Гены антител

С развитием технологии рекомбинантных ДНК и разработкой способов получения моноклональных антител, а также с установлением структуры и функций иммуноглобулинов появился интерес к использованию специфических антител для лечения различных заболеваний. Работа с генами антител облегчается тем, что отдельные домены молекулы антитела выполняют разные функции. [c.224]

Чтобы решить эту задачу, мышиные гены Н-и к-цепей были заменены ( нокаутированы ) небольшим участком кластера генов Н-цепи человека (который включал 4 Уд-домена, 16 Од-доменов, 6 Тд-доменов, Су и Сц) и кластера генов к-цепи человека (содержащего 4 Ук-домена, 5 jK-доменов и Ск). Трансгенные мыши с таким набором генов антител человека синтезировали человеческие антитела к некоторым антигенам кроме того, бьши созданы гибридомы, продуцирующие человеческие моноклональные антитела. Однако разнообразие человеческих антител, продуцируемых такими трансгенными мышами, было невелико вследствие ограниченности набора вариабельных сегментов Н- и к-цепей. Чтобы решить эту проблему, создали YA с большим числом генов вариабельных участков Н- и к-цепей гемоглобина человека. [c.429]

По ходу повествования мы будем формулировать те самые вопросы, которыми задавались и мы в нашем стремлении понять, как эволюционировали гены антител иммунной системы. Надеемся, что на некоторые из этих вопросов мы нашли ответ. Вполне возможно, что читатель ответит на другие. А если в результате прочтения этой книги у него возникнут собственные вопросы и гипотезы, мы будем считать свою задачу выполненной. [c.9]

Рис. 18-27. Организация носледовательностей ДНК, кодирующих константную область тяжелой цени. Носледовательности, кодирующие каждый из доменов и шарнирный участок (экзоны), разделены некодирующими носледовательностями (нитронами) Интроны удаляются путем силайсинга нервичных РНК-транскринтов при образовании мРНК. ДНК, кодирующая вариабельную область тяжелой цепи, пе показана. Возможно, что наличие интронов в носледовательности ДНК облегчало возникновение случайных дупликаций в ДНК. приведших к появлению генов антител в

В процессе развития В-клеток происходит сборка генов антител из отдельных генных сегментов [20] [c.244]

В процессе развития В-клеток происходит сборка генов антител из отдельных генных сегментов 243 Каждая У-область кодируется более чем одним генным сегментом 243 [c.499]

Возможность изучения генов антител появилась благодаря разработке технологии рекомбинантных ДНК. С помощью этого метода было установлено, что константные и вариабельные области легких цепей кодируются двумя отдельными сегментами ДНК. В клетках, совсем не образующих антитела, эти генные сегменты расположены в отдаленных один от другого участках хромосомы, но при синтезе антител они оказываются в непо- [c.133]

Мутации в двух Ун-генах антител идиотипа Т15 [c.140]

РНК-копии генов антител в цитоплазме [c.26]

Копии У-генов антител с помощью вирусов переносятся в сперматозоиды или яйцеклетки, встраиваются в ДНК половых клеток (зародышевой линии) и передаются потомкам, (см. гл. 6) [c.27]

Предложена модель генов антител, предсказывающая V С-перестройку (В. Дрейер, Дж. Беннет) [c.39]

Теория соматического отбора предполагает передачу приобретенных соматических мутаций V-генов антител половым клеткам. Эта передача может осуществляться при участии обратной транскриптазы (копирование соматической РНК в ДНК) и эндогенных РНК-ретровирусов (продуцируемых лимфоцитами), действующих как генные челноки , перевозящие мутантные последовательности V-генов в половые клетки. После этого должна происходить интеграция возникшей в соматических клетках генетической информации в ДНК зародышевой линии и замещение ею ранее существовавшей ДНК-последовательности (рис. 1.2). Когда мы формулировали свою гипотезу, мы подчеркивали, что она — полезный эвристический инструмент , подобный использованным в теоретической физике. Наша теория обращает внимание исследователя на возможность наследования приобретенных признаков. Она убедительно показывает, что теоретически барьер Вейсмана легко преодолим, а, следовательно, он может быть преодолимым и в реальности. [c.150]

Сформулирована теория соматического отбора, предсказывающая движение наследственной информации от сомы к зародышевой линии для вариабельных генов антител в иммунной системе (Э. Стил) [c.40]

Чем гены антител отличаются от других генов перестройки ДНК вариабельной области [c.102]

Молекулярно-генетические исследования Ig-генов начались в середине 1960-х гг. К этому моменту было известно, что и тяжелые (Н), и легкие (L) цепи антитела выполняют двойственную функцию (рис. 3.2). Они состоят из вариабельной аминокислотной последовательности, или V-домена (служит для связывания антигена), и константной, или С -домена (служит, например, для запуска лизиса клетки-мишени или фагоцитоза). Гены антител отличаются от всех остальных генов, локализованных и картированных генетиками в определенных местах хромосом (называемых локусами). Гены, кодирующие V-и С-домены, отделены друг от друга огромным участком последовательности ДНК. Например, V- и С-домены тяжелых цепей мыши находятся в хромосоме 12, около концевого участка длинного плеча хромосомы. Генетическое картирование и последующее изучение последовательности нуклеотидов ясно показали, что V-участок отстоит от С-участка по крайней мере на 300 ООО п. н. (300 тыс. п. н.) оснований Почему [c.105]

О генах антител в неперестроенном виде говорят, что они имеют конфигурацию зародышевой линии . В таком виде находится ДНК в половых клетках (сперматозоидах и яйцеклетках) и во всех клетках организма, кроме зрелых лимфоцитов (в клетках печени, почек, поджелудочной железы, в других лимфоцитах, например, в фагоцитах). В каждом созревающем лимфоците мыши и человека ДНК подвергается случайной соматической перестройке. Один из V-элементов перемещается и соединяется с одним D- и одним J-элементом. Этот участок располагается перед первым С-геном. Кодирующий С-участок разделен рядом интронов. После этого все еще остается длинная промежуточная последовательность между перестроенным V-геном, который теперь называется V(D)J-reH, и С-участком. Эту структуру называют соматической конфигурацией . Скобки вокруг D в общем символе гена появляются, потому что гены легких цепей Ig построены только из V- и J-элементов. [c.107]

Сейчас мы попытаемся ответить на вопрос, поставленный в конце главы 4. Поскольку иммунная система ныне живущих позвоночных, по-видимому, хорошо приспособлена к ответу на неожиданные антигены, есть ли сейчас нужда в обратной связи сомы и зародышевой линии Для ответа на этот вопрос рассмотрим вероятные события в эволюции позвоночных, которые привели к появлению генов антител. Мы считаем, что, рассмотрев все известные генетические данные, можно дать следующее простейшее объяснение эволюции У-генов антител. [c.164]

Однако еще оставался без ответа вопрос об источниках разнообразия антител. Теоретическое допущение о существовании своего особого гена для антител каждой из множества специфичностей немедленно открыло другую проблему. Половина аминокислотной последовательности любой легкой и четверть любой тяжелой цепи иммуноглобулинов всегда вариабельна, а остальная часть константна. Каким образом в случае предполагаемого множества генов антител возможно сохранение неизменной последовательности в константных областях иммуноглобулиновых цепей На этот вопрос ответили Драйер и Беннетт, предположив, что вариабельные и константные области кодируются отдельными генами, причем существует множество генов для вариабельных (V) и один или весьма ограниченное число генов для константных (С) областей. Теперь оставалось только объяснить источник многообразия вариабельных областей Основой для этого стала идея соматического мутагенеза, согласно которой из относительно небольшого числа гаметных генов (гены зародышевой линии) в течение жизни индивида возникает множество модифицированных, т. е. подвергшихся мутациям генов. Кроме того, было высказано предположение, что полный У-ген может появляться в результате рекомбинации ряда генных сегментов. При разрезании и соединении фрагментов ДНК между ними могут встраиваться добавочные нуклеотиды, создавая дополнительную вариабельность, названную N-peгиoнaльнoй, поскольку новая нуклетидная последовательность отличается от гаметной. Вместо мутаций источником разнообразия вариабельных областей могла бы служить, как предполагалось, генная конверсия с участием набора [c.130]

Введение в организм реципиента генов антител, которые связываются со специфическими антигенами, было названо иммунизацией in vivo. Для этого гены Н- и L-цепей иммуноглобулинов моноклонального мыши- [c.434]

Сегодня известно, что у млекопитающих для создания разнообразия антител могут действовать все эти пять механизмов рис. 8.2). Примечательно, что акулы располагают значительным числом кодирующих антитела генов и не испытывают необходимости в соматических рекомбинациях, тогда как у курицы число гаметных генов антител офаниченно и для этого вида характерен высокий уровень генной конверсии (см. гл. 15). [c.131]

Недавно было показано, что в генах У-области и поблизости от них происходят соматические мутации вероятно, это увеличивает число разных антител по крайней мере в 10-100 раз. Механизмы, благодаря которым мутации возникают именно здесь, неизвестны. Однако было обнаружено, что мутации встречаются гораздо чаще в антителах IgG и IgA, чем в кодируемых тем же Ун-геном антителах IgM. Это, пожалуй, неудивительно, так как молекулы IgM вырабатываются на ранних стадиях иммунного ответа, а IgG и IgA появляются относительно поздно. Поэтому В-клетки, переключившиеся с IgM на IgG или IgA (см. разд. 17.4.7), как правило, претерпели большее число делений, чем В-клетки, продолжающие вырабатывать IgM, и поэтому, скорее всего, накопили больше мутаций. С другой стороны, может сущестювать механизм, повышающий частоту мутирования У-генов после того, как произойдет переключение с IgM на иммуноглобулины других классов. Как бы то ни было, изменение антиген-связывающих учаегков в результате соматических [c.40]

Механизмы, участвующие в аллельном исключении и в врборе одного типа L-цепей в ходе развития В-клеток, неизвестны. Одиа из очевидных возможностей состоит в том, что в неэкспресснруемых генных пулах сегменты генов антител просто не подвергаются перегруппировке. Однако уже получены убедительные данные о том, что это не так. Часто в иеэкспрессируемых хромосомах перестройки происходят, но неправильным образом н поэтому не могут обеспечить синтез цепей Ig, пригодных для построения антител. Это наводит на мысль, что, может быть, соединение сегментов генов V-области в ходе развития В-клеток-в известной степени случайный процесс, чаще приводящий к непродуктивным перестройкам, чем к продуктивным. В этом случае аллельное исключение могло бы быть просто результатом того, что очень низка вероятность успешной перестройки в более чем одном генном пуле для каждой цепи. Но это означало бы, что во многих клетках вообще не будет успешной перестройки и, следовательно, синтеза антител. Поскольку такие клеткн не будут стимулироваться никаким антигеном, онн должны бы- [c.41]

Благодаря достижениям молекулярной биологии стало возможным получать моноклональные антитела (мАт) заданной специфичности, аффинности и изотипа и, более того, конструировать гены антител, содержащие У-гены мыши и С-ге-ны человека. Иммунизируя мышей, можно вызвать образование антител нужной специфичности, а затем придать им видовую антигенность антител человека. Благодаря весьма низкой чу-жеродности таких мАт для человека они могут использоваться в клинике. Еще более изощренные методы конструирования позволяют дополнять каркас У-домена антител, получаемых от животных одного вида, набором участков, опре- [c.154]

Хотя индивидуальные В-клетки обычно не меняют своей основной специфичности, аффинность антител, образуемых клоном, может претерпевать изменения в результате соматического гипермутирования рекомбинированных генов антител (см. гл. 8). По-видимому, в созревание аффинности вносят вклад два процесса [c.213]

Сходство между T R и антителами распространяется и на то, как обеспечивается разнообразие, например, V-областей а- и Р-цепей на генетическом уровне. Информация о V-области Р-цепи распределена между тремя отдельными участками ДНК в хромосоме 6 мьпии и хромосоме 7 человека с каждым из двух Ср-сегментов соединяются примерно 20 Vp-, 2 Dp- и 6 Jp-сегментов. Генные сегменты а-цепи-примерно 50 V , 50 и один Сц-у мыши и человека локализованы на хромосоме 14. Кодирующие сегменты для у-цепей также разделены, но образуют четыре кластера, каждый из которых содержит несколько V-, J- и С-сегментов в результате их соединения образуется ген функциональной у-цепи. Механизм перестройки до конца не изучен, но, по-видимому, сходен с таковым для генов антител. Здесь тоже сигналом узнавания служит комплекс из гептамерной и нонамерной единиц. [c.294]

В научной картине внутреннего мира клеток и молекул иммунной системы неоламаркистские представления об обратной связи генов сомы и зародышевой линии давно занимают видное и законное место. В этой книге мы покажем, как можно языком молекулярной генетики описать явление соматического гипермутирования генов антител и предполагаемый процесс переноса информации от сомы к половым клеткам. [c.19]

Отталкиваясь от клонально-селекционной теории, Тед Стил и Боб Бландэн стали изучать механизм эволюции генов антител. Эта новая область иммунологии исследует генетические особенности процессов, обеспечивающих разнообразие антител и созревание аффинности. С конца 1970-х гг. становится все больше известно об уникальной системе генов Ig и ТкР. Сейчас мы уже много знаем о структуре последовательностей ДНК этих генов. Мы можем объяснить, почему одна клетка производит антитела одной специфичности, и как мутация порождает новое антитело. Именно это делает иммунную систему способной продуцировать антитела высокой аффинности ко многим тысячам новых антигенов. [c.97]

Предложено рациональное объяснение соматических мутаций генов антител. Установлена зависимость Ву-Кэбота для У-областей антител (Т. Ву, Е. Кэбот). Предсказано существование определяемого антигеном соматического гипермутирования вариабельных генов антител (А. Каннингам). [c.39]

Установлена уникальная организация генов антител и доказана V -> С-модель Дрейе-ра-Беннета. Опубликованы первые данные по последовательностт1М ДНК, подтверждающие, что вариабельные гены антител подвергаются соматическому мутированию [c.40]

Широко признаны доказательства того, что определяемое антигеном соматическое гипермутирование генов антител в иммунной системе действительно происходит. [c.40]

Предложена модель обратной транскрипции для объяснения определяемого антигеном соматического гипермутирования вариабельных генов антител (Э. Стил, [c.40]

Тем не менее в конце 1960-х—начале 1970-х гг. Мелвин Кон, а затем Элистэр Каннингем привели доводы в пользу того, что иммунная система имеет способность генерировать соматические мутации генов антител в ответ на внедрение чужеродных антигенов. По их мнению, по-видимому, выгодно, чтобы с ДНК зародышевой линии наследовалось только небольшое число необходимых генов, а новые могли бы возникать в течение жизни животного в виде соматических мутаций, вызванных антигеном. В то время, когда эта теория соматического мутирования была высказана впервые, она была оценена по достоинству только небольшим числом иммунологов. Большинство продолжало придерживаться мнения, что все антитела закодированы в генах половых клеток, то есть они предсущест-вуют до рождения животного. Это предполагало, что изменчивость является результатом случайных (редких) мутаций в генах клеток зародышевой линии, которые передаются потомкам. Без преувеличения можно сказать, что споры между приверженцами идеи соматических мутаций и мутаций в половых клетках были в центре внимания большинства наиболее важных работ. Они сыграли ту же роль, что и дискуссия в физике о кор-пускулярно-волновой двойственности в квантовой механике в 1920-х годах. Поэтому мы вынуждены объяснять основные молекулярные механизмы в контексте их исторических корней. [c.98]

Примерно 25 лет назад Элистэр Каннингем, работающий в Центре медицинских исследований Джона Куртина в Канберре, впервые высказал идею о соматическом мутировании вариабельных генов антител, вызванном антигеном [10]. Он также первым провел эксперименты, демонстрирующие это явление. Примерно в то же время исследовательские группы Мелвила Кона (Институт Салк, Сан-Диего, США) и Сусуми Тонегавы (Базельский институт иммунологии, Швейцария) получили молекулярные доказательства существования соматического мутирования (путем анализа последовательностей белка и ДНК) [11]. Оба эти открытия были сделаны в разгар споров между сторонниками идеи соматического разнообразия и идеи разнообразия, закодированного в зародышевой линии. Самая [c.136]

Мы описали протекающий в В-лимфоцитах процесс обратной связи V(D)J-reHOB, основанный на склонной к ошибкам обратной транскрипции. Он составляет основу определяемого антигеном мутирования генов антител. Все экспериментальные данные согласуются с этой теорией. Это приводит нас ко второй неола-маркистской концепции направленной обратной связи генов. [c.147]

Итак, мы вновь формулируем вопрос (впервые поставленный в 1992 г.) о вариабельных генах иммунной системы. Как объяснить высоко неслучайную структуру последовательностей ДНК V-генов зародышевой линии, которая возникает только в ходе прямого антигенсвязывающего отбора белкового продукта гена (антитела), а не прямо в ДНК [c.149]

Эволюция по Ламарку, не отвергая дарвиновского естественного отбора, требует следующей причинно-следственной связи для запоминания приобретенного признака клетками в зародышевой линии животных. Измененные условия внешней среды (например, доступность пищи, новые хищники) могут приводить к изменениям поведения, строения тела, физиологических функций. Новые иммунологические воздействия могут приводить к появлению новых генов антител в В-лимфоцитах. Со временем такие соматические мутации могли бы встроиться в ДНК половых клеток. А это расширило бы репертуар наследственной изменчивости, на которую затем действует естественный отбор, сохраняющий наиболее приспособленных и приводящий к распространению адаптивных вариаций. Такая последовательность событий есть ни что иное, как проницаемость барьера Вейсмана. [c.167]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология