• группой генов, кодирующих вариабельный домен тяжелой цепи (V-домен). Эта группа включает следующие гены:

  • 500 V-генов, каждому из которых предшествует свойL-ген, кодирующий лидерный пептид

  • 15 D-мини-генов

  • 4 J-мини-гена

• группой генов, кодирующих константный участоктяжелой цепи и представленных:

  • 10 C-генами, определяющими изотип тяжелой цепи (илиилиилиили), а также особенности тяжелых цепей изотипа(1,2а,2b,3)

При созревании В-лимфоцитов в группе сцепления генов, кодирующих тяжелые цепи иммуноглобулинов, происходит два рекомбинационных события:

• объединение определенного (любого из 15-ти) D-мини-гена с определенным (каким-то из 4-х)J-мини-геном в результате делеции участка ДНК между этими генами, в результате чего возникает определенный D_iJ_i-участок

• объединение сформированного D_iJ_i-участкас одним из 500 V-генов(каждомуV-гену, в свою очередь, предшествует свойL-ген). Такое объединение также происходит путем делеции участка ДНК междуL_iV_i-участком иD_iJ_i-участком. Таким образом, возникаетL_iV_iD_iJ_i-область, кодирующая синтез определенного вариабельного домена тяжелой цепи.

После рекомбинации ДНК образовавшаяся L_iV_iD_iJ_i-область, кодирующая вариабельный домен тяжелой цепи, функционально объединяется с С_-геном, кодирующимконстантную область -типа (т.е. константную область иммуноглобулина класса М). Такое функциональное объединение достигается благодаря тому, что продукт транскрипции L_iV_iD_iJ_i-области путем сплайсинга соединяется с продуктом транскрипции С_-гена, в результате чего формируетсязрелая мРНК, которая поступает из ядра в цитоплазму и транслируется на рибосомах эндоплазматического ретикулума. Следовательно, на начальном этапе дифференцировки В-лимфоцитов они синтезируют преимущественно иммуноглобулин М. По мере же функционального созревания В-лимфоцитов наблюдается переключение синтеза иммуноглобулина М на иммуноглобулины других классов (G,A,Dили Е); при этом сохраняется исходная специфичность вариабельного домена (кодируемого рекомбинантным участкомL_iV_iD_iJ_i-области ДНК), но при этом L_iV_iD_iJ_i-область функционально взаимодействует сС-генами, кодирующими константные области других изотипов тяжелых цепей (Сили Си т.д.).

Рис. Рекомбинация генов, кодирующих тяжелые цепи иммуноглобулинов.Тяжелые цепи иммуноглобулинов кодируются четырьмя типами генов:V(каждому из которых предшествуетL-ген),D,Jи С. Первое рекомбинационное событие – объединение одного из 15D-мини-генов с одним из 4J-мини-геном. Второе рекомбинационное событие – объединение одного из 500V-генов (каждомуV-гену предшествуетL-ген) с определеннымDJ-участком. Следующий этап – функциональное объединениеLVDJ-участка с С_-геном. Особенность реорганизации участка генома, кодирующего тяжелые цепи В-лимфоцитов, состоит в переключении контроля синтеза иммуноглобулинов одного класса на другой при сохранении контроля специфичности реорганизованногоLVDJ-локуса.

Таким образом, в процессе развития отдельных клонов В-лимфоцитов возможны две формы реорганизации участка генома, кодирующего тяжелые цепи иммуноглобулинов:

• в частности, на раннем этапе развитияВ-лимфоцитов определенные рекомбинантныеL_iV_iD_iJ_i-области, разные в разных клонах В-лимфоцитов, объединяются с одним и тем же С-геном (а именно,С_-геном), что и определяет различия между разными клонами В-лимфоцитов

• в дальнейшем в каждом конкретном клоне В-лимфоцитов одна и та же L_iV_iD_iJ_i-область функционально объединяется (т.е. образует информационный участок) с разными С-генами, что обеспечивает внутриклеточное переключение синтеза иммуноглобулина одной и той же специфичности с одного класса на другой.

Изучение хромосомной организации иммуноглобулиновых генов и этапов их реорганизации в процессе развития В-лимфоцитов позволило определить причину вариабельности антител. Основу этой вариабельности составляет случайное объединение отдельных генных сегментов в результате рекомбинации ДНК: V,D,J-генов для тяжелых цепей иV,J-генов для легких цепей иммуноглобулинов. Если числоV-генов тяжелых цепей равно 500 (не исключено, что их больше),D-сегментов – 15 иJ-сегментов – 4, то число возможных вариантовV-доменов при использовании только этих показателей составит величину 30000 (500154). Учитывая возможные нарушения, связанные с включением пограничных нуклеотидов справа и слева отD- иJ-сегментов, число возможных вариантовV-доменов составит 120000 (300004). Расчет дляV-доменов легкой цепи χ-типа даст возможное число вариантов этих доменов 2000 (250Vχ-генов4J-мини-гена2 (множитель, отражающий результаты ошибок при считывании пограничных нуклеотидов)). Поскольку молекулы иммуноглобулинов строятся путем случайного сочетания тяжелых и легких цепей, общее число вариантов антигенсвязывающих центров антител, образованных вариабельными доменами легкой и тяжелой цепей и определяющих специфичность иммуноглобулинов, окажется равным 2,410⁸(120000 вариантовV-доменов тяжелых цепей2000 вариантовV-доменов легких цепей).

Таким образом, благодаря многочисленности генов, кодирующих определенные участки полипептидных цепей иммуноглобулинов, и случайной их комбинации друг с другом в процессе созревания В-лимфоцитов обеспечивается возможность создания огромного разнообразия антигенсвязывающих участков антител (до 2,410⁸различных вариантов вариабельных доменов антител), что обеспечивает надежную защиту организма от самых разнообразных антигенов.