Antistoffer: 7 Viktige mekanismer som bidrar til utvikling av antistoffer
Følgende mekanismer bidrar til utvikling av antistoffer:
1. Flere kim linje V, D og J gen segmenter:
Human germ line DNA inneholder 51V H, 27D H, 40V k, 5J k, 30V λ og 4J λ gensegmenter. Disse tallene ble avledet fra immunoglobulin-genstudiet av ett individ, David Perry.
Gensegmentstallene kan variere noe i andre personer. Musen har ca 134V H, 13D H, 4 funksjonelle J K, 85V k, 4 funksjonelle J k, 2V λ og 3 funksjonelle J λ gensegmenter.
2. Tilfeldig kombinasjon av VJ- og V- (D) -J-gensegmenter:
Det enorme antistoffdiversitetet er opprettet av tilfeldige kombinasjoner av V-, J- og D-gensegmenter. Følgende mulige kombinasjoner av humane V-, D- og J-gensegmenter illustrerer antall forskjellige antistoffmolekyler som et humant immunsystem kan skape.
51V H x 27D H x 6J H = 8262 mulig rekombination er
40V k x 5J k = 200 mulig rekombinasjon
30V λ x 4J λ = 120 mulig rekombination er
Mulige kombinatoriske foreninger av tungkjede og lette kjeder = 8262 (200 + 120) = 2, 64 x 10 6
3. Junctional fleksibilitet:
Som tidligere beskrevet oppnås V-, D- og J-rekombinasjonen ved fjerning av visse gensegmenter, etterfulgt av rekombination av gjenværende gensegmenter. Rekombinering involverer både sammenkobling av RSSs for å danne en signalfeste og sammenføyning av kodende sekvenser for å danne en kodende ledd. RSS-er er lagt sammen nøyaktig. Men sammenføyning av kodende sekvenser er ofte upresent.
Fleksibel sammenføyning i kodingsekvensene genererer flere produktive kombinasjoner som koder for alternative aminosyrer ved kodende ledd. Følgelig genereres mangfold. Dette fenomenet er referert til som sammenføynings fleksibilitet.
Aminosyresekvensvariasjonene generert ved kryss-fleksibilitet i kodingsleddene faller innenfor CDR3 (tredje komplementaritetsbestemmende region). Siden CDR3-regionen er tilstede i antigenbindingsstedet, endres aminosyresekvensen som frembringes ved kryss-fleksibilitet et viktig fenomen i genereringen av antistoffdiversitet.
4. P-region nukleotid tillegg (P-tillegg):
Under rekombinant DNA-rekombinant DNA spaltes enkeltstreng av DNA ved krysset mellom et variabelt gensegment og den tilknyttede signalsekvens.
↓
Nukleotidene på slutten av den kodende sekvens vender tilbake for å danne en hårnålestruktur.
↓
Hårnålen blir senere fjernet av en endonuklease. Denne andre spaltningen forlater noen ganger en kort enkeltstreng på slutten av kodingssekvensen.
↓
Komplementære nukleotider blir tilsatt til denne streng ved reparasjonsenzymer for å generere en palindromisk sekvens i kodende ledd (dermed kalt som P-nukleotider).
5. N-tillegg:
Variable region kodende ledd i omorganiserte tungkjede gener ble funnet å ha visse nukleotider som ikke var tilstede i kimlinjene V, D og J gensegmenter. Disse nukleotidene ble tilsatt under DJ- og V- (D) -J-tilkoblingsprosesser ved et enzym kalt terminal deoksynukleotidyltransferase (TdT). Opptil 15 N-nukleotider kan tilsettes til både D H Jh og V H D H J H. Videre skjer N-nukleotidtilsetningen i CDR3-regionen i tungkjede-genet.
6. Somatisk hypermutasjon:
Det ble antatt at når en omorganisert variabel region gen ble dannet, var den omorganiserte enheten stabil og forblir uendret. Men senere ble det funnet at individuelle nukleotider i VJ- og VDJ-enhetene ble erstattet med andre nukleotider. Derfor tilfører nukleotidendringen etter omlegging av kimlinje-DNA til antistoffdiversiteten. Denne mekanismen kalles somatisk hypermutasjon.
Somatisk hypermutasjon skjer i en B-celle etter antigenutfordring. Innen en uke etter immunisering med et antigen, oppstår somatisk hypermutasjon i B-cellene som ligger i germinal-sentrene av sekundære lymfoide organer. På grunn av endring i nukleotidsekvensen (på grunn av somatisk hypermutasjon) i VJ- og VDJ-regionene, er antistoffene produsert etter somatisk hypermutasjon litt forskjellig fra antistoffene produsert tidligere av den samme B-celle.
Mekanismen for somatisk hypermutasjon er ikke kjent. De fleste mutasjonene er nukleotidsubstitusjoner snarere enn innsettinger eller deletjoner. Slike variasjoner (etter antigenutfordring) vil sannsynligvis gi antistoffer med større evne til å binde antigen. B-celler som produserer slike høyaffinitetsantistoffer, er fortrinnsvis valgt for overlevelse.
Derfor er denne prosessen også referert til som "affinitetsmodning". Selv om somatisk hypermutasjon kan forekomme i hele VJ- og VDJ-regionen, blir endringene gruppert innenfor CDRene. Den spontane mutasjonshastigheten i andre gener er ca. 10-8 / bp / generasjon. Men den somatiske hypermutasjonen i VJ- og VDJ-genenheter i en B-celle forekommer med en frekvens på ca. 10 -3 / bp / generasjon.
7. Forening av tunge kjeder og lette kjeder:
Som forklart tidligere kan den variabelregion av den humane tungkjede generere ca. 8262 rekombinante variable DNA-sekvenser med stor kjede. Den mulige rekombinasjon er i henholdsvis Vk og Vλ DNA-sekvenser henholdsvis 200 og 120. Enten Vk eller Vλ kan kjeden kombinere med tungkjeden for å produsere et komplett immunoglobulinmolekyl. Derfor er det potensielle antall tungkjede-lette kjedepar 2, 644, 240 (2, 6 x 106).
Andre mekanismer som kryssfleksibilitet, P-tillegg og N-tillegg legger også til mangfoldet av immunglobulingenerering. Det er imidlertid svært vanskelig å lage nøyaktig beregning av antall antistoffmolekyler som immunsystemet kan gjøre. Det er beregnet at det humane immunforsvaret kan generere omtrent 10 "forskjellige antistoffmolekyler.
