1.2.1 Ig基因的結(jié)構(gòu)
小鼠Ig重鏈(H)[Igh]和輕鏈(L)[kappa(Igκ)和lambda(Igλ)]位點(diǎn)的基因結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。

圖1.1 小鼠免疫球蛋白基因座構(gòu)成,包括小鼠Igh基因座、Igκ基因座和Igλ基因座。其中Ψ(國(guó)際音標(biāo)/psai/)為假基因,本圖并未標(biāo)注所有基因片段和假基因。
蛋白角度,抗體是由兩個(gè)相同的重鏈HC和兩個(gè)相同的輕鏈LC(κ或λ)組成,并通過(guò)二硫鍵連接可變區(qū)(V)和恒定區(qū)(C)。小鼠的Igh、Igκ和Igλ基因分別位于12、6和16號(hào)染色體上,對(duì)于人類而言則是分別位于14、2和22號(hào)染色體。
Ig重鏈的V區(qū)外顯子是通過(guò)可變(V, variable)、多樣(D, diversity)和連接(J, joining)基因片段的體細(xì)胞重組(重排)產(chǎn)生,而Ig輕鏈的V區(qū)外顯子是由V和J片段重排形成(不涉及D)。B細(xì)胞發(fā)育早期階段的體細(xì)胞重組,即V(D)J重組,介導(dǎo)了免疫球蛋白基因片段在DNA水平上發(fā)生物理性的永久并置(juxtaposition),最終引起V區(qū)外顯子的成熟和功能性μHC基因的產(chǎn)生。V(D)J重組幫助機(jī)體構(gòu)建了一個(gè)龐大的免疫球蛋白庫(kù)。在小鼠中,Igh基因座涵蓋97個(gè)V、14個(gè)D和4個(gè)J片段,Igκ基因座包括94-96個(gè)V片段和4個(gè)J片段,Igλ基因座存在3個(gè)(實(shí)驗(yàn)室小鼠)或8個(gè)(野生小鼠)V片段以及3個(gè)J片段。
上述重排基因片段的下游是外顯子,用于編碼抗體重鏈和輕鏈的恒定區(qū)。值得注意的是,C區(qū)外顯子并非由較小基因片段的重排形成,此外,是由Igh基因座編碼抗體的種類和亞型。小鼠Igκ基因座包含唯一的Cκ外顯子,Igλ基因座包含4個(gè)Cλ外顯子(其中一個(gè)是假基因),而Igh基因座則存在8個(gè)CH外顯子,分別是Cμ、Cδ、Cγ3、Cγ1、Cγ2b、Cγ2a(BALB/c)或Cγ2c(C57BL/6)、Cε和Cα(每個(gè)CH外顯子編碼一個(gè)特定的Ig同種型[isotype])。對(duì)于HC和LC,最靠近V區(qū)的C區(qū)外顯子通過(guò)常規(guī)RNA剪接,連接到成熟的V區(qū)外顯子,然后翻譯為組成抗體的H或L蛋白。
受到這種特化的基因結(jié)構(gòu)和機(jī)制的影響,B細(xì)胞可以通過(guò)V(D)J重組產(chǎn)生大約10^11種不同的BCR或抗體(Nussenzweig and Alt 2004)。Ig的V區(qū)基因在生發(fā)中心反應(yīng)過(guò)程中也會(huì)發(fā)生體細(xì)胞超突變,進(jìn)一步增加了抗體的復(fù)雜程度,并且優(yōu)化抗體的親和力,有時(shí)甚至能改變抗體的特異性。如此大量的不同抗體,即抗體庫(kù)(repertoire)的形成,對(duì)于機(jī)體中和致病性的細(xì)菌和病毒至關(guān)重要。