Практична імунологія

 

 

 

Генетична основа різноманітності антитіл

Наш організм зустрічається з великою кількістю інфекційних збудників. Оскільки імунна система не може “знати”, який тип мікроорганізму в майбутньому потрапить в організм, вона мусить мати певний запас структурно різноманітних імунокомпетентних клітин, які могли б знищити будь-який мікроорганізм. Антитілопродукуючі клітини (плазмоцити) здатні продукувати біля 10 біліонів антитіл із особливою структурою. У зв’язку з тим, що кожне антитіло має унікальну амінокислотну послідовність, воно повинно бути кодованим іншим геном. Однак, гіпотеза “один ген – одне антитіло” не є коректною тому, що людина має від 50 000 до 100 000 генів. Проведені дослідження показують, що існують різні механізми, які відповідають за утворення різноманітних антитіл.

1. Множинні зародкові лінії імуноглобулінових генів. Молекулярно-генетичні дослідження (клонування та секвестрування ДНК) показали, що кожен важкий і легкий ланцюг імуноглобулінів може містити більше, ніж 80 різних V сегментів та 6 різних J сегментів, які локалізовані в зародковій лінії. Відомі також біля 30 сегментів регіону D важкого ланцюга.

2. Соматична рекомбінація (VDJ рекомбінація). У зв’язку з тим, що молекули імуноглобулінів формуються в процесі дозрівання В-лімфоцитів, специфічна комбінація V, J та D сегментів формується для важкого ланцюга окремо. Це супроводжується делецією ДНК-послідовностей, яка відокремлює поодинокі V, J та D сегменти перед процесом транскрипції мРНК. Процес делеції забезпечується також рекомбіназами (кодованими RAG1 та RAG2 генами), які забезпечують розпад двохспіральної ДНК на специфічні ДНК-послідовності, які розташовані на бокових частинах генів V та D сегментів. Після делеції ДНК лише один з V, J та D сегментів залишається неделетованим і приєднується за допомогою лігаз один до одного. Цей процес “cutting and pasting” є відомий як соматична рекомбінація, він є протилежним до рекомбінації зародкових ліній, яка характерна для  мейозу. Соматична рекомбінація дає унікальний результат: незважаючи на те, що ДНК-композиція інших клітин організму є ідентичною, зрілі В-лімфоцити змінюються за час перебудови ДНК-послідовностей. Оскільки вони мають певну кількість комбінацій V, J та D сегментів, соматична рекомбінація може генерувати велике число різних типів молекул антитіл.

3. Об΄єднання різноманітностей. У зв’язку з тим, що V, J та D сегменти є об’єднаними, образ цієї композиції відображається в місці їх прикріплення, а незначне число нуклеотидів може бути делетовано (ліквідовано) або вбудовано в об΄єднану частину цього регіону. Це сприяє наявності багатьох варіацій в амінокислотній послідовності антитіл.

4. Соматична гіпермутація. Після стимуляції чужорідним антигеном В-лімфоцит підлягає “вторинній диференціації” – процесу, який характеризується соматичною гіпермутацією. Рівень мутацій генів, які кодують імуноглобуліни, збільшується приблизно до 103. Ці процеси приводять до утворення мінорних варіацій в ДНК-послідовностях, які кодують імуноглобуліни та визначають їх пептид-зв΄язуючі властивості. Соматичні гіпермутації V, J та D генів, які можуть формуватися в результаті можливих помилок при роботі ДНК-полімерази або через відсутність правильної репарації ДНК, продукують велику кількість різноманітних антитіл.

5. Множинні комбінації важких та легких ланцюгів. Встановлено, що випадкові комбінації різних видів важких та легких ланцюгів також можуть формувати імуноглобулінові молекули.

Реалізація кожного з вище вказаних механізмів приводить до появи різноманітних антитіл. Завдяки цим механізмам можлива продукція від 1010 до 1014 відмінних один від одного антитіл.

 

Головний комплекс гістосумісності (HLA)

Головний комплекс гістосумісності (HLA) – це група, яка складається з мінімум 80 генів, які знаходяться в 4-Mb регіоні короткого плеча 6 хромосоми. HLA складається з трьох частин або ділянок, які названі класами - I, II, III клас.

Головний комплекс гістосумісності є синонімом HLA –системи. HLA-система (human leukocyte antigen) - названа так тому, що антигени цієї системи вперше були відкриті на лейкоцитах. МНС або HLA - це визначення групи генів (у кількості біля 100), які знаходяться на короткому плечі 6-ої хромосоми. Термін HLA відображає той факт, що вперше ці молекули були виявлені на мембранах лейкоцитів. Однак, на теперішній час вони виявлені на мембранах багатьох інших клітин.

Визначення окремого HLA-антигену (наприклад, HLA-В12) включає три компоненти: 1) абревіатура всієї системи - HLA; 2) локус, який містить дану специфічність - В (відноситься до І класу HLA); 3) порядковий номер антигену - 12.

 Молекули HLA І класу складаються з одного важкого глікопротеїнового ланцюга та одного легкого ланцюга, який носить назву - β2-мікроглобуліну. Цей протеїн кодується геном, який розташованим на 15 хромосомі. Найбільш важливими локусами І класу є локуси А, В та С. Ступінь експресії молекул HLA цього класу різний та індивідуальний для кожної людини. Так, експресія молекул HLA-С в 10 разів менша, ніж експресія молекул HLA-A та HLA-B. Більшість з локусів А, В та С мають велику