AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE

AZ ELLENANYAGOK SZERKEZETE Nehéz lánc (H) VH VL CH Könnyű lánc (L) CL KOMPLEMENT AKTIVÁCIÓ SEJTHEZ KÖTŐDÉS LEBOMLÁS TRANSZPORT

AZ IMMUNOGLOBULINOK JELLEGZETES AMINOSAV SZERKEZETE Mieloma multiplex Plazmasejt tumorok – tumorsejtek a csontvelőben Monoklonális eredetű emberi immunoglobulinok a szérumban (50-100mg/ml) Rodney Porter és Gerald Edelman 1959 – 1960 fehérje tisztítás AZ IMMUNOGLOBULINOK JELLEGZETES AMINOSAV SZERKEZETE Gél elektroforézis Redukció L H 50 kDa Nehéz lánc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 25 kDa Könnyű lánc Variábilis Constans

AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE VL VH S – S S – S A sokféleség kialakulásának mechanizmusa? Más szabályok a variábilis és konstans régiók kialakulására? Szimmetrikus molekula  két azonos VH és VL  mindkét kromoszóma ugyanazt a szekvenciát kódolja?

V C V2 C V3 V1 A MOLEKULÁRIS BIOLÓGIAI DOGMÁJA Gén Protein 1 GÉN = 1 FEHÉRJE A MOLEKULÁRIS BIOLÓGIAI DOGMÁJA AZ IMMUNOGLOBULIN SZEKVENCIA JELLEGZETESSÉGE ELMÉLETEK 1 GÉN magas szomatikus mutációs ráta a V régióban V C Sok GÉN (10 000 – 30 000) V2 C V3 V1

AZ IMMUNOGLOBULINOK MOLEKULÁRIS GENETIKÁJA Hogyan magyarázható az ellenanyagok kettős funkciója? Dreyer & Bennett feltételezése (1965) Egy adott izotípusú ellenanyag valószínűleg: Az egyetlen C régiót kódoló gén a csíravonalban el van választva a V régió génektől A V génekből többféle áll rendelkezésre Feltételezhető egy mechanizmus, amely a V és C géneket fúzionálja egy teljes immunglobulin génné A feltételezés ellentétben állt az akkor elfogadott nézettel, amennyiben a DNS (genetikai állomány) egy adott egyed minden sejtjében azonos

A Dreyer - Bennett hipotézis C A csíravonalban egyetlen C gén van (L-lánc), amely a sok V géntől távol helyezkedik V A B-sejtekben a V és C géneket valamilyen mechanizmus egy teljes immunglobulin génné fúzionálja C V V Módszer a sok V gén létezésének és a V – C gén átrendeződés igazolására

Módszer C V Csíravonal DNS C V Átrendezett DNS Megközelítés: Specifikus cDNS próbák a különböző V régiók és a C régiók elkülönítéséhez DNS restrikciós enzimek a DNS fragmentáláshoz A csíravonalból (pl. méhlepény) és az érett B-sejtekből (pl. plazmocitóma/mielóma) származó DNS

Susumi Tonegawa kísérlete 1976 Basel Digestion by restriction enzyme DNA-extraction Digestion by restriction enzyme Gel electrophoresis Southern blot VC Kb 6,0 1,5 V-probe 4,0 C V C-probe B-cell Liver cell 6.0 Kb V C 4.0 Kb 1.5. Kb V C B-cell

Sok variábilis gén van, de csak egy konstans gén KÖVETKEZTETÉS Sok variábilis gén van, de csak egy konstans gén V C CSÍRAVONAL A V és C gének csak a B-sejtekben kerülnek egymás mellé C V B-SEJT GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE EGY GÉNNÉ Fehérje Gén

Az Ig gének szekvenálása tovább bonyolította a képet A csíravonal VL gének szerkezete hasonló volt a Vk és and Vl könnyű láncok esetében A csíravonal és az átrendezett DNS nem volt azonos CL VL ~ 95as ~ 100as L CL VL ~ 95as ~ 100as JL Az aminosavak egy része a kis számú J (Joining) régiókból származik L CL VL ~ 208as L Honnan származik a 13 extra aminosav?

A KAPPA (κ) LÁNC GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE Jκ Vκ B-sejt 2 40 Vκ 5 Jκ Vκ Jκ Csíravonal B-limfocita fejlődés során Jk Jκ Vκ B-sejt 1 DNS

A szomatikus génátrendeződés hatékonysága A K-LÁNC KIFEJEZŐDÉSE VkJk Vk Vκ P pA Ck E J Primer RNS átirat Ck E J Vk mRNA Ck J Vk AAAA Transzláció Ck J Vk Fehérje A szomatikus génátrendeződés hatékonysága

Az Ig könnyű lánc átrendeződés: Menekülési út 1 helyes keret leolvasás A könnyű lánc gének esetében a V – J régió közti kapcsolat kialakulásakor a megfelelő keret leolvasásnak csak 1:3 az esélye 1 helyes keret leolvasás Vk Jk Ck Nem-produktív átrendeződés A könnyű lánc esetében új V és J elemek részvételével még egy esély van a produktív átrendeződésre Hasított mRNA átirat

Az Ig H lánc további sokféleséggel jellemezhető VH DH JH CH A nehéz lánc a VH és JH gének közötti szakaszon további (0 – 8) aminosavat tartalmaz Ezek a D (DIVERSITY) régióból származnak A nehéz lánc kialakulásához 2 rekombinációs folyamatra van szükség DH to JH és VH to DHJH, VL JL CL L A könnyű lánc kialakulásához 1 rekombinációs folyamatra van szükség : VL to JL

A VH GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE 6 JH VH1 VH2 VH3 D D D D JH JH JH JH D VH1 VH2 VH3 A B sejt fejlődés során JH VH1 VH2 JH D

AZ IMMUNOGLOBULIN POLIPEPTID LÁNCOKAT TÖBB GÉN SZEGMENS KÓDOLJA AZ IMMUNOGLOBULIN GÉN SZEGMENSEK ELRENDEZŐDÉSE Chromosome 2 kappa light chain gene segments Chromosome 22 lambda light chain gene segments Chromosome 14 heavy chain gene segments AZ IMMUNOGLOBULIN GÉN SZEGMENSEK SZÁMA Variábilis (V) 40 30 65 Diverzitás (D) 0 0 27 Kapcsoló (J) 5 4 6 Gene segments Könnyű lánc Nehéz lánc kappa lambda