根据抗原抗体反应的特异性,针对于某一特定抗原,就会有特异的抗体与之相对应。换句话说,外界的抗原和体内的抗体一样多。据估计,人体有可能产生超过1亿种抗体。下面由莱德伯特(北京)生物科技有限公司为大家介绍一下抗体多样性的产生。
在人类三条染色体上发现了编码免疫球蛋白的基因:一条是免疫球蛋白κ轻链(2号染色体),一个是λ轻链(22号染色体),重链(14号染色体)。
在成熟的B细胞或浆细胞中,编码重链V区的DNA是由连续的核苷酸组成的,而在胚胎细胞或非B细胞中,编码V区的DNA是由不连续的核苷酸序列组成的,即外显子被非编码DNA隔开。
一、基因重排
在B细胞发育过程中,单个B细胞随机选择V、D、J(重链)和V、J(轻链)进行可变区基因重排。
重链基因首先被重新排列。D和J被重新排列形成DJ缔合,然后V被重新排列形成VDJ,编码重链的V区。
Ig重链基因重排后,轻链可变区基因片段相应重排,V和J基因片段并置在一起。这个κ轻链基因首先被重排。如果κ轻链基因重排无效,λ轻链重排,即两条轻链 κ 链和 λ 链中仅有一条重排。
二、等位基因排斥
在成功重组抗体DNA片段后,细胞表达其重链和轻链的特异性V区,并排斥其他重链和轻链V重排。这个过程被称为等位基因排斥。
因此,每个B细胞产生具有相同VDJ序列编码的重链V区域和具有相同VJ编码的轻链V区域。每个B细胞表面都表达相同的特异性抗体。这个细胞及其子细胞都表达并产生带有这些V区的抗体。
三、重链和轻链的合成与装配
在成功重组重链和轻链的DNA后,重链和轻链的mRNAs被翻译成多肽链。重链和轻链在内质网结合形成抗体分子,抗体分子是B细胞的抗原特异性受体。它被转移到浆膜上。
由于编码重链的基因包含跨膜结构域的编码序列,因此产生的重链在羧基段中包含将抗体锚定到浆膜的氨基酸序列。在浆细胞中,这个跨膜结构域的mRNA部分对B细胞上的膜表达至关重要,并且它被剪接,这样浆细胞产生的抗体就不会与浆膜结合,反而被分泌出来。
四、类别剪接和类别转换
类别剪接:成熟的B细胞以相同的特异性表达IgM和IgD。这是差异剪接和初级转录物剪接的结果。包含自VDJ区到Cδ区的信息的初级转录物被差别剪接产生两个mRNA:一个用于IgM重链,另一个用于IgD重链。在成熟的B细胞中,二者在B细胞表面随轻链一起翻译和表达。
类别转换:经过T细胞和细胞因子的刺激,表面上表达IgM和IgD的B细胞能转换成其它的重链类别。
当B细胞受到抗原刺激时,其轻链和重链V区的DNA对体细胞突变特别敏感。这会引起DNA核苷酸的变化,从而改变B细胞表达的抗体V区的氨基酸序列。因此,B细胞可能具有不同的特异性,不与原代抗原结合或不受原代抗原刺激。然而,通常至少有一些突变会引起氨基酸的变化,使B细胞上的抗体对其抗原更具刚性。这些B细胞将比原始B细胞更有效地竞争抗原,并将分化为产生具有更高亲和力的抗体的浆细胞。目前Beacon这款仪器具备了单细胞光导系统通过整合光电定位技术和微流控技术,实现了在芯片的纳升级小室中,基于单个细胞的高通量细胞生物学研究,对抗体发现这方面有着重大的意义。
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