免疫球蛋白類型轉換
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免疫球蛋白類型轉換（又稱為種型轉換，種型交換，或者類型轉換重組（英文簡寫CSR））是一種可以使得B細胞所生產的抗體從一種類型轉變成另一種類型（例如從IgM轉換成IgG）的生物學機制。在這一過程中，抗體重鏈中的恆定區會被改變，但重鏈的可變區則保持不變。所謂可變區與恆定區，是指針對不同抗原表位特異的抗體之間的變化與不變的部分。由於可變區不便，類型轉換並不會影響抗體的抗原特異性。與此相反，抗體對相同的抗原保持親和力，卻得以和不同的效應器分子互相作用。
目錄 |
機制
成熟B細胞在通過跨膜抗體分子（稱為B細胞受器）活化之後，就可以類型轉換來產生不同類型的抗體。這些抗體的可變區與未成熟時期通過V(D)J重組過程所選擇的抗體可變區完全相同，而重鏈的恆定區則有所不同[1]。
原始的成熟B細胞生產IgM和IgD這兩種抗體，免疫球蛋白基因座的頭兩個重鏈片段即生產這兩者。經過抗原激活的B細胞會發生增殖，這些激活且增殖的B細胞，如果通過CD40受器和細胞因子受器捕獲到特定的分子信號時（均由T輔助細胞調節），將會發生類型轉換以生產IgG、IgA或者IgE抗體當中的其中一種。由於只是改變了恆定區而沒有改變可變區，因此原有的抗原親和力並沒有發生變化。因此，這可以允許增值後的細胞後代，分別生產針對相同抗原的不同種型或亞型（例如IgG1和IgG2）的抗體[2]。
重鏈外顯子的順序如下：
- μ - IgM
- δ - IgD
- γ3 - IgG3
- γ1 - IgG1
- 類似ε基因的偽基因，該基因並不被真正使用
- α1 - IgA1
- γ2 - IgG2
- γ4 - IgG4
- ε - IgE
- α2 - IgA2 [來源請求]
類型轉換是通過一種叫做類型轉換重組（CSR）綁定的機制來實現的。所謂類型轉換重組，是一種生化機制。在這一過程當中，抗體重鏈基因座當中的一部分會被摘除出染色體之外，而被摘除部分附近的基因片段會被重新接合在一起，形成了可以生產另一種種型的有效抗體功能基因。雙鏈斷裂會發生在成為轉換區（S區）的特定核苷酸基序上，位於編碼抗體重鏈恆定區的基因上游。除了δ鏈之外，其它類型的外顯子都可能會發生該過程。DNA會在一系列酶，包括如活化誘導（胞苷）脫氨酶（AID）、尿嘧啶糖苷酶以及脫嘌呤嘧啶內切核酸酶的作用下，在兩個被選擇的S區點上被掐斷[3][4]。在這兩點之間的DNA會從染色體中移除，通過這種方式，可以把不想要的重鏈恆定區外顯子μ或δ去除，然後通過一個稱為非同源性末端接合的過程連接斷裂開的編碼可變區的V(D)J重組段，以及後續的某種類型恆定區的DNA兩端，這樣就可以生產不同類型的抗體了[5]。在沒有成功實施非同源性末端接合時，DNA的重新結合將可能使用另一種有偏路徑，稱為微同源末端接合[6]。除了μ和δ可同時表達這種特殊情況之外，B細胞只會在同一時間表達其中一種抗體類型。
負責類型轉換的細胞因子
T細胞的細胞因子負責引發類型轉換，如下表1現實的是這些因子所引起的小鼠類型轉換情況，表2則為人類的情況[7] [8]。需要注意的是，細胞因子可能會對IgM的生產起到抑制作用。
| T細胞 | 細胞因子 | 免疫球蛋白類型 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IgG1 | IgG2a | IgG2b | IgG3 | IgA | IgE | ||
| Th2 | IL-4 | ↑ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↑ |
| IL-5 | ↑ | ||||||
| Th1 | IFNγ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Treg | TGFβ | ↑ | ↓ | ↑ | |||
| T細胞 | 細胞因子 | 免疫球蛋白類型 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IgG1 | IgG2 | IgG3 | IgG4 | IgA | IgE | ||
| Th2 | IL-4 | ↑ | ↑ | ||||
| IL-5 | ↑ | ||||||
| Th1 | IFNγ | ||||||
| Treg | TGFβ | ↑ | |||||
參考文獻
- ↑ Eleonora Market, F. Nina Papavasiliou (2003) V(D)J Recombination and the Evolution of the Adaptive Immune System PLoS Biology1(1): e16.
- ↑ Stavnezer J, Amemiya CT. Evolution of isotype switching. Semin. Immunol.. 2004, 16 (4): 257–75. doi:10.1016/j.smim.2004.08.005. PMID 15522624.
- ↑ Durandy A. Activation-induced cytidine deaminase: a dual role in class-switch recombination and somatic hypermutation. Eur. J. Immunol.. 2003, 33 (8): 2069–73. doi:10.1002/eji.200324133. PMID 12884279.
- ↑ Casali P, Zan H. Class switching and Myc translocation: how does DNA break?. Nat. Immunol.. 2004, 5 (11): 1101–3. doi:10.1038/ni1104-1101. PMID 15496946.
- ↑ Lieber MR, Yu K, Raghavan SC. Roles of nonhomologous DNA end joining, V(D)J recombination, and class switch recombination in chromosomal translocations. DNA Repair (Amst.). 2006, 5 (9-10): 1234–45. doi:10.1016/j.dnarep.2006.05.013. PMID 16793349.
- ↑ Yan CT, Boboila C, Souza EK, Franco S, Hickernell TR, Murphy M, Gumaste S, Geyer M, Zarrin AA, Manis JP, Rajewsky K, Alt FW. IgH class switching and translocations use a robust non-classical end-joining pathway. Nature. 2007, 449 (7161): 478–82. doi:10.1038/nature06020. PMID 17713479.
- ↑ Janeway CA Jr., Travers P, Walport M, Shlomchik MJ. Immunobiology.. 5th. Garland Publishing. 2001. (via NCBI Bookshelf) ISBN 0-8153-3642-X.
- ↑ Male D, Brostoff J, Roth DB, Roitt I (2006). Immunology, 7th ed. Philadelphia: Mosby Elsevier, ISBN 978-0-323-03399-2 (pbk.)
外部連結
- MeSH（醫學主題詞）上面的Immunoglobulin+class+switching
- Diagram and description at med.sc.edu (see Figure 10)
- Diagram at umassmed.edu
- Diagram and description at cam.ac.uk
- Diagram at utoronto.ca
參見
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參考來源
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