抗体基因重排及B细胞发育

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,抗体基因重排及B细胞发育,抗体基因重排及B细胞发育抗体基因重排及B细胞发育获得性免疫系统的 “五项基本原则”2 One clone，one receptor3 Clonal selection and expansion4 Clonal deletion and self-tolerance 1 Lymphocytes and lymphoid organs5 Antigen processing and presentation（MHC）,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；,获得性免疫系统的 “五项基本原则”,2 One clone，one receptor,3 Clonal selection and expansion,4 Clonal deletion and self-tolerance,1 Lymphocytes and lymphoid organs,5 Antigen processing and presentation（MHC）,Three Topics,Diversity,Specificity,Memory,Adaptive Immunity,Three Representatives,MHC,Antibodies,TCRs,7-1,Immunoglobulin and Antibody (,抗体分子与免疫球蛋白）,a,1,a,2,b,g,白蛋白,球蛋白,（c）,（a）,（b）,对健康人用疫苗进行主动免疫，免疫前（a）和免疫后10天 （b）分别采血并对血清蛋白进行凝胶电泳分析。免疫前血清中的,g,球蛋白条带较宽，免疫之后则相对集中。Bruton 氏病患者血清蛋白中的,g,球蛋白条带缺失（c）。,Diversity of Ab (,抗体分子的多样性,),Diversity - Different Classes and Subclasses,IgM Ig,m,IgG Ig,g,IgA Ig,a,IgE Ig,e,IgD Ig,d,Diversity - Different Sequences and Specificity,0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220,50,40,30,20,10,0,CDR1,CDR2,CDR3,抗 体 分 子 的 多 样 性,Ig,l,链 的 氨 基 酸 序 列,酸残基的变异率,相应位置上氨基,对来自不同B细胞克隆的Ig轻链氨基酸序列进行比较，发现V区的变化主要集中在3个分别由610个氨基酸残基组成的狭小区域内。这3个区又被称作高可变区或互补决定区（CDR），参与抗原结合部位的组成。,7-2 Basic Structure of Ab Molecules,抗体分子的基本结构,IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括V,L,和C,L,两个结构域，重链含有1个V,H,和3个C,H,结构域。V,H,和V,L,共同组成抗原结合部位。,Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。,胃蛋白酶,木瓜蛋白酶,Fc,pFc,F(ab),2,Fab,抗 体 分 子 的 酶 切 片 段,木瓜蛋白酶作用于,IgG分子,重链间二硫键的N端侧，将其裂解为Fab段和Fc段。胃蛋白酶则切在该二硫键之C端侧，产生,F(ab)2和pFc段,。,Rodney Porter 1917-1985,Nobel Prize in 1972,Gerald Edelman 1929 -,Nobel Prize in 1972,0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220,50,40,30,20,10,0,CDR1,CDR2,CDR3,抗 体 分 子 的 多 样 性,酸残基的变异率,相应位置上氨基,Diversity and Specificity,COOH,CDR3,HV4,NH,2,CDR1,CDR2,抗体分子的抗原结合部位,抗原,B 细 胞 表 位,抗体,CDR,表位,Ab,Ag,“Ig-like Domain (Ig样结构域)”,Ig Superfamily,-S-S-,CL,-S-S-,CL,-S-S-,-S-S-,CL,-S-S-,CL,-S-S-,-S-S-,CL,-S-S-,CL,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,CL,-S-S-,CL,-S-S-,-S-S-,V,-S-S-,V,-S-S-,CL,-S-S-,CL,-S-S-,-S-S-,V,-S-S-,V,-S-S-,CL,-S-S-,CL,-S-S-,-S-S-,V,-S-S-,V,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,CL,CL,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,CL,CL,-S-S-,免 疫 球 蛋 白,超 家 族,-S-S-,V,-S-S-,V,-S-S-,C2,C2,-S-S-,-S-S-,C2,-S-S-,C2,-S-S-,C2,-S-S-,C2,-S-S-,V,-S-S-,-S-S-,V,-S-S-,-S-S-,C2,-S-S-,V,-S-S-,V,-S-S-,V,-S-S-,V,C2,C2,-S-S-,-S-S-,C2,C2,-S-S-,-S-S-,C2,C2,-S-S-,-S-S-,C2,-S-S-,C2,C2,-S-S-,-S-S-,C2,C2,C2,C2,C2,C2,C2,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,-S-S-,CD2,LAF-3,CD3,CD4,CD8,VCAM-1,ICAM-1,ICAM-2,Ig 受体,g d e,MHC-I,MHC-II,b,2m,免疫球蛋白,（IgM）,TCR,Ig,a/b,Ig分子超家族的成员多数为细胞膜表面分子。图中显示的是Ig分子超家族的一些主要成员及其分子结构。,7-3 五类抗体分子的主要特点,IgM Ig,m,IgG Ig,g,IgA Ig,a,IgE Ig,e,IgD Ig,d,IgG,分 子 的 四 种 亚 型,IgG1,IgG4,IgG3,IgG2,g,1，,g,2，,g,3 和,g,4 等Ig,g,链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。,IgM,J 链,IgM 抗 体 结 构,分 泌 型 IgM,膜 型 IgM,sIgM,Ig,a,Ig,b,Ig,a,Ig,b,IgE,分 子 的 结 构,IgD,分 子 的 结 构,J,链,分泌链,IgA dimer,GOD,Generation of Diversity,7-4,Ig and TCR Gene Rearrangement,外显子1,内含子,RNA转录本,mRNA,蛋白质多肽链,基因1,基因2,基因3,基因4,外显子2,外显子4,外显子3,内含子,内含子,染色体DNA,完整基因,基 因 的 结 构、 转 录 与 翻 译,V,3,V,n,J,1,J,2,J,3,J,4,V,1,V,2,C,J,5,前 B 细胞 DNA,V,1,V,2,V,3,Vn,J,3,J,1,J,2,J,4,C,J,5,基因重排,J,5,C,RNA 剪切,V,2,J,4,V,L,C,L,V,1,V,2,J,4,C,J,5,成熟 B 细胞 DNA,初级转录本,V,1,V,2,J,4,C,J,5,J,4,V,2,C,mRNA,L V,H,C,m,1.胚系基因,2.基因重排,3.重排基因,4.RNA转录本,5.mRNA剪切,6.成熟mRNA,7.Ig,m,前体多肽,V,1,V,2,V,3,Vn,D,1,D,2,D,3,Dn,J,1,J,2,J,3,J,4,C,m,C,d,C,g,C,e,C,a,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,m,C,d,C,g,C,e,C,a,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,m,C,d,C,g,C,e,C,a,V,2,D,2,J,3,J,4,C,m,C,d,V,2,D,2,J,3,C,m,C,d,V,2,D,2,J,3,C,d,C,m,J,4,J,4,V,2,D,2,J,3,C,m,V,2,D,2,J,3,C,d,L V,H,C,d,Ig 重 链 基 因 重 排,Susumu Tonegama,Nobel Prize 1987,7-4Ig基因及其重排,V V V V V V V V J J J J J K,着丝粒,V V V V,V V V,PREB,1 V V J1 L1 J2 L2 J3 L3 J4 L4 J5 L5 J6 L6 J7 L7 IGLL1 IGLL2 IGLL3,V V D D D D V V D D D D J J J J M D G3 G1 EP1 A1 GP G2 G4 E1 A2,95个,IGHV,23个,IGHD,9个,IGHD,9个,IGHJ,11个,IGHC,900 kb,240Kb,22Kb,35Kb,300Kb,免 疫 球 蛋 白,基 因 结 构,IGH,（位于染色体 14q32）,IGK,（位于染色体 2p12-p11）,1.85M b,0.85M b,多于90个,IGKV,5个,IGKJ,IGKC,11个,IGKV,orphons,IGL,（位于染色体 22q11）,60个,IGLV,800K b,14,K b,60,K b,670,Kb,30,Kb,150,Kb,7个,IGLJ,与 7个,IGLC,交替排列,3个,IGLL,基因座,IGH,基因群包括95个V（50个是功能基因）、32个D、6个J以及以及9个C基因片段。其中23个D片段位于V片段之间。,IGHC,基因按照如下顺序排列：,IGHM、IGHD、IGHG3、IGHG1、IGHA1、IGHG2、IGHG4、IGHE、IGHA2,。,IGL,基因组包括60个V（30个是功能基因，20个为假基因）、7个J基因片段和7个C区基因（3个假基因）。人,IGK,基因群包括70个V（约半数为假基因）、5个J基因片段和1个C区基因。,7 核苷酸,CACAGTG,ACAAAAACC,12,V,23,V,CACAGTG,GGTTTTTGT,23,V,12,12,23,J,12,J,23,J,D,Ig 基 因 的 重 信 号 序 列,IGK,IGL,IGH,9 核苷酸,9 核苷酸,7 核苷酸,V、D,和,J,基因片段两端的重组信号序列按图中所示方式组成，以保证V、（D）、J之间的正确重排。,Ig,基 因 重 排 序 列,CCAAAAACA,GGTTTTTGT,D4,D3,D23,J1,C ACTGTG,CTGACAC,D1,D2,J2,J3,C,5,3,剪切,12bp,23bp,一个,IGHD,（如,IGHD2,）和一个,IGHJ,（如,IGHJ2,）基因片段通过其两侧的23bp-RSS和12bp-RSS被拉拢在一起。它们之间的DNA片段形成环状并被剪除，,IGHD2,和,IGHJ2,之间被修复酶连接在一起。,Heavy chain diversity created by variable recombination,A,A,T,A,G,A,G,A,T,A,G,A,G,A,T,G,A,G,G,C,G,T,A,C,A,C,T,G,G,T,G,T,A,A,T,A,C,A,C,T,G,G,T,G,T,A,A,G,A,C,A,C,T,G,G,T,G,T,A,A,A,C,C,T,G,G,T,G,T,A,C,C,G,T,G,T,A,C,G,T,G,A,C,G,T,T,T,G,T,A,C,C,C,Asp,Arg,Arg,Arg,Asn,Asp,Asp,Asp,Tyr,Tyr,Try,Try,Try,Gly,Gly,Gly,Asn,Ser,Ser,Tyr,Tyr,Trp,Trp,Gly,Ser,Tyr,Phe,Tyr,Ser,Thr,JH,VH,D,S107,M603,M167,S107,M603,M167,Light chain diversity created by variable recombination,C,C,C,C,C,C,T,G,G,C,C,C,T,G,G,Pro,Trp,Protein,Recombined DNA,Germ line DNA,C,C,C,C,C,C,T,G,G,C,C,C,C,G,G,Pro,Arg,C,C,C,C,C,C,T,G,G,C,C,C,C,C,G,Pro,Pro,Generation of antibody diversity,1 multiple genes,D N A,V-region proteins,4 mutation,2 variable recombination,3 nucleotide addition,V1,V3,V4,V2,V5,V6,Vn,V,mutation,V,V,V,J1,J2,Jn,J2,V,V,J1,J2,Jn,J2,nucleotides,Ig 基因的体细胞高频突变与抗体分子的亲和力成熟,7-5 Class switching,5,3,L VH1 L VHn DH1 DH7 DH13 JH,5,L VH1 L VH201 L VHn DH1 DH DH JH C C,d,C,g,3 C,g,1 C,g,2b C,g,2a C,e,C,a,C C,d,C,g,3 C,g,1 C,g,2b C,g,2a C,e,C,a,3,3,5,L VH1 L VH200 L V D J JH C C,d,C,g,3 C,g,1 C,g,2b C,g,2a C,e,C,a,5,3,L V D J JH C C,d,Maturation of the immune response and class-switching,c,m,c,d,c,g3,V,J,C,g3,D,V,J,D,Primary transcript,V-D-J,c,m,mRNA,Primary transcript,V-D-J,C,g3,mRNA,C,m,C,d,Lost genes,IgM,maturation,IgG,L V,H,C,g,V,2,D,2,J,3,J,4,C,g,V,2,D,2,J,3,C,g,V,2,D,2,J,3,C,g,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,g,C,e,C,a,V,2,D,2,J,3,J,4,C,m,C,d,C,g,V,2,D,2,J,3,C,g,1.重排基因,2.DNA再次重排,3.RNA转录本,4.mRNA剪切,5.成熟mRNA,6.Ig,g,前体多肽,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,m,C,d,C,g,C,e,C,a,Ig 分 子 类 别 转 换 的 机 理,A,B,抗体分子的类别转换 - DNA 再次重排,VDJ,S,m,IGHM,S,g,IGHG,S,e,IGHE,VDJ,S,m,S,e,IGHE,再次重排副产物,再次重排,IGH,基因,+ IL-4 + CD40 L,重排,IGH,基因,S,g,IGHG,S,m,S,e,IGHM,类 别 转 换 机 制,VDJ下游的IGHM、IGHD、IGHG等基因片段被剪除后，VDJ基因片段直接与IGHE相连，所产生的基因编码IgE分子重链。,V-D-J,d,V-D-J,m,d,Ploy A,Ploy A,V-D-J,m,IgD mRNA,IgM mRNA,Primary RNA transcript,抗体分子的类别转换 - RNA 替代剪切,L VDJ C,m,2 C,m,3 C,m,4 S M1 M2,DNA,Poly A,Poly A,I,g,m,s mRNA,I,g,m,m mRNA,分 泌 型 与 膜 型 IgM 的 产 生,膜 型,分泌型,Ig重链C区基因的3端含有编码疏水性跨膜区的两个外显子（M1、M2）及多腺苷酸化位点（PA）。mRNA转录本的替代剪切产生两种不同的mRNA，带有M1和M2外显子序列者指导膜型Ig,m,的合成，M1和M2序列被剪除者指导分泌型Ig,m,链的合成。,secreted (,m,s),membrane (,m,m),Membrane and secreted IgM,7-6B 细胞发育,表达Pre-BCR的B细胞,表达sIgM的未成熟B细胞,B细胞的中枢免疫耐受,表达sIgD和sIgM的成熟B细胞,Ig,a,/Ig,b,与信号转导,骨髓基质细胞和IL-7在B细胞发育过程中的作用,B祖细胞在骨髓中经历前B细胞、未成熟B细胞和成熟B细胞等几个阶段。在此过程中膜表面 BCR分子发生一系列的变化，成为不同细胞发育阶段的标志。,替代轻链,V,H,D,H,J,H,D,H,J,H,V,L,J,L,IgM,IgD,IgM,B220,不成熟B细胞,前B细胞,B祖细胞,成熟B细胞,轻链基因,重链基因,RAG-1/2,轻 链,膜型重链,V,H,D,H,J,H,D,H,J,H,V,H,D,H,J,H,V,H,D,H,J,H,V,L,J,L,V,L,J,L,+,+,-,-,m,m,m+d,k,or,l,k,or,l,替代轻链,Vpre-B +,l,5,胚系,k,+,l,Vpre-B +,l,5,胚系,k,+,l,B 细 胞 发 育 过 程,-,-,Ig,m,Vpre-B,l,5,Ig-,a/,Ig-,b,Lyn，Fyn，Blk，Btk，Syk,信号转导,Pre-BCR,前B细胞首先开始表达Ig,m,链，在k或者l轻链基因发生重排并表达之前，Ig,m,链与替代轻链,l,5（14.1）和Vpre-B以及Ig,a,/,b,共同组成Pre-BCR表达于细胞的表面。Ig,a,/,b执行信号转导功能。,IGK,重排,成功,失败,第二个,IGK,重排,成功,失败,IGL,重排,成功,失败,第二个,IGL,重排,成功,失败,细胞凋亡,Ig轻链基因的重排,前B细胞,不成熟B细胞,sIgM,前B细胞,骨髓基质细胞,VLA-4,VCAM-1,C-kit,SCF,B祖细胞,IL-7受体,IL-7,基质细胞和 IL-7 在 B 细胞发育过程中的作用,B祖细胞通过VLA-4和VCAM-1的结合粘附于骨髓基质细胞之表面，在SCF的诱导下开始表达IL-7R。骨髓基质细胞通过其所分泌的IL-7刺激B祖细胞继续分化成熟。,M,M,M,M,D,M,D,G,M,D,A,成熟B细胞,祖B细胞,前B细胞,（胞浆出现,IgM重链）,不成熟B细胞,Mature B cells,Immature B cells,Pre-B cells,Pro-B cells,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,