Иммуноглобулиновые гены

Третий и наиболее сложный пример процессов перестройки ДНК связан с организацией иммунной системы млекопитающих и других высших позвоночных. Направленность эволюционного развития иммунной системы определялась необходимостью противостоять инфекции и удалять из организма собственные дефектные клетки, которые могут оказаться раковыми. Иммунная система млекопитающих обладает способностью продуцировать по крайней мере 10⁶ антител с различной специфичностью. Такое разнообразие антител вполне достаточно для того, чтобы обеспечить специфический иммунный ответ по отношению к любой чужеродной молекуле (антигену). Характерно, что антитела к синтетическим антигенам, которые никак не могли фигурировать в эволюционной истории организма, вырабатываются им столь же эффективно, что и антитела к обычным природным антигенам. Антитела продуцируются в крови клетками B-лимфоцитов. Каждый из миллионов покоящихся В-лимфоцитов способен специфически распознавать одну определенную антигенную детерминанту, которая может быть представлена в составе чужеродной молекулы. Присутствие чужеродного

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

238 Экспрессия генетического материала

Таблица 16.5. Различные классы иммуноглобулинов человека, возникающих в ходе иммунного ответа
Класс	Тяжелая цепь	Подкласс	Легкая цепь	Субъединичный состав
IgM	μ
IgG	γ
IgA	α
IgD	δ
IgE	ε

антигена первоначально регистрируется одним или несколькими В-лимфоцитами в популяции, исходно несущими подходящие антитела. Взаимодействие с антигеном индуцирует пролиферацию данных лимфоцитов, которая приводит к образованию клонов клеток, продуцирующих антитела к данному антигену. В ходе установления иммунного ответа вырабатываются иммуноглобулины нескольких различных классов с одинаковой специфичностью к антигену (табл. 16.5). Первыми нарабатываются IgM, антитела, связанные с клеточной мембраной В-лимфоцитов. Вслед за этим начинается продукция IgD и IgG, причем последние представляют собой основной класс антител, высвобождаемых в кровоток. Некоторые из клеток клональной популяции В-лимфоцитов, активированных антигеном, вырабатывают также IgA и IgE.

Способность организма продуцировать такое колоссальное разнообразие специализированных белков (антител) порождает естественный вопрос: каким образом эти белки кодируются в ДНК? В последние десять лет благодаря развитию методов работы с рекомбинантными ДНК на этот вопрос удалось получить достаточно исчерпывающий ответ. Важнейшим фактором, определяющим разнообразие антител, является способность лимфоцитов к перегруппировке и комбинированию определенных сегментов ДНК с образованием тысяч различных возможных вариантов структуры соответствующих генов.

Для молекул антител характерна димерная структура, в которой каждый из мономеров состоит из двух различных полипептидных цепей, которые в соответствии с размером называют тяжелыми (Н) и легкими (L). Цепи соединены между собой дисульфидными мостиками, как показано на рис. 16.20 для молекулы IgG. Удалось определить аминокислотную последовательность для целого ряда различных Н- и L-цепей, которые были получены из крови человека или мыши, страдающих множественной миеломой, болезнью, при которой сверхпролиферация определенного клона антитела-продуцирующих лимфоцитов происходит без всякой индукции антигеном. Эти исследования показали, что как Н-, так и L-цепи иммуноглобулинов содержат так называемые вариабельные (V) и константные (С) участки последовательности. То есть при сравнении аминокислотных последовательностей множества различных L-цепей оказывается, что различия в аминокислотной последо-