關于免疫多樣性的分子機制第1頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第一節免疫系統和免疫球蛋白第二節免疫球蛋白基因的重組和體細胞突變第三節免疫球蛋白重鏈恒定區基因第四節T細胞抗原受體基因第2頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第一節免疫系統和免疫球蛋白第3頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、免疫系統1、組成：免疫反應的互補系統體液免疫系統：針對細菌、胞外病毒和外來蛋白細胞免疫系統：破壞被病毒感染的宿主細胞、某些寄生物和外來的移植組織涉及細胞淋巴細胞（lymphocyte）：造血干細胞通過對外來物質特異的模受體識別抗原

B、T淋巴細胞巨噬細胞：組織特異，來源于骨髓干細胞吞噬大顆粒和細胞、抗原呈遞細胞第4頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2、B、T細胞（1）B細胞：?bonemarrow中完成發育?表達獨特的抗原膜結合受體-----一種抗體分子?遇到抗原迅速分裂成子代：

a)

記憶細胞：長壽表達與親代細胞具有同一結合特性抗體b)

效應細胞：漿細胞，存活幾天產生分泌型的可溶性抗體?B細胞受體單獨識別抗原但需要TH細胞提供信號才能分泌抗體第5頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三（2）T細胞：

?遷移到thymusgland中完成后期發育?表達抗原特異的膜受體－－T細胞受體異二聚體αβ或γδ兩條蛋白鏈?受與MHC結合的抗原刺激激活分化成：記憶T細胞各種效應T細胞?兩種：T助細胞或TH細胞（helperTcell）激活后分泌淋巴因子激活B、Tc和吞噬細胞等T胞毒細胞或Tc細胞（cytotoxicTcell）監視病毒感染細胞、腫瘤和外來移植組織?T細胞識別與MHC結合的抗原

MHCmajorhistocompatibilitycomplex第6頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三（3）免疫反應分類?體液免疫反應依賴于B細胞，由分泌抗體（Ig）來介導第7頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三?細胞免疫反應第8頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三二、免疫球蛋白（Immunoglobulin

）可溶性的血清糖蛋白－－－Ig1、結構：非共價鍵和二硫鍵連接的輕、重鏈兩者均含可變區或V區－－N端和恒定區或C區－－C端?兩大特點高度特異性、龐大多樣性第9頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三L鏈（214aa）－－VL、CLκ和λ兩種，對一個Ig唯一H鏈（426aa）－－VH、CH1、CH2、CH3恒定區的序列有γ、α、μ、δ和ε五種類型VL和VH內有高變區－－真正抗原結合部位負責抗體分子對抗原的識別互補決定區－－CDRIgG、IgA、IgM、IgD和IgE（人體）第10頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第二節免疫球蛋白基因的重組

和體細胞突變第11頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三

一、免疫球蛋白基因的組織?Ig基因有三個獨立的基因家族分別編碼兩個輕鏈（κ和λ）、一個重鏈（小鼠6、16和12號染色體）?輕鏈基因家族的組成：L、V、J、C四類基因片段L－－leadersegmentV－－variablesegmentJ－－jioningsegmentC－－constantsegment?重鏈家族：L、V、D、J、C五類片段D－－diversitysegment高變區?J和C之間有增強子?種系中基因數目變動較大第12頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三FamilyVGenesCGenesManMouseManMouseLambda<3002>64Kappa<300~100011Heavy~300>100098人的重鏈基因簇包括了所有組織重鏈的基因信息（重鏈恒定區九種C片段、兩個假基因）第13頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三λ家族V基因后跟隨著幾個以J片段作為前導的C基因第14頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三k家族（人和老鼠）的組成：V基因（人<300、鼠～1000）、5個J（一個假基因）、1個C基因第15頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三二、免疫球蛋白基因形成過程中的重組機制?除淋巴細胞外，所有細胞免疫球蛋白基因簇的結構都是相同的－－種系結構?骨髓干細胞在分化為成熟B淋巴細胞時出現免疫球蛋白基因的體細胞重排?即－－淋巴細胞中重組產生活性基因使免疫系統為基因組的改變提供了廣泛的基礎

－－抗體分子的多樣性第16頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三1、輕鏈基因V和J片段的重組a）λ鏈的重組?每個C片段前有J跟隨?只發生一次重組在V和J-C之間(V和J的重組)第17頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三b）κ鏈的重組?κ基因簇只有一個C?V與C之間5個J（一個假基因）?用到的每個J都可以成為V的外元終端?整合J左邊的缺失掉右邊的拼接過程中作為內元第18頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三?重鏈的可變區由V和J基因及第三個D基因片段編碼?重鏈的可變區重組有兩個階段D-J重組、VH和DJ重組2、重鏈基因V、D和J片段的重組第19頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三?所有V基因的組織結構上很類似a）第一個外元編碼信號序（用于膜的黏附）b）第二個編碼可變區自身的主要部分c）其他部分由D片段（只對H家族）和一條J片段提供第20頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三?一個指定的B淋巴細胞產生λ、κ其中之一輕鏈同重鏈結合?輕鏈中表現為同型性項斥（isotypicexclusion）往往只有κ鏈基因重組失敗，才發動λ鏈基因重組?抗體中大部分輕鏈是κ鏈，λ鏈往往占少部分人類有約60%的輕鏈是κ鏈，約40%為λ鏈。老鼠有95%的B細胞表達κ類型的輕鏈?單特異性－－單個B細胞只產生一種抗體基因?淋巴細胞為二倍體－－H、κ和λ都有兩個等位基因－－－重組表現為等位基因排斥（allelicexclusion）第21頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3、重組的分子機制?利根川進（TonegawaS）1987Nobelprize1）重組位點?輕重鏈重組涉及相同的機理（特異位點）?V下游、J上游、D兩側存在保守的重組信號序列（RSS）?RSS:共同的回文七核苷酸－－CACAGTG（與基因連接）固定長度的間隔序列－－12bp或23bp共同的富含A的九核苷酸－－ACAAAAACC第22頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三?輕鏈中：κ鏈V下游與J上游的RSS方向相反(間隔序列12、23)?D下游和J上游的RSS也有同樣關系（12、23）?重鏈中：V下游與D上游的RSS方向相反(間隔序列23、12)

λ鏈(間隔序列12、23)第23頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2）重組機制?涉及鏈的斷裂和重接?重組酶基因rag(recombinationactivatinggene)編碼蛋白質RAG1和RAG2?RAG1和RAG2識別RSS之間所形成的二級結構?重組只發生在間隔為12bp與23bp的不同RSS之間－－－12－23規則第24頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三VLLVVL9Nt9Nt12Nt23Nt7Nt7NtVJ

La)RAG1/RAG2識別的二級結構?不同的V片段與J-C的重組（H鏈V與D、D與J-C）－－導致Ig多樣性第25頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三b)RAG1/RAG2復合物切開七核苷酸與基因接頭處的一條鏈（3‘－OH、5’－P）c)基因片段末端形成發夾結構游離3’－OH攻擊另一條鏈的酯鍵（雙鏈斷裂）d)連接反應導致序列的變化－插入、缺失（影響編碼蛋白）第26頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三?連接位點不同－－導致Ig的多樣性第27頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3)V基因只有和C連接后才有活性?涉及啟動子和增強子的作用?V-C連接后V的啟動子接近增強子后才有活性?增強子只在B細胞內才有活性（組織…）第28頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三4)重排中的等位相斥?輕、重鏈中都涉及?Ig0－未經重排的種系構型Ig－－無效基因Ig+－有效基因?活性鏈的生成抑制了進一步的重排第29頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三三、體細胞突變?在體細胞原型球蛋白基因序列上發生的單個堿基突變?λ、κ輕鏈和重鏈都發現有體細胞突變第30頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三總結：產生抗體多樣性的機制a）性細胞內含有多個V基因b）V-J和V-D-J的重組c）重組部位的差異性d）體細胞突變e）重鏈和輕鏈的隨機重組★各種機制相伴隨,因此Ig多樣性以乘積的方式增加第31頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三L（）

300(V)×5(J)＝1500（L()）H

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

V-L多位點連接10

HV-L多位點連接100Ig種類1500×80000×10×100＝n×12×1010遠遠多于抗原的種類（數百萬種）第32頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第三節免疫球蛋白重鏈

恒定區基因第33頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三?B細胞分化之出,輕重鏈重排后經轉錄和拼接加工成成熟mRNA后翻譯成免疫球蛋白－－膜型－－IgM、IgD?成熟B細胞經抗原刺激－－－分泌型抗體IgM再次抗原刺激后第二次重排－－出現重鏈基因改變恒定區（C片段），即類型轉換

抗原特異性不變－－－－IgG或IgA或IgE?類型轉換后的B細胞－－－漿細胞分泌大量單特異性的抗體第34頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、免疫球蛋白重鏈恒定區基因2、重鏈基因C片段的轉換發生在轉換區－－switchregionS區－－－每個C片段的5’端（δ除外）?成熟的抗體形成細胞－－－使用同一系列的可變區基因，通過C區變化轉變抗體類型(可能與染色體間的交換有關)1、一個細胞同時產生兩種以上Ig－－通過選擇性拼接（不同的加尾位點）第35頁，講稿共42頁