Генетика иммуноглобулинов. 
Ветеринарная генетика

Гены иммуноглобулинов аутосомны, кодоминантны. Структурное разнообразие иммуноглобулинов определяется последовательностью аминокислот.

В биологии существовал принцип «один ген — одна полипептидная цепь», а также утверждалась неизменность генома в онтогенезе организма. Однако в случае Ig видно, что несколько генов кодируют одну полипептидную цепь.

Иммуноглобулины контролируются тремя семействами генов, расположенными в разных хромосомах. Одно семейство кодирует синтез всех классов тяжелых цепей (Н), другое — синтез легких к-цепей, третье — синтез легких А.-цепей.

У мыши вариабельная область легкой А.-цепи кодируется двумя V-генами, а константная область — четырьмя С-генами (рис. 50). Vи С-гены называются также Vи С-сегментами. Перед каждым С-геном находится короткий отрезок ДНК, который называется J-сегментом. Любой V-ген может соединиться с любой парой J-сегмент — С-ген. Следовательно, легкая Я—цепь кодируется сегментами V, J, С. В эмбриональном геноме эти сегменты удалены друг от друга, а в зрелых лимфоцитах в результате соматической рекомбинации они сближаются.

Для легкой к-цепи имеется несколько сот V-генов, четыре J-сегмента и один С-ген (см рис. 50). В зрелом лимфоците А.-цепь кодируется сегментами V, J и С (по одному из многих сегментов V и J).

Для тяжелых цепей всех типов существует 100—500 V-генов, 20 D-сегментов, 4 J-сегмента и несколько тесно сцепленных С-генов. В плазматической клетке тяжелая цепь кодируется сегментами V, D, J, С (см. рис. 50).

Сбор генов Ig осуществляется в два этапа. В результате соматической рекомбинации соединяются Vи J-сегменты легкой цепи или V-, Dи J-сегменты тяжелой цепи. Часть Vи J-сегментов при этом выбрасывается. Затем происходит транскрипция, образуется пре-иРНК. При сплайсинге про-иРНК (удаляются интроны и соединяются экзоны) вырезаются интроны и V-, J-, С-сегменты располагаются рядом. В цитоплазме происходит трансляция и образуется легкая к-цепь (рис. 51). Такой же процесс осуществляется и при образовании тяжелых цепей Ig. При иммунном ответе предшественники зрелых лимфоцитов сначала образуют филогенетически самый древний IgM, а потом в лимфоцитах происходит переключение на синтез Ig других классов.

Аллотипы иммуноглобулинов. Это генетически детерминированные варианты белков (в данном случае иммуноглобулинов), по которым особи внутри вида отличаются друг от друга Аллотипы представляют отдельные варианты генов иммуноглобулинов и обусловливают их генетический полиморфизм. Каждая молекула иммуноглобулина имеет не один, а несколько аллотипических детерминант (или аллотипических маркеров).

Имеется еще две группы антигенных детерминант иммуноглобулинов: изотипы и идиотипы.

Изотипы — это антигенная специфичность, общая для всех особей одного вида. Пять классов иммуноглобулинов (А, М, С, Е, D) являются изотипами.

Идиотипы — это антигенные различия между антителами, принадлежащими к одному классу, субклассу и аллотипу у отдельных особей. Идиотипы одной особи определяются клонами клеток, синтезирующими антитела.

Разнообразие антител. Одна из главных и интересных проблем иммунологии — это объяснение природы происхождения громадного разнообразия антител. Ведь организмы в течение жизни могут встречаться с десятками тысяч антигенов и должны отличать «чужеродные» агенты от «своих».

Установлено, что разнообразие антител может быть обеспечено следующими факторами:

• 1) наличием ограниченного числа гаметных генов;
• 2) сборкой и экспрессией генов в соматических клетках из ограниченного набора зародышевых сегментов;
• 3) неточностью аппарата сплайсинга РНК, когда соединяются сегменты V, D и J;
• 4) соматическими гипермутациями генов антител.

Вам уже известно (см. рис. 50), что набор зародышевых генов для к-, А.-цепей и тяжелой цепи не столь велик: от 2 до 300 V-сегментов, 4 J-сегмента, около 20 D-сегментов и 1—4 С-сегмента.

Количество вариантов сборки гена иммуноглобулина, например, легкой к-цепи равно произведению чисел Vи J—сегментов. Соединение V-, Dи J-сегментов может произойти более 10 тыс. способами. Таким образом, число вариантов формирования активного центра Ig (паратопа) участками легкой и тяжелой цепи превышает 10 млн.

Разнообразие антител может возникать вследствие нарушения соединения V-, Dи J-сегментов, а также вклинивания лишних нуклеотидов уже не в ДНК, а при сплайсинге про-иРНК. В результате образуется несколько измененная иРНК и при трансляции изменяется последовательность аминокислот в иммуноглобулине.

Значительный источник разнообразия антител — это повышенная частота соматических мутаций в вариабельных доменах, особенно в гипервариабельных районах. Показано, что в V-райо-не Ig происходит три мутации на 30 делений В-лимфоцитов, т. е. на несколько порядков превышает обычную частоту мутаций. Предполагают наличие в В-клетках специальных ферментов, усиливающих темп мутирования.

Таким образом, при наличии различных вариантов сборки зародышевых генов, неточности соединения сегментов, вставок пар нуклеотидов и соматических мутаций может возникнуть более 1 млрд типов антител.

Иммунный ответ, или иммунологическая реактивность, — высокоспецифическая форма реакции организма на чужеродные вещества (антигены).

Иммунный ответ на инфекцию в общем виде показан на рисунке 53. Сначала антиген захватывается (7) представляющей клеткой (макрофагом). Внутри макрофага антиген перерабатывается (процессинг антигена) и попадает на его поверхность (2). Антиген на поверхности макрофага узнает активированный Т-хелпер (3). Т-супрессоры при иммунном ответе взаимодействуют с Т-хелперами и В-лимфоцитами. Т-хелпер активирует В-лимфоцит, на поверхности которого находится процессированный антиген (4). В-лимфоциты на своей поверхности имеют рецепторы-иммуноглобулины, которыми они узнают и связывают циркулирующий в организме антиген (5). Активированные В-лимфоциты пролиферируют и превращаются в клон плазматических клеток (6), а некоторые из их потомков становятся клетками памяти (7), обеспечивающими быстрый ответ на инфекцию в будущем. Клон плазматических клеток продуцирует антитела, которые связываются с антигеном, маркируют его (8), антигены узнаются и уничтожаются макрофагами (9).

При вирусной инфекции ДНК или РНК вируса попадает в клетку, а вирусные белки остаются на клеточной мембране.

(рис. 54). Цитотоксические Т-клетки (Т-киллеры) своими рецепторами специфически узнают вирусные антигены только в комбинации с белкомглавного комплекса гйстосовместимости (МНС) класса I, которые имеются почти на всех клетках организма. МНС класса I определяют иммунологическую индивидуальность клетки. В отличие от антител Т-рецепторы не узнают и не связывают антиген, если тот не находится вместе с белком МНС. После узнавания. антигенов цитотоксические Т-клетки убивают зараженные вирусом клетки.

Мутации любых локусов, обусловливающие разные звенья иммунной системы организма, в той или иной степени влияют на иммунный ответ. У кроликов, свиней, птицы, мышей и т. д. обнаружены индивидуальные и межлинейные различия по силе иммунного ответа.

Гены иммунного ответа (Ir-гены). При иммунизации инбредных мышей различными антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Гены, кодирующие иммунный ответ убыли названы генами иммунного ответа (immune response).

Высота иммунного ответа детерминирована многими генами иммунного ответа, обозначаемыми Ir-1, 1г-2.

При вирусной инфекции ДНК или РНК вируса попадает в клетку, а вирусные белки остаются на клеточной мембране.

(рис. 54). Цитотоксические Т-клетки (Т-киллеры) своими рецепторами специфически узнают вирусные антигены только в комбинации с белкомглавного комплекса гйстосовместимости (МНС) класса I, которые имеются почти на всех клетках организма. МНС класса I определяют иммунологическую индивидуальность клетки. В отличие от антител Т-рецепторы не узнают и не связывают антиген, если тот не находится вместе с белком МНС. После узнавания. антигенов цитотоксические Т-клетки убивают зараженные вирусом клетки.

Мутации любых локусов, обусловливающие разные звенья иммунной системы организма, в той или иной степени влияют на иммунный ответ. У кроликов, свиней, птицы, мышей и т. д. обнаружены индивидуальные и межлинейные различия по силе иммунного ответа.

Гены иммунного ответа (Ir-гены). При иммунизации инбредных мышей различными антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Гены, кодирующие иммунный ответ убыли названы генами иммунного ответа (immune response).

Высота иммунного ответа детерминирована многими генами иммунного ответа, обозначаемыми Ir-1, 1г-2.

При вирусной инфекции ДНК или РНК вируса попадает в клетку, а вирусные белки остаются на клеточной мембране.

(рис. 54). Цитотоксические Т-клетки (Т-киллеры) своими рецепторами специфически узнают вирусные антигены только в комбинации с белкомглавного комплекса гйстосовместимости (МНС) класса I, которые имеются почти на всех клетках организма. МНС класса I определяют иммунологическую индивидуальность клетки. В отличие от антител Т-рецепторы не узнают и не связывают антиген, если тот не находится вместе с белком МНС. После узнавания. антигенов цитотоксические Т-клетки убивают зараженные вирусом клетки.

Мутации любых локусов, обусловливающие разные звенья иммунной системы организма, в той или иной степени влияют на иммунный ответ. У кроликов, свиней, птицы, мышей и т. д. обнаружены индивидуальные и межлинейные различия по силе иммунного ответа.

Гены иммунного ответа (Ir-гены). При иммунизации инбредных мышей различными антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Гены, кодирующие иммунный ответ убыли названы генами иммунного ответа (immune response).

Высота иммунного ответа детерминирована многими генами иммунного ответа, обозначаемыми Ir-1, 1г-2.

При вирусной инфекции ДНК или РНК вируса попадает в клетку, а вирусные белки остаются на клеточной мембране (рис. 54). Цитотоксические Т-клетки (Т-киллеры) своими рецепторами специфически узнают вирусные антигены только в комбинации с белкомглавного комплекса гйстосовместимости (МНС) класса I, которые имеются почти на всех клетках организма. МНС класса I определяют иммунологическую индивидуальность клетки. В отличие от антител Т-рецепторы не узнают и не связывают антиген, если тот не находится вместе с белком МНС. После узнавания. антигенов цитотоксические Т-клетки убивают зараженные вирусом клетки.

Мутации любых локусов, обусловливающие разные звенья иммунной системы организма, в той или иной степени влияют на иммунный ответ. У кроликов, свиней, птицы, мышей и т. д. обнаружены индивидуальные и межлинейные различия по силе иммунного ответа.

Гены иммунного ответа (Ir-гены). При иммунизации инбредных мышей различными антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Гены, кодирующие иммунный ответ убыли названы генами иммунного ответа (immune response).

Высота иммунного ответа детерминирована многими генами иммунного ответа, обозначаемыми Ir-1, 1г-2.

При вирусной инфекции ДНК или РНК вируса попадает в клетку, а вирусные белки остаются на клеточной мембране (рис. 54). Цитотоксические Т-клетки (Т-киллеры) своими рецепторами специфически узнают вирусные антигены только в комбинации с белкомглавного комплекса гйстосовместимости (МНС) класса I, которые имеются почти на всех клетках организма. МНС класса I определяют иммунологическую индивидуальность клетки. В отличие от антител Т-рецепторы не узнают и не связывают антиген, если тот не находится вместе с белком МНС. После узнавания. антигенов цитотоксические Т-клетки убивают зараженные вирусом клетки.

Мутации любых локусов, обусловливающие разные звенья иммунной системы организма, в той или иной степени влияют на иммунный ответ. У кроликов, свиней, птицы, мышей и т. д. обнаружены индивидуальные и межлинейные различия по силе иммунного ответа.

Гены иммунного ответа (Ir-гены). При иммунизации инбредных мышей различными антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Гены, кодирующие иммунный ответ убыли названы генами иммунного ответа (immune response).

Высота иммунного ответа детерминирована многими генами иммунного ответа, обозначаемыми Ir-1, 1г-2 д. У мышей известно более 20 1г-генов. Ir-гены контролируют ответ на тимуеза-висимые антигены и реализуют свое действие на уровне Т-лимфо-цитов. Контроль иммунного ответа осуществляется 1г-генами путем контроля синтеза la-белков (продукты генов 1-района МНС). Эти белки на мембране макрофага вступают в ассоциацию с молекулами процессированного (переработанного в макрофаге) антигена.

В I-районе главного комплекса гйстосовместимости мышей Н-2 существует три локуса Ir (Ir-IA, Ir-1B, 1г-1С). Кроме того, известны Ir-гены, расположенные вне Н-2 комплекса. Это локу-сы Ir-2, 1г-4, а также локус Ir, сцепленный с полом. Общее количество Ir-генов неизвестно. Ir-гены контролируют также клеточные реакции иммунитета. Во многих случаях иммунный ответ против антигенов наследуется полигенно.

Иммунизация свиней различными антигенами позволила также открыть гены иммунного ответа, которые имеют сходство с Ir-генами мышей. Иммунный ответ носит количественный характер, а Ir-гены сцеплены с главным комплексом гйстосовместимости свиней SLA.