Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ярилин - Иммунология

.pdf
Скачиваний:
411
Добавлен:
20.03.2016
Размер:
19.18 Mб
Скачать

3.1. Молекулы, распознающие антигены

243

 

 

не произошла мутация. Все клоны, образующие популяцию В-клеток, формируют антигенраспознающий репертуар В-лимфоцитов. Этот репертуар, как правило, обеспечивает распознавание практически всех возможных конфигураций молекул (эпитопов).

Таблица 3.2. Сравнение антигенраспознающих молекул в составе рецепторов В- и Т-клеток

Характеристика

В-клетки

Т-клетки

 

 

 

Название

BCR (распознающая

Комплекс TCR–CD3 (рас-

 

часть — иммуноглобулин)

познающая часть — TCR)

 

 

 

Число полипептидных

4 цепи 2 типов (H и L)

2 цепи (α и β или γ и δ)

цепей в распознающем

 

 

комплексе

 

 

 

 

 

Молекулярная масса, кДа

160–190

αβ — 80–100, γδ — 85–110

 

 

 

Число и типы доменов

В Н-цепях: V — 1, C —

В каждой цепи: V — 1,

 

3–4. В L-цепях: V — 1, С — 1

C — 1

 

 

 

Ассоциированные моле-

Два димера Igα/gβ

Комплекс CD3 (γδε2) и

кулы

 

димер ζ2 или ζη

Аффинность (Кd, М)

10-7–10-11

10-5–10-7

Секретируемые формы

Есть (антитела)

Нет

 

 

 

Переключение изотипов

Есть

Нет

С-доменов

 

 

 

 

 

Соматический мутагенез

Есть (при иммунном ответе)

Нет

 

 

 

Структура мембранных иммуноглобулинов совпадает со структурой растворимых антител соответствующей специфичности за исключением их С-концевого участка. Мембранный иммуноглобулин содержит гидрофобный трансмембранный участок, обеспечивающий заякоривание молекулы на клеточной мембране. Этот участок не гомологичен доменам иммуноглоулинов. В μ-цепи он содержит 41 остаток и имеет массу 1,7 кДа. Цитоплазматический участок мембранных иммуноглобулинов очень короткий. Его протяженность варьирует от 3 (в IgM) до 28 (в IgG3) аминокислотных остатков. Мембранный IgM имеет еще одну особенность — в отличие от сывороточного IgM, являющегося пентамером с константой седиментации 19S, он представляет собой 7S-мономер.

3.1.2.2. Дополнительные полипептидные цепи В-клеточного рецептора

Молекулярная структура BCR проиллюстрирована на рис. 3.7. В состав BCR помимо иммуноглобулина входит еще несколько молекул. Две из них — СD79a и СD79b — составляют интегральную чаcть BCR, еще три — CD19, CD21 и CD81 — функционально ассоциированы с ним и формируют физическую связь с BCR только при активации клетки. Молекулярная характеристика этих молекул представлена в табл. 3.1.

Варианты молекул CD79 — a и b — называют еще Igα и Igβ. При помощи нековалентных связей они формируют гетеродимеры, связанные с мембранным иммуноглобулином. Эти молекулы имеют сходные размеры и

244

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Адаптивный иммунитет

 

 

VH

 

VH

 

 

 

 

 

 

V

 

 

L

 

 

 

 

 

CH

CH

CL

 

 

CD21

 

 

 

CL

 

 

 

 

 

 

 

CH

CH

 

 

 

CD19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

CH

 

 

 

 

 

Ig

Ig

CH

CH

 

Ig

 

Ig

CD81

 

 

 

 

 

α

β

 

 

 

α

 

β

 

Мембрана

 

Fyn

Fyn

 

 

PI3K

 

клетки

 

 

 

 

 

 

 

Blκ

 

 

 

 

Blκ

Src

Src

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BCR

Рис. 3.7. Схема В-клеточного рецептора и связанных с ним молекул. На схеме показаны трансмембранные молекулы, образующие В-клеточный рецептор (mIg, Igα/Igβ), а также связанные с ними внутриклеточные тирозинкиназы (окрашены фиолетовым) и трансмембранные молекулы (СD19, СD21, СD81)

молекулярную массу (около 40 кДа). Участие Igα и Igβ в передаче сигнала основано на связи их цитоплазматической части с внутриклеточными тирозинкиназами. Молекулу CD19 относят к суперсемейству иммуноглобулинов. CD19 играет важную сигнальную функцию, поскольку эта молекула связана с киназой PI3K. CD21 — рецептор для компонентов комплемента (CR2), участвующий в усилении антигенного сигнала (см. раздел 3.6.2.1), а также в регуляции активности В-лимфоцитов. СD81 относят к тетраспанинам (4 раза пронизывают мембрану); функция этой молекулы точно не определена.

С цитоплазматическими участками мембранного иммуноглобулина связана тирозинкиназа Fyn, а с молекулами CD79, CD19 и CD81 — тирозинкиназы Blk, Lyn, Lck, а также Syk, участвующие в передаче активационного сигнала. Кроме того, около цитоплазматической части молекулы CD19 располагается липидная киназа PI3K. Такое обилие сигнальных ферментов, связанных с компонентами BCR, обеспечивает запуск и передачу активационных сигналов при связывании антигена; этот аспект будет детальнее рассмотрен далее (см. раздел 3.6.2.1).

3.1.3. Т-клеточный рецептор и связанные с ним молекулы

Раскрытие природы антигенраспознающего рецептора Т-клеток (TCR) оказалось одной из наиболее трудных задач за всю историю иммунологии. Несмотря на целенаправленные исследования с конца 60-х годов ХХ века, эта задача была разрешена только в начале 80-х годов, когда совместными усилиями нескольких исследовательских групп, использовавших моно-

3.1. Молекулы, распознающие антигены

245

 

 

клональные антитела, специфичные к клонам Т-клеток, были идентифицированы 2 полипептидные цепи (α и β), входящие в состав основного типа рецептора Т-клеток для антигенов. Рецептор стали обозначать как TCR (T-cell receptor), или αβTCR. К концу 80-х годов было открыто еще две развновидности полипептидных цепей (γ и δ), образующих другой тип TCR — γδTCR. Еще до открытия полипептидных цепей ТСR был описан комплекс молекул CD3, который оказался связанным с TCR обоих типов. Они непосредственно не участвуют в распознавании антигенов, но несут сигнальную функцию.

3.1.3.1. Димеры αβ и γδ

Димеры αβ и γδ — собственно антигенраспознающая часть TCR (см. табл. 3.2). Они имеют аналогичное строение и молекулярную организацию. Полипептидные цепи, входящие в состав TCR, принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов. Димеры TCR организованы значительно проще, чем иммуноглобулины. Цепи TCR по строению сходны с L-цепями иммуноглобулинов. Каждая цепь TCR имеет 2 внеклеточных домена, один из которых вариабельный, а другой (расположенный ближе к мембране) — константный (рис. 3.8). Домены содержат 87–113 аминокислотных остатков. Гомология полипептидных цепей TCR и иммуноглобулинов невелика, но они имеют сходную доменную организацию. Домены цепей TCR образованы двумя β-слоями. В константном домене они содержат 4 и 3, а в вариабельном — по 4 β-складки. Во всех типах полипептидных цепей TCR в каждом из двух доменов содержится по одному участку гликозилирования. В отличие от L-цепей, полипептидные цепи TCR являются мембранными молекулами, имеющими трансмембранный (10–12 аминокислотных остатков) и короткий цитоплазматический (3–5 аминокислотных остатков) участки. Цепи скреплены дисульфидной связью, расположенной непосредственно над клеточной мембраной в шарнирном участке молекул. Трансмембранные отделы цепей связаны друг с другом за счет противоположных электричес-

 

 

TCRαβ

 

 

TCRγδ

 

 

 

Дисульфидная

 

 

 

 

 

 

 

 

связь

 

 

 

Мембрана

 

 

 

 

 

 

 

Трансмембранный

 

 

 

 

 

участок

 

 

 

 

 

Цитоплазматический

 

 

 

 

 

участок

 

 

Цепь

α:цепь β:цепь

 

γ:цепь δ:цепь

Мол. масса, кДа 40–60 40–50

 

40–60 40–50

Рис. 3.8. Строение антигенраспознающих димеров Т-клеточных рецепторов

246

Глава 3. Адаптивный иммунитет

 

 

ких зарядов. Цепи димера (αβ или γδ) связаны с полипептидными цепями комплекса CD3, также нековалентно, на основе электростатических взаимодействий (при участии лизина в TCR и аспарагиновой кислоты в CD3). Характеристика полипептидных цепей ТСR представлена в табл. 3.3.

В V-доменах TCR, как и в V-доменах иммуноглобулинов, есть 4 каркасных участка с относительно постоянной аминокислотной последовательностью и 3 — CDR. Особенно высокая вариабельность свойственна CDR3. Гипервариабельные участки двух цепей формируют антигенсвязывающую полость TCR. Как и в иммуноглобулинах, выделяют несколько семейств V-доменов TCR, различающихся строением каркасных последовательностей.

Таблица 3.3. Характеристика полипептидных цепей комплекса T-клеточный рецептор CD3

Цепь

Молекуляр-

Число

Число цепей

Число внекле-

Число

Число остат-

 

ная масса, кДа

остатков

в комплексе

точных доменов

ITAM

ков Cys-Cys

 

 

 

 

 

 

 

TCRα

40–60

250–270

1

2 (SFIg — V и C)

0

5–6

 

 

 

 

 

 

 

TCRβ

40–50

290–315

1

2 (SFIg — V и C)

0

6

 

 

 

 

 

 

 

TCRγ

45–60

300–315

1

2 (SFIg — V и C)

0

8

 

 

 

 

 

 

 

TCRδ

40–60

400–425

1

2 (SFIg — V и C)

0

6

 

 

 

 

 

 

 

CD3γ

25

160

1

1 (SFIg — C)

1

3

 

 

 

 

 

 

 

CD3δ

20

150

1

1 (SFIg — C)

1

4

 

 

 

 

 

 

 

CD3ε

20

164

2

1 (SFIg — C)

1

2

 

 

 

 

 

 

 

CD3ζ

16

142

1–2

1

3

1

 

 

 

 

 

 

 

CD3η

22

152

0–1

1

3

1

 

 

 

 

 

 

 

SFIg — суперсемейство иммуноглобулинов.

Вотличие от антител, распознающих эпитопы свободных антигенов, αβTCR распознает пептидные фрагменты антигенов, встроенные в молекулы MHC. При этом антигенный пептид взаимодействует с наиболее вариабельным CDR3, а прилежащие участки молекулы MHC — с CDR1 и CDR2 (особенности распознавания антигенов разными типами рецепторов будут подробно рассмотрены далее, см. раздел 3.2.2.3). Для распознавания

необходимо сохранение димерной структуры рецепторов, тогда как изолированные пептидные цепи не способны распознавать антиген. β-Цепи константных доменов полипептидных цепей TCR, относящиеся к различным семействам, различаются по способности связывать суперантигены (см. раздел 3.2.2.4). Растворимые формы TCR не образуются. Растворимые молекулы TCR, созданные генно-инженерными методами, не способны распознавать антигены. Антигенсвязывающие участки TCR обладают идиотипической специфичностью, иногда сходной с таковой антител.

Внорме на поверхности Т-клетки содержится 30 000–40 000 молекул αβTCR, т.е. в 4–5 раз меньше, чем BCR на поверхности В-клетки. TCR, как

иCD3, являются абсолютными маркерами Т-лимфоцитов: они экспресси-

руются только на зрелых Т-клетках. Каждая Т-клетка может нести на поверхности только один тип TCR — αβ или γδ. На этой основе выделяют две главные разновидности Т-клеток, кардинально различающиеся по своим

3.1. Молекулы, распознающие антигены

247

 

 

свойствам. Большинство (>95%) Т-клеток, локализующихся во вторичных лимфоидных органах, циркулирующих в крови и лимфе, имеют рецептор αβ-типа. γδТ-клетки составляют минорную субпопуляцию (1–3%), представленную преимущественно в барьерных тканях, особенно в слизистой оболочке кишечника, где их содержание достигает 20–30% от общего числа Т-лимфоцитов.

3.1.3.2. Комплекс CD3

Комплекс полипептидных цепей, называемый CD3, выявили в 1979 г. с помощью моноклональных антител. Позже было установлено, что он входит в состав TCR и выполняет сигнальную функцию. Комплекс включает молекулы 4 типов — γ, δ (не путать с γ- и δ-цепями димера TCR), ε и ζ (рис. 3.9). Димер ζ-цепей в настоящее время выделяют в особый комплекс, имеющий свой CD-номер (CD247). Характеристика всех упомянутых цепей представлена в табл. 3.3.

Все цепи, образующие CD3 и CD247, представляют собой трансмембранные белки I типа (ориентированы своей N-концевой частью наружу). Внеклеточные части γ-, δ- и ε-цепей содержат по 1 домену суперсемейства

 

 

TCR

 

 

 

 

CD3

CD3

 

CD8

 

ε γ

δ

ε

CD4

 

 

 

Lck

Fyn

Fyn

Lck

 

 

 

 

 

ζ ζ

TCR

Рис. 3.9. Схема Т-клеточного рецептора и связанных с ним молекул. В рецепторный комплекс Т-лимфоцитов, помимо антигенраспознающего димера, (в данном случае — αβ) входят трансмембранные полипептидные цепи, образующие комплекс CD3, а также ζ-димер и связанные с рецептором внутриклеточные тирозинкиназы (киназы окрашены фиолетовым). Фиолетовые полосы в цитоплазматической части цепи — ITAM

248

 

 

Глава 3. Адаптивный иммунитет

Моновалентная модель

 

Бивалентная модель

 

 

 

 

β

ζζ

δ

γ

ζ

ε

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

α

β

α

α

ε

 

 

ε

ζ

δ

 

γ

ζ

β

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.10. Модели строения Т-клеточного рецептора. Кружки — полипептидные цепи, черная линия — дисульфидная связь

иммуноглобулинов и достаточно консервативны (межвидовая гомология — 70–80%). Структура доменов стабилизирована дисульфидными связями. Цепи CD3-комплекса связаны между собой, а также с димерами TCR и ζ2 нековалентно. Во внутриклеточной части γ-, δ- и ε-цепей содержится мотив ITAM. К этим цепям примыкает (а при активации клетки формирует прямую связь) тирозинкиназа Fyn. Это свидетельствует об участии цепей комплекса CD3 во внутриклеточной передаче сигналов.

ζ-Цепи не принадлежат к суперсемейству Ig. Они формируют димер, связанный расположенной над мембраной дисульфидной связью. Около 10% молекул представляют не гомо-, а гетеродимер ζ- и η- цепей (продукт альтернативного сплайсинга гена, кодирующего ζ-цепь). В Т-клетках слизистых оболочек в составе димера выявляют еще один тип цепей — γ-цепь (т.е. образуется ζγ-димер), идентичная γ-цепи, входящей в состав FcεR1 и ряда других Fc-рецепторов (см. раздел 2.3.4.2). ζ-Цепь не имеет участков гликозилирования. Из 143 остатков ζ-цепи только 9 расположены внеклеточно; 22 остатка образуют трансмембранный участок, а 112 — внутриклеточную часть. В ней содержится 3 активационных мотива ITAM, что свидетельствует об очень активном участии молекулы в передаче сигналов. И действительно, ζ-димер, благодаря своей связи с киназой ZAP-70, передает сигнал от рецепторных структур к ферментам и адапторным белкам, направляющим его далее по основным путям внутриклеточной передачи сигнала.

Существует несколько моделей четвертичной структуры TCR-CD3 комплекса (рис. 3.10). Согласно моновалентной модели, комплекс содержит по одной цепи каждого типа, кроме ε- и ζ-цепей, представленных по две цепи каждая. При этом α-цепь пространственно связана с димером γε, а β-цепь — с димером δε; ζ-димер расположен между α- и β-цепями. В соответствии с бивалентной моделью комплекс содержит 2 симметричных тетрамера состава αβγε и αβδε, между которыми расположен ζ-димер. Последняя модель в большей степени соответствует данным анализа молярного соотношения полипептидных цепей комплекса. В то же время суммарная молекулярная масса такого комплекса составляет около 300 кДа, что превышает ее расчетную (на основе второй модели) величину — 235 кДа.

TCR, содержащие антигенраспознающие димеры αβ и γδ, организованы сходным образом. Полипептидные цепи комплекса CD3 синтезируются в

3.1. Молекулы, распознающие антигены

249

 

 

избытке. Их сборка происходит в эндоплазматическом ретикулуме. При этом сначала формируется тетрамер, состоящий из одной γ, одной β и двух ε-цепей, затем к нему присоединяется димер αβ или γδ. В аппарате Гольджи происходит их гликозилирование и полимер перемещается на мембрану, где к нему подсоединяется ζ-димер. Экспрессия CD3 без включения антигенспецифического димера αβ/γδ невозможна и свободный комплекс CD3 остается в цитоплазме.

3.1.3.3. Корецепторы Т-клеток

В процесс распознавания Т-клетками антигена (точнее, комплекса антигенного пептида с молекулой MHC), наряду с антигенраспознающим рецепторным комплексом вовлекаются дополнительные молекулы. Наиболее важные из них — корецепторы CD4 и CD8. Назначение этих молекул состоит прежде всего в повышении сродства рецепторного комплекса к лиганду за счет дополнительного связывания корецепторов с молекулами MHC (отсюда обозначение молекул как корецепторов). Поскольку антигенный пептид может презентироваться Т-клетке в составе молекул MHC, относящихся к двум разным классам — I и II, в распознавании могут участвовать две разновидности корецепторов — CD8 и CD4. Молекула CD8 обладает сродством к MHC-I, а молекула CD4 — к MHC-II. Поскольку на зрелых Т-клетках экспрессирован либо CD4, либо CD8, антигенные пептиды в составе молекул MHC-I распознаются CD8+ Т-клетками, а антигенные пептиды в составе молекул MHC-II — CD4+ Т-клетками. Связывание корецепторов повышает сродство TCR к антигенному комплексу в 100 раз.

СD4 и CD8 — маркеры двух главных субпопуляций αβТ-клеток — соответственно, Т-хелперов и цитотоксических Т-лимфоцитов. Однако эти молекулы экспрессируются не только на клетках названных субпопуляций: CD4 в небольшом количестве выявляют на дендритных клетках и макрофагах, а CD8 — на естественных киллерах. На незрелых Т-клетках — кортикальных тимоцитах — оба корецептора экспрессируются одновременно (что определяет мембранный фенотип CD4+ CD8+). В процессе дифференцировки происходит супрессия гена одного из корецепторов, тогда как второй продолжает экспрессироваться.

Структурно 2 типа корецепторов существенно отличаются друг от друга, хотя оба относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. Их свойства отражены в табл. 3.4, а схемы строения представлены на рис. 3.11. Обе молекулы состоят из трансмембранных полипептидных цепей I типа, причем СD4 — мономер, а CD8 — димер.

Молекулярная масса CD4 — 56 кДа. Внеклеточная часть единственной цепи CD4 содержит 4 иммуноглобулиноподобных домена, из которых 2 построены по типу V-, а 2 других — по типу С-доменов иммуноглобулинов. Наружный домен содержит участок, отвечающий за взаимодействие с молекулами MHC-II. В этом же домене расположен рецепторный сайт для вируса ВИЧ-1 (остатки 31–57 и 81–94 домена V1). CD4 — основной рецептор для ВИЧ, поэтому клетками-мишенями этого вируса служат CD4+ Т-лимфоциты — Т-хелперы, а также макрофаги и дендритные клетки.

250

Глава 3. Адаптивный иммунитет

 

 

 

Таблица 3.4. Характеристика корецепторов Т-клеток

 

 

 

 

Свойство

CD4

CD8

 

 

 

Полипептидные цепи

1

2 (αβ). Встречается также

 

 

гомодимер αα

 

 

 

Молекулярная масса, кДа

56

αβ — 69 (32+37);

 

 

αα — 64 (32+32)

 

 

 

Внеклеточные домены

4 (суперсемейство

По одному

 

иммуноглобулинов) —

(суперсемейство

 

V–C–V–C

иммуноглобулинов) — V

 

 

 

Сродство к молекулам

MHC-II (домен β2)

MHC-I (домен α3)

MHC

 

 

 

 

 

Экспрессия на клетках

Т-хелперы, регуляторные

Цитотоксические

 

Т-клетки, часть NKT- и

Т-лимфоциты,

 

γδТ-клеток; слабо — мак-

часть γδТ-клеток

 

рофаги, дендритные

и естественных

 

клетки

киллеров

 

 

 

Функция

Повышение сродства к

Повышение сродства к

 

антигену-лиганду, форми-

антигену-лиганду, форми-

 

рование синапса, передача

рование синапса, передача

 

сигнала через Lck

сигнала через Lck

 

 

 

αβ

Мембрана

Lck

 

PI : 3K

 

 

 

 

 

 

 

 

CD4

CD8αβ

CD2

CD28

Мол. масса:

34 + 32

50

44

59

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.11. Вспомогательные молекулы Т-лимфоцитов. Синим отмечены V-подобные домены, голубыми — С-домены; зеленые линии — дисульфидные связи, звездчатые фигуры — тирозинкиназы

3.1. Молекулы, распознающие антигены

251

 

 

Молекула CD8 — димер. На большинстве αβТ-клеток CD8 — гетеродимер, образованный α- и β-цепями, на некоторых Т-клетках, локализованных преимущественно в слизистых оболочках (у человека это исключительно γδТ-клетки) — гомодимер αα. Значение существования двух типов гетеродимеров CD8 не установлено. Обе цепи CD8 сходны по размеру и строению. Их молекулярная масса составляет 34 кДа (α) и 32 кДа (β). Во внеклеточной части цепи гомодимера образуют единственный иммуноглобулиноподобный домен, отделенный от мембраны длинным спейсерным участком. Цепи связаны нековалентно. С молекулой MHC-I взаимодействует α-цепь.

Цитоплазматическая часть и CD4 и CD8 связана с тирозинкиназой Lck (семейство Src). Прочность связи увеличивается при распознавания комплекса антигенный пептид–молекула MHC в результате конформационных изменений корецептора. Киназа Lck играет важнейшую роль в передаче активационного сигнала от TCR (см. раздел 3.5.2.1). Таким образом, CD4 и CD8 участвуют не только в распознавании комплекса антигенного пептида и молекулы MHC, но и выполняют сигнальную функцию.

Еще одна функция корецепторов реализуется в процессе презентации антигена Т-лимфоцитам. Корецепторы вместе с молекулой Lck, в отличие от комплекса TCR-CD3, входят в состав рафтов — структурно-функциональ- ных элементов мембраны, важных для формирования иммунного синапса — временной структуры, обеспечивающей эффективное распознавание антигена Т-клетками и формирование полноценного активационного сигнала. Уже на ранних стадиях активации Т-клеток в процессе презентации антигена между комплексом TCR–CD3 и корецепторами происходит нековалентное взаимодействие, что позволяет корецептору «ввести» рецепторный комплекс в состав рафта, тем самым обусловливая эффективность презентации (см. раздел 3.5.1.3.).

Наряду с проявлением усиливающих эффектов, корецепторы способны передавать супрессорные сигналы при распознавании антигена и последующей активации клеток. Супрессорный эффект проявляется, например, при изолированном перекрестном «сшивании» молекул корецепторов моноклональными антителами. На фоне такого связывания стимуляция через ТСR вызывает апоптоз Т-лимфоцитов.

3.1.4. Генетические основы формирования и перестройки генов антигенраспознающих рецепторов

Рецепторы лимфоцитов распознают ориентировочно 105–106 вариантов пространственных структур. Это означает, что в организме человека и других позвоночных должно существовать такое же количество вариантов белковых молекул — рецепторов для антигенов (причем как Т-, так и В-клеток). Из этого следует, что должно существовать около 1 000 000 генов, кодирующих эти структуры. Но общее число генов у человека составляет менее 30 000, т.е. на 2 порядка меньше, чем необходимо для кодирования рецепторного аппарата лимфоцитов по предложенной схеме (следует учесть, что в этом задействованы не все гены). В то же время показано, что на уровне генов и белковых молекул действительно существует очень большое число вариантов антигенраспознающих рецепторов и их вариабельных генов. Так, у человека выявлено 2,5×107 вариантов V-генов ТCR, экспрес-

252

Глава 3. Адаптивный иммунитет

 

 

сируемых в каждом организме. Такое количество генов «не помещается» в одну клетку. Длительное время происхождение и размещение этого генетического разнообразия было неизвестно. Эти проблемы были решены в работах С. Тонегавы (C. Tonegawa) и его сотрудников, раскрывших механизм генерации разнообразия рецепторных генов путем их перестройки (рекомбинации) в созревающих лимфоцитах.

3.1.4.1. Формирование генов рецепторов лимфоцитов

В геноме человека и млекопитающих выделяют 6 кластеров (скоплений) генов, кодирующих молекулы полипептидных цепей антигенраспознающих молекул — Н-, κ- и λ-цепей иммуноглобулинов и α-, β- и γ- цепей TCR αβ- и γδ-типов (табл. 3.5, рис. 3.12 и 3.13). Последовательности, кодирующие δ-цепь ТCR, расположены внутри гена α-цепи, но обычно их рассматривают как отдельный, 7-й генетический кластер. Гены человека обозначают прописными буквами — сначала буквы, обозначающие молекулу, в состав которой входит кодируемая цепь (IG или TR), затем название цепи в латинском эквиваленте (Н, К, L, A и т.д.) и завершает обозначение тип кодируемого участка молекулы (вариабельный или константный — V или C). Например, ген IGHV кодирует вариабельный домен Н-цепей иммуноглобулинов. Гены расположены на четырех хромосомах — 2 (κ), 7 (β, γ), 14 (Н, α, δ) и 22 (λ).

Таблица 3.5. Характеристика генов, кодирующих антигенраспознающие рецепторы

Моле-

Цепь

Гены

Хро-

Размер гена, кбаз

Струк-

Число сегментов

кула

 

(V и

мосо-

 

 

тура транс-

 

 

 

 

 

непере-

перестро-

 

 

 

 

 

 

C)

ма

строенного

енного

крипта

 

 

 

 

 

 

V

D

J

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ig

H

IGH

14q

957

300

VDJC

45

12

14

9

 

 

 

 

 

 

 

(129)*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

κ

IGK

2p

Около 100

Нет

VJC

18

4

1

 

 

 

 

 

данных

 

(40)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

IGL

22q

98

Нет

VJC

30

4

4

 

 

 

 

 

данных

 

(71)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TCRαβ

α

TRA

14q

Около

1,7

VJC

45

61

1

 

 

 

 

1000

 

 

(54)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β

TRB

7q

680

1,3

VDJC

41

2

14

2

 

 

 

 

 

 

 

(65)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TCRγδ

γ

TRG

7p

160

1,6

VJC

6 (15)

5

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ

TRD

14q

60

2,0

VDJC

3

3

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* Указано число функционирующих сегментов, в скобках — общее число сегментов, включая псевдогены.

В каждом кластере присутствуют гены, кодирующие константные домены — С-гены (в случае кластера IGH — 9, по числу изотипов Н-цепей). В кластерах присутствуют также V-сегменты, кодирующие не весь вариабельный домен, а только 95–96 аминокислотных остатков, расположенных до участка CDR3. V-сегменты содержат около 300 пар оснований. Число V-сегментов, последовательно расположенных в 5’-части кластера, сильно