Биохимия старения - [68]

Каков же механизм, благодаря которому в организме животного вырабатываются тысячи типов различных иммуноглобулинов? Этот механизм должен обеспечить селективную экспрессию только одного из двух генов L-цепи, χ или λ; при этом вариабельный ген должен функционировать вместе с константным. По данному механизму определенный вариабельный ген должен функционировать вместе с одним из пяти константных генов для Н-цепи: α, δ, ε, γ, μ. Неизвестно, сколько имеется вариабельных генов. В соответствии с теорией гаметического наследования в геноме представлена вся совокупность необходимых вариабельных генов, однако для их размещения потребовалось бы очень много места. Сторонники теории соматических мутаций полагают, что многообразие вариабельных генов создается мутационным процессом и потому не наследуется.

В настоящее время считается, что гетерогенность антител (т. е. способность организма вырабатывать разнообразные иммуноглобулины для того, чтобы справиться с любым антигеном), вероятно, зависит от наличия в геноме 4–6 генов для вариабельных областей. Согласно этому взгляду, гетерогенность возникает благодаря сочетанию вариабельных генов с очень небольшим числом генов константной области, а также благодаря перестановкам и комбинациям между L- и Н-цепями. Дальнейшие изменения вариабельных генов могут быть вызваны рекомбинациями и соматическими мутациями [10, 25, 93, 103, 104, 119, 128]. Это возможно благодаря существованию гипермутабельных (hv) областей вариабельных генов, которые могут быть предрасположены к таким мутациям.

Гены вариабельных и константных областей L- и Н-цепей не соседствуют друг с другом [10, 23, 75, 93]. В стволовых клетках эмбриона они разделены большими промежуточными областями. Во время процессинга в костном мозге или в фабрициевой сумке V- и С-гены, очевидно, сближаются путем перестройки ДНК, но остаются разделенными промежуточной последовательностью. Селекция V и С-геное возникает, вероятно, после того, как антиген связывается с В-лимфоцитом. При этом V- и С-гены транскрибируются как единый предшественник гетерогенной ядерной РНК (гяРНК), имеющий нетранслируемую последовательность. Затем гяРНК подвергается в ядре сплайсингу и процессингу, в результате чего появляется зрелая мРНК, которая транслируется с образованием L-цепи, имеющей смежные V- и С-области. Описанная модель иллюстрируется рис. 7.8 и 7.9 [93]. В ней видны черты, сходные с транскрипцией и образованием предшественников мРНК для овальбумина и глобулина, которые также имеют промежуточные нетранслируемые последовательности, или интроны.

Рис. 7.8.Двухстадийная модель интеграции константной и вариабельной области гена [93]. Стадия 1: перестройка ДНК и коммитирование клеток к V-гену. На этой стадии V- и С-гены ДНК зародышевой клетки разъединены. В антителопродуцирующей клетке эти гены сближаются, но их все-таки разделяет промежуточная нуклеотидная последовательность. Такая перестройка, или транслокация, ДНК представляет собой классическое 'интеграционное' событие, которое позволяет индивидуальной антителообразующей клетке коммитироваться к V-гену. Стадия 2: функциональная интеграция (связывание V- и С-областей в мРНК). На этой стадии в результате транскрипции активированного гена образуется предшественник ядерной РНК, который включает V-, С-области и промежуточную последовательность. Функциональная интеграция V- и С-областей происходит во время процессинга молекулы-предшественника преимущественно путем образования петли из промежуточных последовательностей и сшивания V- и С-областей. Таким образом, формируется молекула мРНК, на которой образуется полипептид Ig. Полагают, что другие вставки в V-области устраняются при сплайсинге ядерной РНК

Рис. 7.9.Гипотетическая схема экспрессии одного гена V_H и многих генов С_Н [93]. 1. Пул локусов гена V_H обозначен набором генов, связанных с несколькими генами С_Н, расположенными в данном порядке. Для экспрессии выбирается единственный V-ген (V_H) и происходит перестройка ДНК, в результате которой гены V^X_H и С сближаются. Между генами V^X_H и С_Н может присутствовать, а может и отсутствовать промежуточная последовательность (обозначена S). В процессе такой перестройки клетка коммитируется к V_H-гену и активируется единица транскрипции Н-цепи. 2. В результате транскрипции единицы Н-цепи образуется гигантская молекула предшественника ядерной РНК, которая включает V — С-промежуточную последовательность, V^X_H-ген и С_Н-гены. 3. При образовании мРНК в ходе внутриядерного процессинга этой гигантской молекулы может возникать любая комбинация генов V^X_H и С_Н. 3а. Например, мРНК V^X_HC_μ может образоваться посредством формирования петли из промежуточной V — С-области, сшивания V^X_H- и C_μ-областей и деградации оставшейся РНК. 3б. мРНК V^X_HC_δ образуется из того же предшественника формированием петли из последовательностей S и С_μ и сшиванием областей V и С_δ. 3 в. Аналогично образуется мРНК V^X_HC_γ. Поэтому одна клетка может одновременно вырабатывать один, два или три вида мРНК с одним и тем же геном V_H, но с разными генами С_Н. Спейсерные последовательности, которые расположены между СН-генами, определяют специфичность процессинга: эти гипотетические последовательности элиминируются при процессинге ядерной РНК. Данная модель является минимальной, так как она не учитывает гены С