Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция - [44]
Таким образом, правила копирования ДНК- или РНК-матриц и склонные к ошибкам процессы синтеза РНК и кДНК полностью удовлетворяют «требованиям» соматического мути-рования. Существует единственное направление, в котором могут синтезироваться ДНК-копии по матрице про-мРНК — обратно к сайту начала транскрипции (кэп-сайту). Если синтез кДНК начинается в Ei/MAR-участке или рядом с ним, это автоматически обеспечит мутирование V(D)J без риска мутирова-ния промотора и константного участка. Для того чтобы «обессмертить» мутантную последовательность в организме, потребуется гомологичная рекомбинация для встраивания мутант-ной кДНК-копии в хромосомную ДНК, что обеспечит передачу ее последующим поколениям дочерних клеток.
У мышей 5', или верхняя, граница мутаций находится около кэп-сайта для Н цепей и в L-V интроне для легких цепей (рис. 5.5). Расположение этих сайтов согласуется с двумя главными точками, где заканчивается синтез кДНК, а) когда обратная транскриптаза подходит к 5'-концу матрицы про-мРНК, или б) около L-V-интрона, так как интрон может быть удален при сплайсинге, который превращает про-мРНК в мРНК.
Данные о соматическом мутировании не соответствуют традиционной модели, основанной на ДНК, но предсказываются RT-моделью
Какие еще данные свидетельствуют в пользу RT-модели и отличают ее от других мутационных моделей, которые мы определяем как «основанные на ДНК» (они зависят от локального склонного к ошибкам синтеза ДНК вблизи перестроенного V(D)J-участка)? Прежде всего, одно общее соображение: нет доказательств существования механизма, который избирательно прекращает синтез ДНК. Однажды начавшись, синтез продолжается до тех пор, пока не достигнет конца матрицы. Таким образом, для подтверждения таких моделей потребовалось бы придумать и экспериментально доказать особые правила синтеза ДНК.
Есть еще две группы данных, которые не соответствуют моделям, основанным на ДНК, но которые предсказываются RT-моделью. Они получены в лабораториях Патрисии Гир-харт и Эрика Сейсинга (Seising). В одних экспериментах сразу ниже перестроенного V(D)J-участка (между VDJ и J на рис. 5.6) была помещена так называемая «репортерная» последовательность. Оказалось, что эта последовательность подавляла появление мутаций в VDJ-участке. Такой результат несовместим с моделями, основанными на ДНК, но согласуется с RT-моделью. Действительно, репортерная последовательность — короткий участок ДНК, кодирующий транспортную РНК (тРНК), которая складывается в характерную трехмерную форму (транспортные РНК участвуют в синтезе белка, они переносят аминокислоты). Согласно RT-модели, синтез кДНК должен остановиться до V(D)J-участка, поскольку обратная транскриптаза не может продолжить движение через тРНК-структуру. Два других свойства тРНК также могут прекратить обратную транскрипцию. Первое, последовательность тРНК могла высвободиться из про-мРНК и, таким образом, РНК-матрица, по которой RT-мутаторсома копирует РНК в кДНК, обрывается. Второе, химическая модификация азотистых оснований в тРНК может подавлять синтез кДНК RT-мутаторсомой.
Рис. 5.6. RT-мутаторсома. Изображена тяжелая цепь человека или мыши. Предполагается, что RT-мутаторсома работает одинаково у человека и мыши в случае главного семейства легких цепей (таппа-цепей). События копирования и рекомбинации, изображенные на рисунке, происходят в ядре мутирующей В-клетки. Локус-специфическое устройство (Ei/MAR) стыкуется с RT-мутаторсомой. Поэтому обратная транскрипция матрицы про-мРНК начинается выше Ei/MAR, но ниже V(D)J. Это достигается благодаря тому, что все синтезы нуклеиновых кислот (или полинуклеотидов) всегда идут в направлении 5'— 3'. Значит, все копируемые матрицы должны иметь антипараллельную ориентацию 3'—5'. Матричная цепь ДНК для синтеза РНК — это 3'—5'-цепь. В кэп-сайте (cap site) начинается синтез про-мРНК, и, поскольку это склонный к ошибкам процесс, очень велика вероятность того, что транскрибированная копия V(D)J-участка будет нести замены оснований (обозначено X). Обратная транскрипция, которая также склонна к ошибкам, начинается на про-мРНК выше Ei/MAR и продолжается по направлению к 5'-концу про-мРНК. Мутантный ретротранскрипт (кДНК) гомологично встраивается в ДНК (показано дугообразной стрелкой) и замещает исходную немутантную У(0)и-последовательность. Затем мутантные РНК-транскрипты, подвергаются процессингу (вырезаются интроны) и экспортируются в цитоплазму, где они транслируются в Н- и L-цепи, из которых образуется белковое антитело (Ig), которое проверяется на поверхности В-клетки на связывание с антигеном, презентируемым ФДК. Высокая аффинность к антигену подает стоп-сигнал мутированию. Дополнительную информацию об обозначениях и идеях можно найти в табл. 5.1 и рис. 4.5, 5.4 и 5.5. (По Steele E. J., Rothenfluh H. S., Blanden R. V.Immunology and Cell Biology,vol. 75: 82-95, 1997.)
Другие эксперименты касаются гомологичной рекомбинации. В опытах на трансгенных мышах, имеющих два немного различающихся тесно сцепленных перестроенных V(D)J-reHa, было показано, что соматическая точковая мутация в V(D)J всегда приводит к гомологичной рекомбинации с другими тесно сцепленными У(0).?-последовательностями. Обязательная связь соматической точковой мутации с гомологичной рекомбинацией — поразительное открытие. Этот результат не имеет смысла в рамках мутационных моделей, основанных на ДНК, так как в них гомологичная рекомбинация не играет никакой роли. Однако в RT-модели гомологичная рекомбинация — неотъемлемая составная часть мутационного процесса (рис. 5.6). Таким образом, в хромосомной ДНК-последовательности точковая мутация не возникнет до тех пор, пока мутантная кДНК не рекомбинирует, заменив исходную немутантную V(D)J-пoследовательность.
