Главная


Ниже сайты по теме автомобили автошкола запорожье.

Иммуноглобулины: молекулярная генетика

Молекулярно-биологические исследования генов иммуноглобулинов (Ig) стали одним из первых триумфов метода рекомбинантных ДНК. До появления методов клонирования гены иммуноглобулинов можно было изучать лишь косвенно, на основании данных об аминокислотных последовательностях. Когда же стало возможным работать непосредственно с генами, многие из запутанных вопросов получили свое разрешение. В этой главе кратко рассматриваются некоторые из достигнутых успехов.

Разнообразие кодируемых генами антител,— это уникальная в своем роде загадка. Разнообразие это проявляется на нескольких уровнях. Наибольшее удивление вызывает разнообразие антигенсвязывающих центров антител. Согласно классическим работам Ландштейнера (Landsteiner), число различающихся по специфичности центров практически бесконечно. Как указывалось в предыдущей главе, разнообразие специфичностей связывающих центров обусловлено разнообразием аминокислотных последовательностей N-концевых доменов (вариабельных (V) участков) как легких (L), так и тяжелых (Н) цепей. В то же время было обнаружено, что С-концевой домен L-цепи и три или четыре (в зависимости от изотипа) С-концевых домена Н-цепей инвариантны в пределах одного класса L- или Н-цепей. Было предложено несколько моделей, объясняющих беспрецедентное разнообразие Ig, а также тот факт, что это разнообразие сосредоточено в N-концевом домене. В одной из экстремальных моделей — модели соматических мутаций — постулировалось, что в гаметном геноме (гаплоидном геноме первичных половых клеток) имеется всего лишь несколько генов F-области. Увеличение разнообразия Ig на протяжении жизни организма эта модель объясняет наличием специального механизма, вызывающего соматические мутации. В основе другой экстремальной модели лежало предположение о том, что все огромное число разнообразных F-областей, возникшее, вероятно, в результате дупликаций и мутаций генов в процессе эволюции, непосредственно закодировано в гаметном геноме. Вне зависимости от того, возникает ли разнообразие последовательностей в филогенезе (гаметное разнообразие) или онтогенезе (соматические мутации), остается еще один вопрос: каким образом таких изменений избегает константная (С) область генов Ig? В 1965 г. Дрейер и Беннетт высказали революционную для того времени идею о том, что для данного класса Ig в гаметном геноме существует единственный ген С-области (ген С), расположенный отдельно от множества генов, кодирующих F-области (F-гены); в процессе развития клетки, продуцирующей антитела, один из генов F объединяется с геном С, образуя полный ген (F + С), который и экспрессируется клеткой. Таким образом, механизмы, обеспечивающие разнообразие генов F-области, могут не затрагивать расположенный в отдаленном локусе единственный ген С-области. Очевидно, что для подтверждения или опровержения гипотезы Дрейера и Беннетта и оценки сравнительного значения соматической и гаметной моделей разнообразия F-областей был необходим прямой анализ интересующих нас генов.

Кроме разнообразия V-областей легких и тяжелых цепей существует и другой, характерный для Н-цепей тип разнообразия, также нуждающийся в моле- кулярнобиологическом объяснении. По многим данным, развивающаяся В-клетка сначала всегда синтезирует IgM и лишь при дальнейшем созревании может изменить изотип своей Н-цепи с μ на β, γ, ε или α. При переключении С-области клетка продолжает экспрессировать ту же самую V-область. Таким образом, недостаточно только объяснить, как одна и та же С-область может соединяться с множеством V-областей (рекомбинация V — С). Необходимо также рассмотреть молекулярный механизм, с помощью которого одна и та же V-область в процессе развития лимфоцита может последовательно присоединиться к нескольким С-областям (переключение Н-цепей).

Последний уровень разнообразия Н-цепей Ig — это различие между секретируемыми Ig и Ig, встроенными в мембрану В-клеток. Мембранные иммуноглобулины обладают дополнительным С-концевым участком, содержащим липофильные аминокислоты, ассоциированные с мембранными липидами; секретируемые же Ig, в остальном идентичные мембранным, лишены этой С-концевой области. Анализ генов Ig помог установить, каким образом эти две формы закодированы в геноме.

В настоящей главе мы познакомимся с тем, как применение техники клонирования ДНК помогло объяснить происхождение некоторых типов разнообразия, описанного выше. Кроме того, будут рассмотрены и другие вопросы, решению которых способствовал анализ структуры генов, например аллельное исключение (тот факт, что каждый из лимфоцитов синтезирует только один аллотип антител) и локализация генов Ig в хромосомах. Включенные в эту главу работы отобраны из литературы таким образом, чтобы помочь составить отчетливое представление об основных направлениях исследований, и отнюдь не претендуют на полную сводку данных о генах Ig. Для этого нет необходимости знакомить читателя с технологией рекомбинантных ДНК.