Antistoffer: 7 Vigtige mekanismer, der bidrager til udvikling af antistoffer
Følgende mekanismer bidrager til udvikling af antistoffer:
1. Multiple kim linje V, D og J gen segmenter:
Human germ line DNA indeholder 51V H, 27D H, 40V k, 5J k, 30V λ og 4J λ gen segmenter. Disse tal blev afledt af immunoglobulin-genstudiet af et individ, David Perry.
Gen-segmentet kan variere lidt i andre individer. Musen har ca. 134V H, 13D H, 4 funktionelle J K, 85V k, 4 funktionelle J k, 2V λ og 3 funktionelle J λ gensegmenter.
2. Tilfældig kombination af VJ og V- (D) -J gensegmenter:
Den enorme antistofdiversitet skabes af de tilfældige kombinationer af V-, J- og D-gensegmenter. De følgende mulige kombinationer af humane V-, D- og J-gensegmenter illustrerer antallet af forskellige antistofmolekyler, som et humant immunsystem kan skabe.
51V H x 27D H x 6J H = 8262 mulig rekombination er
40V k x 5J k = 200 mulig rekombination s
30V λ x 4J λ = 120 mulig rekombination er
Eventuelle kombinatoriske sammenslutninger af tunge kæder og lette kæder = 8262 (200 + 120) = 2, 64 x 10 6
3. Junctional fleksibilitet:
Som tidligere beskrevet opnås V, D og J rekombination ved fjernelse af visse gensegmenter efterfulgt af rekombination af resterende gensegmenter. Rekombination involverer både sammenføjningen af RSSs til at danne en signalforbindelse og sammenføjningen af kodende sekvenser til dannelse af en kodende ledd. RSSs er forbundet præcist. Men sammenføjningen af kodende sekvenser er ofte upræcis.
Fleksibel sammenføjning i de kodende sekvenser frembringer flere produktive kombinationer, som koder for alternative aminosyrer i kodningsforbindelsen. Derfor skabes mangfoldighed. Dette fænomen betegnes som junctional fleksibilitet.
Aminosyresekvensvariationerne frembragt ved krydsningsfleksibilitet i kodningsledene falder inden for CDR3 (tredje komplementaritetsbestemmende region). Eftersom CDR3-regionen er til stede i antigenbindingsstedet, ændrer aminosyresekvensen, der frembringes ved hjælp af sammenføjnings fleksibilitet, et vigtigt fænomen i dannelsen af antistofdiversitet.
4. P-region nukleotid tilsætning (P-addition):
Under germ-line DNA-rekombination spaltes en enkelt streng af DNA ved krydset af et variabelt gensegment og den vedhæftede signalsekvens.
↓
Nukleotiderne ved enden af den kodende sekvens vender tilbage for at danne en hårnålestruktur.
↓
Hårnålen ryddes senere af en endonuklease. Denne anden spaltning lader undertiden en kort enkelt streng i slutningen af den kodende sekvens.
↓
Supplerende nukleotider tilsættes til denne streng ved hjælp af reparationsenzymer til dannelse af en palindromisk sekvens i kodningsforbindelsen (dermed kaldet P-nukleotider).
5. N-addition:
Variable region kodende led i omlejrede tungkædegener viste sig at have visse nukleotider, som ikke var til stede i kimlinie V, D og J-gensegmenterne. Disse nukleotider blev tilsat under DJ og V- (D) -J sammenføjningsprocesser med et enzym kaldet terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT). Op til 15 N-nukleotider kan tilsættes til både D H Jh og V H D H J H. Endvidere forekommer N-nukleotidtilsætningen i CDR3-regionen af tungkædegenet.
6. Somatisk hypermutation:
Det blev antaget, at når en omlejret variabel region gen blev dannet, var den omlejrede enhed stabil og forblev uændret. Men senere blev det konstateret, at individuelle nukleotider i VJ- og VDJ-enhederne blev erstattet med andre nukleotider. Derfor tilføjer nukleotidændringen efter omlejring af kimlinie-DNA til antistofdiversiteten. Denne mekanisme kaldes somatisk hypermutation.
Somatisk hypermutation forekommer i en B-celle efter antigenudfordring. Inden for en uge efter immunisering med et antigen forekommer somatisk hypermutation i B-cellerne beliggende i germinale centre af sekundære lymfoide organer. På grund af ændring i nukleotidsekvensen (på grund af somatisk hypermutation) i VJ- og VDJ-regionerne, er antistofferne, der er produceret efter somatisk hypermutation, lidt anderledes end de antistoffer, der tidligere blev produceret af den samme B-celle.
Mekanismen for somatisk hypermutation er ikke kendt. De fleste mutationer er nukleotidsubstitutioner snarere end insertioner eller deletioner. En sådan variation (efter antigenudfordring) vil sandsynligvis producere antistoffer med større evne til at binde antigen. B-celler, der producerer sådanne høje affinitetsantistoffer, vælges fortrinsvis til overlevelse.
Derfor betegnes denne proces også som "affinitets modning". Selvom somatisk hypermutation kan forekomme i hele VJ- og VDJ-regionerne, forandres grupperne i CDR'erne. Den spontane mutationsrate i andre gener er ca. 10-8 / bp / generation. Men den somatiske hypermutation i VJ- og VDJ-genenheder i en B-celle forekommer med en frekvens på ca. 10-3 / bp / generation.
7. Sammenslutning af tunge kæder og lette kæder:
Som forklaret tidligere kan den variable variable region med humane tungkæde generere ca. 8262 rekombinante variable DNA-sekvenser med stor kæde. Den mulige rekombination er i henholdsvis Vk og Vλ DNA-sekvenser henholdsvis 200 og 120. Enten Vk eller Vλ kan kæden kombinere med den tunge kæde for at fremstille et komplet immunoglobulinmolekyle. Derfor er det potentielle antal par af tung kæde-let kæde 2, 644, 240 (2, 6 x 106 ).
Andre mekanismer såsom krydsfleksibilitet, P-addition og N-tilsætning tilføjer også til mangfoldigheden af immunoglobulin generation. Det er imidlertid meget vanskeligt at foretage en nøjagtig beregning af antallet af antistofmolekyler, som immunsystemet kan gøre. Det er beregnet, at det humane immunsystem kan generere omkring 10 "forskellige antistofmolekyler.
