V(D)J 重组 - 自适应免疫系统的定义特征
简介
免疫系统是一个复杂的细胞、组织和器官网络,它们协同工作以防御病原体,例如细菌、病毒和真菌。免疫系统可以分为两类:
先天免疫系统
适应性免疫系统。
先天免疫系统提供针对病原体的第一道防线,而适应性免疫系统则提供针对病原体的特异性反应。
适应性免疫系统的特征在于能够识别和响应特定病原体,并保留过去感染的记忆。使适应性免疫系统能够识别和响应特定病原体的过程称为 V(D)J 重组。
让我们讨论 V(D)J 重组的过程,它在适应性免疫系统中的重要性及其在医学中的应用。
V(D)J 重组
V(D)J 重组是在脊椎动物的骨髓中,B 细胞和 T 细胞发育过程中发生的过程。B 细胞和 T 细胞是两种类型的淋巴细胞,负责适应性免疫反应。
它是一个使每个 B 细胞或 T 细胞产生能够识别特定抗原的独特受体的过程。B 细胞或 T 细胞表面的受体分别称为 B 细胞受体 (BCR) 或 T 细胞受体 (TCR)。受体由两部分组成:恒定区和可变区。恒定区在给定类别(例如,BCR 的 IgM 或 IgG,或 TCR 的 alpha-beta 或 gamma-delta)的所有 BCR 或 TCR 中都是相同的,而可变区对于每个 BCR 或 TCR 都是唯一的。
BCR 或 TCR 的可变区由两种类型的蛋白质组成:BCR 的重链和轻链,以及 TCR 的 alpha 和 beta 链或 gamma 和 delta 链。编码 BCR 的重链和轻链,以及 TCR 的 alpha 和 beta 链或 gamma 和 delta 链的基因排列成一系列片段。
在人类中,重链大约有 40 个不同的片段,kappa 轻链有 30 个,lambda 轻链有 40 个,alpha 链有 51 个,beta 链有 52 个,gamma 链有 14 个,delta 链有 2 个。在 V(D)J 重组过程中,编码 BCR 或 TCR 可变区的片段被随机选择并连接在一起以创建一个唯一的序列。
V(D)J 重组的过程由称为 RAG1 和 RAG2 的酶介导。RAG1 和 RAG2 识别侧接片段的特定 DNA 序列,称为重组信号序列 (RSS),并将这些片段连接在一起。片段的连接是通过一系列切割和重新连接 DNA 的核酸酶和连接酶来完成的。
V(D)J 重组的过程是一个随机过程,这意味着在片段的选择和 DNA 的连接中存在一定程度的随机性。这种随机性使免疫系统能够产生多种 BCR 和 TCR 库,这些库能够识别各种抗原。
V(D)J 重组在适应性免疫系统中的重要性
V(D)J 重组的过程对于适应性免疫系统识别和响应特定病原体至关重要。产生多种 BCR 和 TCR 库的能力使免疫系统能够识别和响应各种抗原。如果没有 V(D)J 重组,适应性免疫系统识别病原体的能力将受到限制,并且机体会更容易受到感染。
除了产生多种 BCR 和 TCR 库外,V(D)J 重组还允许产生记忆 B 细胞和 T 细胞。记忆 B 细胞和 T 细胞是 B 细胞和 T 细胞的一个子集,在对病原体的初始免疫反应期间产生。
这些细胞保留了对病原体的记忆,并且可以更快、更有效地响应随后由相同病原体引起的感染。产生记忆 B 细胞和 T 细胞的能力是适应性免疫系统的一个关键特征,对于长期抵御传染病至关重要。
V(D)J 重组在医学中的应用
V(D)J 重组的过程在医学中具有重要的应用,特别是在免疫学领域。
产生多种 BCR 和 TCR 库的能力导致了单克隆抗体疗法和 T 细胞疗法的发展,用于治疗癌症和其他疾病。
单克隆抗体是从实验室中单个 B 细胞产生的抗体。抗体的特异性由 BCR 的可变区决定,而 BCR 的可变区由 V(D)J 重组决定。
单克隆抗体可以被设计成识别和结合特定的抗原,例如肿瘤抗原,并且可以用作癌症的靶向治疗。
T 细胞疗法涉及从患者自身的免疫系统中分离和操纵 T 细胞。
T 细胞被改造以根据其表达的特定抗原来识别和攻击癌细胞。T 细胞受体的特异性由 V(D)J 重组决定。