Клонирование и анализ генов легких цепей иммуноглобулинов стерляди

Клонирование и анализ генов легких цепей иммуноглобулинов стерляди

          Àìôèáèè.

          Ó øïîðöåâîé ëÿãóøêè (Xenopus laevis) âûÿâëåíî òðè ñåìåéñòâà ãåíîâ L-öåïåé ÈÃ, êîäèðóþùèõ òðè ðàçëè÷íûõ èçîòèïà: L1 (ðî), L2 (ñèãìà) è L3 (ðèñ. 6).

          Âñå òðè ëîêóñà èìåþò ñåãìåíòàðíûé õàðàêòåð îðãàíèçàöèè. L1 ëîêóñ ñîäåðæèò ìíîæåñòâåííûå VL1 ñåãìåíòû, ðàçäåëåííûå â ãåíîìå 2.1 - 3.6 òïí, ïÿòü JL1 ñåãìåíòîâ, òðè èç êîòîðûõ èäåíòè÷íû, è îäèí CL1 ãåííûé ñåãìåíò (Stewart et al., 1993). JL1 è VL1 ñåãìåíòû ôëàíêèðóþòñÿ êàíîíè÷åñêèìè ãåïòà- è íîíàìåðíûìè ñèãíàëüíûìè ïîñëåäîâàòåëüíîñòÿìè, ðàçäåëåííûìè 12 ïí ó VL1 è 23 ïí ó JL1 ñåãìåíòîâ (Sakano et al., 1980).

          Ëîêóñ ãåíîâ âòîðîãî òèïà ðàçäåëÿåòñÿ íà äâà ñåìåéñòâà, s1 è s2, êîòîðûå â ãåíîìå ðàñïîëàãàþòñÿ îòäåëüíî. Ãåíîì ëÿãóøêè ñîäåðæèò ìíîæåñòâåííûå Vs1 è íåñêîëüêî Vs2 ãåíûõ ñåãìåíòîâ, îäíó ïàðó Js1-Cs1 è ïàðó Js2-Cs2 (Schwager et al., 1991). Ðàñïîëîæåíèå ãåíîâ ýòîãî òèïà äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà òî÷íî íå îïðåäåëåíî.

          Íåäàâíî áûë îáíàðóæåí òðåòèé òèï ãåíîâ L-öåïåé ó ëÿãóøêè.  ãåíîìå ëÿãóøêè ñîäåðæèòñÿ øåñòü ñåìåéñòâ V ñåãìåíòîâ ýòîãî òèïà. Îáùåå êîëè÷åñòâî VL3 ýëåìåíòîâ ñîñòàâëÿåò ïî ìåíüøåé ìåðå 30 êîïèé. Êàæäûé VL3 ýëåìåíò ìîæåò ðåêîìáèíèðîâàòü ñ îäíîé èç äâóõ ïàð JCL3 ãåííûõ ñåãìåíòîâ (Haire et al., 1996).

          Ãåíû òðåõ òèïîâ çíà÷èòåëüíî ðàçëè÷àþòñÿ: ãîìîëîãèÿ íà àìèíîêèñëîòíîì óðîâíå ñîñòàâëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî 30% (Zezza et al., 1991).  òî æå âðåìÿ, ðÿä ïðèçíàêîâ ïîçâîëÿåò ñîîòíåñòè ãåíû L1 è L3 òèïà ñ êàïïà è ëÿìáäà òèïàìè ìëåêîïèòàþùèõ.

          Ñåìåéñòâî ãåíîâ ïåðâîãî òèïà ìîæíî îòíåñòè ê êàïïà òèïó ïî íåñêîëüêèì ïðè÷èíàì (Zezza et al., 1992): à) âûñîêàÿ ãîìîëîãèÿ ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðû (áîëåå 50%); á) ñóùåñòâåííîå ñõîäñòâî ãåíîìíîé îðãàíèçàöèè ëîêóñà (ìíîãî VL1 è îäèí CL1 ãåííûé ñåãìåíò); â) êîôèãóðàöèÿ ñïåéñåðîâ ìåæäó ãåïòà- è íîíàìåðûìè ñîîòâåòñòâóåò êàïïà òèïó; ã) JL1 è CL1 ãåííûå ñåãìåíòû ðàçäåëåíû ïðèìåðíî 3.5 òïí, ÷òî ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíî ðàññòîÿíèþ ìåæäó JLk è CLk ýëåìåíòàìè ÷åëîâåêà (Sakano et al., 1979; Hieter et al., 1982) è çíà÷èòåëüíî áîëüøå ÷åì ðàññòîÿíèå ìåæäó JLl è CLl ìëåêîïèòàþùèõ (Blomberg et al., 1982; Udey, 1987).

L1 ëîêóñ

 

VL11 VL12        VL1n          JL11 - JL15           CL1

 

	5’

 

L3 ëîêóñ

 

	5’

 

          Ðèñ. 6. Ãåíîìíàÿ îðãàíèçàöèÿ ëîêóñà ïåðâîãî è òðåòüåãî òèïîâ ãåíîâ L-öåïåé ÈÃ ó øïîðöåâîé ëÿãóøêè.

          Ëîêóñ ñåìåéñòâà L1 ñîäåðæèò ìíîæåñòâåííûå VL1 ñåãìåíòû, ïÿòü JL1 ñåãìåíòîâ îäèí CL1 ãåííûé ñåãìåíò. Ðàññòîÿíèå ìåæäó VL1 ðàâíî 2.1 - 3.6 òïí. Ëîêóñ ñåìåéñòâà L3 èìååò îêîëî 30 VL3 ñåãìåíòîâ, ðàñïîëàãàþùèõñÿ ãðóïïàìè, JL3 è CL3 ñåãìåíòû ðàñïîëàãàþòñÿ ïàðàìè: JCL31 è JCL32 (Stewart et al., 1993; Haire et al., 1996).

          Òðåòèé òèï ãåíîâ L-öåïåé ëÿãóøêè áîëåå áëèçîê ê ëÿìáäà òèïó ìëåêîïèòàþùèõ: à) áîëåå âûñîêàÿ ãîìîëîãèÿ ñ ãåíàìè ëÿìáäà òèïà ìëåêîïèòàþùèõ (îêîëî 50% ñ l- è 30-40% ñ k-òèïîì ïî àìèíîêèñëîòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè); á) JL3 è CL3 ãåííûå ñåìåíòû ýêñïðåññèðóþòñÿ âñåãäà ïàðàìè JL31-CL31 è JL32-CL32, ÷òî íàïîìèíàåò ñèòóàöèþ â ëÿìáäà ëîêóñå ÷åëîâåêà è ìûøè (Haire et al., 1996).

           Ãåíû âòîðîãî òèïà L-öåïåé ëÿãóøêè íåçíà÷èòåëüíîå è ïðèáëèçèòåëüíî îäèíàêîâîå ñõîäñòâî ñ ãåíàìè êàïïà è ëÿìáäà òèïîâ ìëåêîïèòàþùèõ (30-40% è 25-40% ïî íóêëåîòèäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ñîîòâåòñòâåíî) (Schwager et al., 1991).

          Ãåíåòè÷åñêîå ðàçíîîáðàçèå ó ëÿãóøêè äîñòàòî÷íî âåëèêî è ñðàâíèìî ñ ðàçíîîáðàçèåì ãåíîâ ó ìëåêîïèòàþùèõ. Îäíàêî ðåïåðòóàð àíòèòåëüíûõ ñïåöèôè÷íîñòåé â ñûâîðîòêå êðîâè çíà÷èòåëüíî óñòóïàåò ðåïåðòóàðó âûñøèõ ïîçâîíî÷íûõ (Hsu et al., 1991). Ýòîò ïàðàäîêñ ìîæíî îáúÿñíèòü íàëè÷èåì ìåõàíèçìà ñîìàòè÷åñêîé ñåëåêöèè êëîíîâ Â-ëèìôîöèòîâ, êîòîðûé ýëèìèíèðóåò êëåòêè, íåñóùèå àíòèòåëà, ñïåöèôè÷íûå ê ñîáñòâåííûì àíòèãåíàì îðãàíèçìà, à òàêæå òå êëåòêè, êîòîðûå ïðîäóöèðóþò íåñêîëüêî òèïîâ àíòèòåë (Wilson et al., 1992).

          Îñíîâíîé âêëàä â ôîðìèðîâàíèå ðàçíîîáðàçèÿ L-öåïåé àíòèòåë ó ëÿãóøêè äàþò ïåðâîå è òðåòüå ñåìåéñòâà ãåíîâ, èìåþùèå âûñîêèé êîìáèíàòèâíûé ïîòåíöèàë è áîëüøîå ðàçíîîáðàçèå çàðîäûøåâûõ V ãåííûõ (Haire et al., 1996). Âòîðîå ñåìåéñòâî èìååò íåñêîëüêî ñëàáî îòëè÷àþùèõñÿ äðóã îò äðóãà VL2 ýëåìåíòîâ è íå èãðàåò ñóùåñòâåííîé ðîëè â ôîðìèðîâàíèè ðàçíîîáðàçèÿ (Stewart et al., 1993). Òàêèì îáðàçîì, ðàçíîîáðàçèå ãåíîâ L-öåïåé ó ëÿãóøêè à ñîçäàåòñÿ ïîñðåäñòâîì: à) êîìáèíàòèâíîãî ñîåäèíåíèÿ V è J ãåííûõ ñåãìåíòîâ; á) ñìåùåíèÿ ðåêîìáèíàöèîííîé ðàìêè ïðè ñîåäèíåíèè V è J ñåãìåíòîâ. Íåëüçÿ èñêëþ÷èòü, ÷òî îïðåäåëåííûé âêëàä â ðàçíîîáðàçèå ìîæåò âíîñèòü ñîìàòè÷åñêèé ìóòàãåíåç. Âî âñÿêîì ñëó÷àå, íàëè÷èå ýòîãî ìåõàíèçìà ïîêàçàíî äëÿ ãåíîâ H-öåïåé ëÿãóøêè (Zezza et al., 1992).

            ÝÂÎËÞÖÈß ÃÅÍÎÂ L-ÖÅÏÅÉ ÈÃ

          Ñîãëàñíî íàèáîëåå ïîïóëÿðíîé â íàñòîÿùèé ìîìåíò ãèïîòåçå ãåíû Èà è Ò-êëåòî÷íûõ ðåöåïòîðîâ ïðîèçîøëè îò îäíîãî ïðåäêîâîãî ãåíà, êîäèðîâàâøåãî îäèí äîìåí ïóòåì ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ ïîñëåäîâàòåëüíûõ äóïëèêàöèé (ðèñ. 7).

 ýâîëþöèè ãåíîâ Èà ìîæíî âûäåëèòü òðè îñíîâíûõ ñîáûòèÿ.

          1. Ðàçäåëåíèå ïðåäêîâîãî V-ïîäîáíîãî ãåíà íà V è J ñåãìåíòû è âîçíèêíîâåíèå ìåõàíèçìà ãåíåðàöèè ðàçíîîáðàçèÿ ïóòåì ñîìàòè÷åñêîé ðåêîìáèíàöèè. Ïðåäïîëîãàåòñÿ, ÷òî ýòî ñîáûòèå ñâÿçàíî ñ âíåäðåíèåì òðàíñïîçîíà â ïðåäêîâûé ãåí è îñóùåñòâèëîñü äî ðàçäåëåíèÿ Èà è Ò-êëåòî÷íûõ ðåöåïòîðîâ ó ïðåäêîâ õðÿùåâûõ ðûá (Gilbert, 1990). Íàëè÷èå â ãåíîìå àêóë è ñêàòîâ ñëèòûõ VJ ãåíîâ â ëîêóñàõ L-öåïåé êëàññîâ I è II, ÿâëÿåòñÿ, ïî-âèäèìîìó, âòîðè÷íûì ñîáûòèåì è, âîçìîæíî, îáóñëîâëåíî ôèêñàöèåé ãåíîâ, êîäèðóþùèõ àíòèòåëà ñòðîãî îïðåäåëåííîé ñïåöèôè÷íîñòè (Anderson et al., 1995).

          2. Âîçíèêíîâåíèå ìåõàíèçìîâ ñîìàòè÷åñêîãî ìóòàãåíåçà ãåíîâ ÈÃ. Ó ìëåêîïèòàþùèõ ñîìàòè÷åñêèé ìóòàãåíåç îáåñïå÷èâàåò êàê ìèíèìóì ïîëîâèíó ðàçíîîáðàçèÿ àíòèòåë, ÿâëÿÿñü îñíîâîé àôôèííîãî ñîçðåâàíèÿ àíòèòåë ïðè âòîðè÷íîì èììóííîì îòâåòå (Ïîë, 1987). Äîñòàòî÷íî âûðàæåí ñîìàòè÷åñêèé ìóòàãåíåç òàêæå ó ïòèö (Thompson and Neiman, 1987; Reynaund et al., 1987).

          Ðÿä äàííûõ ïîçâîëÿåò ïðåäïîëàãàòü, ÷òî ñîìàòè÷åñêèé ìóòàãåíåç ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ ó õðÿùåâûõ ðûá è ó àìôèáèé, íî ýòè ðåçóëüòàòû íóæäàþòñÿ â áîëåå òùàòåëüíîì èçó÷åíèè.  ÷àñòíîñòè, ó õðÿùåâûõ ðûá ïîëó÷åíèå äîñòîâåðíûõ ñâèäåòåëüñòâ çàòðóäíåíî íàëè÷èåì ìíîæåñòâåíûõ êëàñòåðîâ ãåíîâ, ÷òî íå ïîçâîëÿåò íàäåæíî ñîîòíîñèòü äàííûå ïî ãåíîìíîé ñòðóêòóðå è ñòðóêòóðå êÄÍÊ (Litman et al., 1993).

          3. Ïåðåõîä îò êëàñòåðíîé ê ñåãìåíòàðíîé îðãàíèçàöèè ãåííûõ ñåãìåíòîâ. Ñåãìåíòàðíàÿ îðãàíèçàöèÿ ìîæåò èìåòü íåñêîëüêî ïðåèìóùåñòâ. Âî-ïåðâûõ, óâåëè÷èâàåòñÿ ðàçíîîáðàçèå ïðîäóöèðóåìûõ àíòèòåë çà ñ÷åò äîïîëíèòåëüíûõ âîçìîæíîñòåé êîìáèíèðîâàíèÿ ðàçíûõ V è J ñåãìåíòîâ. Âî-âòîðûõ, óìåíüøàåòñÿ ðàçìåð ëîêóñà çà ñ÷åò

Ïåðåõîä îò  êëàñòåðíîé ê  ñåãìåíòàðíîé   ôîðìå îðãàíèçàöèè

âíåäðåíèå    òðàíñïîçîíà â V-ãåí

 

    Ðèñ. 7. Ãèïîòåòè÷åñêàÿ ñõåìà ýâîëþöèè ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèè ëîêóñîâ ãåíîâ L-öåïåé Èà ïîçâîíî÷íûõ. (Anderson et al., 1995; Gilbert, 1990).

    Îáîçíà÷åíèÿ:   - ñèãíàëüíûå îëèãîìåðû, ôëàíêèðóþùèå V è J ñåãìåíòû.

ðåçêîãî ñîêðàùåíèÿ êîëè÷åñòâà C ãåíîâ. Â-òðåòüèõ, ïîäîáíàÿ îðãàíèçàöèÿ ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü ðåãóëÿöèþ ýêñïðåññèè ðàçëè÷íûõ ëîêóñîâ.

          Êëþ÷åâûì ïðèíöèïîì ôóíêöèîíèðîâàíèÿ èììóííîé ñèñòåìû ÿâëÿåòñÿ ïðèíöèï êëîíàëüíîé ñåëåêöèè èììóíîêîìïåòåíòíûõ êëåòîê, íåñóùèõ ðåöåïòîð îïðåäåëåííîé ñïåöèôè÷íîñòè. Ðÿä êîñâåííûõ äàííûõ ïîçâîëÿåò ñ÷èòàòü, ÷òî ó àêóë ãóìîðàëüíûé èììóííûé îòâåò êëîíàëüíî îãðàíè÷åí (Shankey and Clem, 1980). Îäíàêî íåèçâåñòíî, êàêèì îáðàçîì è íàñêîëüêî ýôôåêòèâíî îñóùåñòâëÿåòñÿ ýòî îãðàíè÷åíèå (Flajnik, 1996). Ó ìëåêîïèòàþùèõ ïðèíöèï “îäíà êëåòêà - îäíî àíòèòåëî” îáåñïå÷èâàåòñÿ áëàãîäàðÿ èçîòèïè÷åñêîìó è àëëåëüíîìó èñêëþ÷åíèþ. Ïðè ñåãìåíòàðíîé îðãàíèçàöèè ãåíîâ ïðîäóêòèâíàÿ ïåðåñòðîéêà â îäíîì èç ëîêóñîâ âåäåò ê áëîêèðîâàíèþ ïåðåñòðîéêè äðóãèõ ëîêóñîâ è, òåì ñàìûì ê èõ èíàêòèâàöèè. Îäíàêî, â ñëó÷àå íàëè÷èÿ ìíîæåñòâåííûõ VJC êëàñòåðîâ, â ÷àñòè èç êîòîðûõ VJ ñåãìåíòû ñëèòû â çàðîäûøåâîé ÄÍÊ, ìåõàíèçìû êîíòðîëÿ âûáîðî÷íîé ýêñïðåññèè ìîãóò áûòü áîëåå ñëîæíûìè èëè íå ñòîëü ýôôåêòèâíûìè. Òàêèì îáðàçîì, ïåðåõîä îò êëàñòåðíîé ê ñåãìåíòàðíîé ôîðìå îðãàíèçàöèè ãåíîâ Èà ìîã èìåòü ïðèíöèïèàëüíîå çíà÷åíèå äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïîëíîöåííîé ñèñòåìû ãóìîðàëüíîãî èììóíèòåòà.

          Âîïðîñ î òîì, íà êàêîì ýòàïå ôèëîãåíåçà ïðîèçîøåë ýòîò ïåðåõîä îñòàåòñÿ îòêðûòûì. Óæå ó àìôèáèé ãåíû Èà L- è Í-öåïåé îðãàíèçîâàíû ñåãìåíòàðíî. Ïðè ýòîì, â ñëó÷àå L-öåïåé íàáëþäàåòñÿ äâà îñíîâíûõ òèïà îðãàíèçàöèè: êàïïà-ïîäîáíûé (îäèí Ñ ãåí, ñåìåéñòâî J ñåãìåíòîâ è ñåìåéñòâî V ñåãìåíòîâ) è ëÿìáäà ïîäîáíûé (íåñêîëüêî ïàð JC è ñåìåéñòâî V ñåãìåíòîâ). Ïî âñåé âèäèìîñòè, ðàçëè÷íûå òèïû L-öåïåé àìôèáèé ïðîèçîøëè îò ðàçëè÷íûõ òèïîâ L-öåïåé õðÿùåâûõ ðûá, îäíàêî îòíîñèòåëüíî íåâûñîêàÿ ãîìîëîãèÿ ïî ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðå íå ïîçâîëÿåò óòâåðæäàòü ýòîãî ñ îïðåäåëåííîñòüþ (Gilbert, 1990).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7