 RNA剪接，VJ基因片段和C基因片段相边成 mRNA，翻译成κ链（图3）
的。其次在小鼠的λ链基因中又有一特点，即2种Vλ 基因与4种Jλ基因并非在染色体的两个分离区中各自 组合，而是每种V基因片段与2种Jλ－Cλ基因片段相连 如Vλ1与Jλ3Cλ3和Jλ1Cλ1相连（图2）
（二）免疫球蛋白的重链基因
种系细胞中重链V区基因由V、D和J基因片段组成， 重链的同种型C区基因是一串排列成簇并位于染色体的分 隔区中，处于V基因片段的下游。人和小鼠的重链基因分 别位于染色体14q32和12F1。在染色体中的V区基因片段 VH和JH也是有次序地排列成簇。小鼠有250-1000个VH基 因片段，人类有100-1000个VH基因片段，它们编码N端 98个氨基酸，包括超变区H1和H2。小鼠有10个DH基因片 段，而人类约有20个DH，DH基因片段可编码V区中第3个 超变区H3，它位于基因组DNA中VH簇和JH簇之间。DH基 因片段是由它的序列变异性和长度所决定，可编码12-15 个氨基酸。JH基因片段也成簇排列，它位于DH基因片段下 游和C区基因片段上游的7kb处。小鼠有4个V区中最后1621个氨基酸，因此产生一个重链V区的功能性基因必须从 VH、DH和JH等基因系中各选择一成员共同连接组成。
免疫基因重排的调控机制
指导教师：张义正 教授 程在全 刘广超 董兆勇
一、免疫球蛋白的分子结构 二、免疫球蛋白基因的分子结构 三、免疫基因的重排 四、免疫基因重排的调控机制
一、 Ig分子的结构
（一）Ig分子的基本结构－－四链结构单位
不同类别的Ig都含有4条肽链组成的基本结构单位：
2条相同而Mr较大的重链（H链）和2条相同而Mr 较小的轻链（L链）；
不同链之间的同源区在空间通过疏水作用可进 一步折叠成更为紧密的结构，并具有一定的免疫学 功能，称为功能区，如VH和VL组成V功能区，它与 相应抗原的决定簇发生特异性结合。
（三）轻链和重链
1.轻链
轻链是一条由213或214个氨基酸残基组 成的多肽链，Mr为22000，每条轻链含有2个 结构域，即VL和CL。不同轻链的氨基酸序列 从N端的1-109位残基（VL）各不相同，而从 110-214位残基（CL）则基本相同。根据各类 轻链C区的抗原性不同而可分为两型，即κ型 （ κ 链）和λ型（ λ链 ）。单个Ig分子中的 两条轻链总是同型的，至今还未发现同一Ig 分子中的两条轻链是不同型的。