免疫球蛋白基因的結構和多樣性
發布日期：2013-05-07 瀏覽次數 ：849
基因定位（染色體） 人 小鼠
κ輕鏈 IGK 2p11 6
λ輕鏈 IGL 22q11 16
H重鏈 IGH 14q32.3 12
免疫球蛋白（Ig）的分子由IGK、IGL和IGH基因編碼。IGK、IGL和IGH基因定位于不同的染色體（表3-2）。編碼一條Ig多肽鏈的基因是由胚系中數個分隔開的DNA片段（基因片段）經重排而形成。1965年Dreyer和Bennet先提出假說，認為Ig的V區和C區由分隔存在的基因所編碼，在淋巴細胞發育過程中這兩個基因發生易位而重排在一起。1976年Hozumi和Tonegawa應用DNA重組技術證實了這一假說。
一、 Ig重鏈基因的結構和重排
Ig重鏈基因是由V、D、J和C四種不同基因片段所組成。
（一）Ig重鏈可變區（V區）基因
重鏈可變區基因是由V、D、J三種基因片段經重排后所形成。
1.重鏈V區基因的組成 編碼重鏈V區基因長約1000～2000kb，包括V、D、J三組基因片段。
（1）重鏈V基因片段：小鼠VH基因片段數目為250～1000個。根據VH基因片段核酸序列的相似性（>80%同源性），至少可分為11個家族（family).人V基因片段約為100個，至少可分為6個家族，每個家族含有2～60個成員不等。V基因片段由2個編碼區（coding regions)組成：一個編碼區編碼大部分信號序列；第二個編碼區編碼信號序列羧基端側的4個氨基酸殘基和可變區約98個氨基酸殘基，包括互補決定區1和2（complementarity determining region 1和2，CDR1和CDR2）。
（2）重鏈D基因片段：D（diversity)是指多樣性。DH基因片段僅存在于重鏈基因中而不存在于輕鏈基因。D基因片段編碼重鏈V區大部分CDR3。小鼠DH共有12個片段，位于VH和JH基因片段之間，大部分DH片段較為集中，約占60～80kb，但靠上游的DH可能位于VH區域內，后一個DH片段與JH基因5'端相距約0.7kb。人類DH片段可能有10～20個左右。
（3）重鏈的J基因片段：J（joining)指連接，是連接V和C基因片段。JH編碼約15～17個氨基酸殘基，包括重鏈V區CDR3除DH編碼外的其余部分和第4骨架區。小鼠JH基因片段有4個，與Cμ相距約6.5kb。人有9個JH，其中6個是有功能的JH基因片段。
V、D、J基因片段經重組連接在一起，組成2個外顯子，一個外顯子編碼信號序列的大部分，另一個外顯子編碼信號序列的其余部分和重鏈可變區。
小鼠和人在胚系中Ig基因的結構見圖3-4和圖3-5。
2.重鏈可變區基因的移位 在重鏈基因重排開始時，二條染色體上都發生D基因片段移位到J基因片段而發生D-J基因連接。在此以后，只有其中一條染色體上的V基因片段與D-J基因片段連接。VH基因片段5'端含有啟動子（promoter)，JH和Cμ基因片段之間的內含子中含有轉錄增強子（transcriptinal enhancer)。如果一條染色體VH基因與D-J基因重排無效（non-productive），另一條染色體的VH基因片段開始發生移位，與D-J基因片段連接。
某些與Ig基因片段重排有關的特殊序列稱為識別序列（recognition sequences)，位于V基因片段的3'端與J基因片段的5'端之間以及D基因片段的兩側。V基因片段3'端、J基因片段5'端以及D基因片段的兩側也是DNA重排識別信號所在區域，這些識別信號包括三部分：（1）高度保守的回文結構的七聚體（palindromic heptamer);(2)較少保守、富含A/T的九聚體(nonamer);（3）七聚體和九聚體之間不保守的間隔序列（spacer sequence)，含有12±1堿基對或23±1堿基對。根據12/23堿基對間隔規則（或稱1圈/2圈定律），兩個基因片段的重組僅發生在兩個基因片段之間：各有一個12個堿基對片段和一個23個堿基對片段的結構
免疫球蛋白基因的結構和多樣性
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