Recombinases

RPA是什么？

分析转基因植物的地位作用。位置效应。

包括一个可以进行调查如下的各种现象。

（一）植物DNA的侧翼（对角内衬和序列。

跨孵化区）和染色体位置（箭头;二。

非同源chromosmes是涂有黑色和灰色）的。

转基因插入物不稳或稳定表达相同的构造。

可以进行比较。 （二）反式沉默效果可能涉及配对。

同源序列在不同的染色体（黑条）

可以考虑有关的基因背景

相互作用的基因（如[1]）和体细胞的能力相关联。

细胞。这可以直接作研究采用三维。

荧光原位杂交;另外，体细胞可配对。

使用测量位点特异性重组系统（不。

所示，在[49 °]中描述）。 （三）重复序列往往。

与转基因沉默及各种结构可以

设计，研究不同类型的重复时的效果。

他们被定位5美分或3美分，转基因。包括测试的可能性。

对发起人的影响强弱相同的重复，如。

作为胭脂碱合成酶（NOSpro）和35S启动子（35Spro）

分别和不同的报告基因，如β-葡萄糖醛酸酶。

（GUS）的和neomycinphosphotransferase（npII）。该其他要素。

可能影响表达，如火星，可以设计。

转基因上游或下游。可重复和MARS。

有选择地去除侧翼和液氧或汽车首次登记税的网站，因此只。

允许通过的Cre重组酶分别切除或家族有限合伙企业。该。

编码区为简明的斜线。

朗读

什么是Meselson Radding重组模型？

RPA是注册会计师的意思，是Registered Public Accountant的缩写。

重点词汇解析：

Registered　

英 ['redʒɪstəd] 　 　  美 ['redʒɪstəd] 　 　

adj. 注册的；登记过的；记名的。

动词register的过去式和过去分词.。

During the quarantine, they will be monitored regularly by our registered nurse.。

在隔离期间，学校的注册护士将会定期照料被隔离人员。

registered capital 注册资本,登记资本额...。

registered trade mark 注册商标。

词汇的同近义词

recorded　

英 [ˌrɪ'kɔːdɪd] 　 　  美 [ˌrɪ'kɔːdɪd] 　 　

adj. 已记录的；录音的

动词record的过去式和过去分词.。

Recorded announcements are used to convey instructions to the customer.。

预先录音的公告用来向客户传输指令。

recorded tape 录音磁带。

recorded track 录像磁道   。

关于免疫系统的IgM,IgA,IgG各与身体中哪个系统有关

基因靶位操作的原理与策略

汪亚平 朱作言

The Principle and Strategy of Gene Targeting。

WANG Ya-Ping ZHU Zuo-Yan。

(Institute of Hydrobiology,The Chinese Academy of Sciences,Wuhan430072)。

基因靶位操作(gene targeting)是80年代发展起来的一项重要分子生物学技术, 是通过外源DNA与染色体DNA间的同源重组，定点修饰、改造基因组特定位点的技术。

1 同源重组

同源重组是基因靶位操作技术的分子生物学基础。DNA同源重组在基因转化和遗传多样性发生中具有重要作用，受到了众多研究者的重视。从60年代开始，在真菌系统中对同源重组机制进行了系统研究〔1〕，相继提出了多个同源重组模型。

1.1 Holliday 模型〔2〕

Holliday等60年代提出的模型是第一个被普遍接受的同源重组模型，该模型以杂合DNA链的形成和随后的DNA修复解释真菌中的基因转化现象，从而建立了同源DNA顺序间遗传信息交换的基本概念。Holliday模型中的基本要素，如Holliday结构和交叉平移等对以后的许多同源重组模型产生重要影响。Potter等〔3〕对DNA重组的电镜观察结果，为该模型的Holliday结构提供了直接证据。

1.2 Meselson-Radding 模型〔4〕

Meselson和Radding 在Holliday模型的基础上作了一些改进，认为DNA单链的形成及其向相邻DNA双链的侵入为非对称产生，提出Meselson-Radding 模型。DNA单链形成可在一条DNA双链中首先产生，随着缺刻处DNA链的修复合成，游离出的单链末端侵入相邻DNA双链中，与同源部分配对结合，被替换的DNA链形成一个逐渐增大的D-loop。D-loop断开后产生的单链末端交叉侵入相邻DNA双链中，DNA自由末端共价连接形成Holliday结构。Meselson-Radding模型首次将DNA合成与重组联系起来，这种DNA杂合链形成机制似乎更贴切地解释了非对称重组现象〔1〕。

1.3 双链断裂修复模型

在酵母系统的重组研究中，发现载体DNA双链断裂可大大提高同源重组的效率，Holliday和Meselson-Radding模型都不能很好地解释这一现象。基于这一发现，Szostak 等提出了双链断裂修复(DSBR)模型〔5〕。在这一模型中，重组发生在DNA双链断裂区，断裂区的修复以对应的同源DNA链为模板，修复的断裂区实质上成为转化区域。DNA末端共价连接，形成两个Holliday结构，每一结构都有两种解决方式，或形成交换双链，或形成非交换双链。基因转化不需要DNA杂合链的形成和以后的改错修复过程。DSBR模型与Meselson-Radding模型还有另一个重要区别，前者的双链断裂区是信息接受区域，后者的DNA断裂区是遗传信息的提供者。

1.4 单链退火模型

1984年，Lin等提出完全不同的单链退火(SSA)模型〔6〕。在SSA模型中，重组在DNA双链断裂处开始，在单链特异性核酸外切酶的作用下，断裂点两侧逐渐形成DNA单链区域，这一过程持续到两个断点处出现互补DNA单链。互补DNA单链退火，非互补末端被切除，单链缺口修复连接，完成DNA重组。SSA模型没有其它模型所需的双链DNA的识别配对过程，不形成Holliday结构作为重组的中间过渡形式。因此，重组毫不例外地产生DNA双链交换，并丢失非退火区域单链DNA顺序。该模型提供了理解同源重组机制的全新视角。

除上述模型外，不同研究者提出了一引起其它重组模型。Rao等的研究发现，在RecA蛋白的参与下，单链DNA分子进入DNA双螺旋主沟，在同源区域形成稳定的三链结构〔7〕。其它研究小组也发现过类似的三链DNA结构，认为DNA分子的三链结构可能在同源序列识别和重组中起重要作用〔8〕。

同源重组除可在DNA分子间进行外，还可在RNA分子间或RNA与DNA分子间进行。Stuhlmann等研究发现，逆转录病毒RNA在逆转录中发生高频同源重组〔9〕，这一现象在其它RNA病毒中也被证实〔10, 11〕。Derr等在酵母S. cerevisiae中的研究进一步发现，RNA分子可通过cDNA途径介导基因组DNA同源重组，提出RNA介导重组模型(RNA-mediated recombination)〔12〕。RNA分子间及RNA介导的同源重组可能提供基因组变异的新途径。

2 基因靶位操作

70年代后期和80年代中期，以酵母S. cerevisiae 为模式系统，建立了基因靶位操作技术的基础〔13〕。基因靶位操作技术的建立依赖于几个重要方面的突破：外源DNA导入酵母细胞方法的建立；有效选择标记基因(如LEU2和URA3基因)的开发利用和同源重组转化子筛选系统的建立；靶位载体同源序列DNA双链断裂提高同源重组效率现象的发现。模式研究确立了基因靶位操作的重要技术参数，并逐渐形成成熟的研究策略。

2.1 插入型载体和置换型载体。

基因靶位操作载体有两种类型，即插入型载体和置换型载体，区别在于载体DNA同源序列双链断裂位点的位置不同。插入型载体的断裂位点在同源目的顺序内，选择基因可在载体的任何位置，载体与染色体靶位点进行一次交换完成同源重组，其结果是整个载体整合到染色体靶位点上（图1, A）；置换型载体的断裂位点在同源目的顺序的两侧或外侧，选择基因在同源目的顺序内，载体同源目的顺序与染色体靶位进行两次交换完成同源重组，重组的结果是由载体的同源目的顺序取代染色体靶位顺序（图1, B）。

图1 基因精细突变策略(A.进退策略;B.标记交换策略)。

关于两种不同载体类型的同源重组效率，有研究发现插入型载体有更高的重组效率，其重组机制接近于双链断裂修复重组模型，而置换型载体的重组机制尚不清楚〔14〕。Deng等对鼠ES细胞的Hprt位点的22个不同载体序列进行了同源重组效率比较，发现两类基因靶位操作载体并不存在重组效率上的差异〔15〕。

2.2 基因剔除和基因精细突变。

用传统的遗传学方法和体外生物化学方法研究基因表达调控和产物生理功能受到诸多因素的限制，基因靶位操作技术的出现，使体外突变的基因导入生物体基因组成为可能，可在细胞和生物体水平上研究基因的表达调控及其生理功能。应用基因靶位操作技术定点改造基因组特定基因主要采用两种方式：基因剔除和基因精细突变。

2.2.1 基因剔除 基因剔除是在体外进行目的基因的功能缺失突变，突变基因通过基因靶位操作方法导入染色体基因组中，剔除内源野生型基因，实现染色体靶位基因的功能缺失突变。基因剔除主要采用两种方案：其一，在克隆的目的基因的5'端和3'端形成两个突变，每一突变将独立产生基因功能丧失，通过插入型载体，将突变目的基因导入染色体基因组中。这一方法要求在目的基因两端产生有效突变，特别是3'端的有效突变有较高的技术难度，突变基因产物往往保留部分功能活性，因此，基因靶位操作前要对突变的有效性进行检测。目的突变基因和染色体靶位基因，串联的同源基因顺序可能二度重组，产生恢复突变。由于上述原因，这类基因剔除方案现已多不采用〔16〕。其二，将选择标记基因直接插入载体目的基因中，这一过程通常伴随目的基因顺序的部分丢失，从而产生插入和丢失突变。载体导入靶细胞前在目的突变基因顺序两侧断开，以置换型载体方式将突变基因导入染色体基因组中。与插入型方案比较，置换型载体方案目的基因体外突变方便，由于突变程度加剧，基因靶位操作前不需要突变的有效性检验，基因靶位操作转化子不易产生恢复突变。

2.2.2 基因精细突变 基因剔除方法使基因组中特定基因产生功能缺失，是研究某一基因的基本功能、了解基因在细胞和胚胎发育过程中作用的有效方法。然而，基因结构与基因功能之间存在复杂的结构功能联系。如人类遗传病发生的基础多是核苷酸水平上的突变，基因剔除方法尚不能很好地研究基因精细结构方面的变化。另外，基因剔除方法还存在一些潜在的不利因素，如滞留在基因组中的正向选择标记基因不仅会造成所在染色体区域较大范围的中断，而且它携带的启动子或 增强子也可能会使邻近基因的转录失调，产生难以预料的表型〔17〕。在基因剔除方法的基础上，发展了多种改进策略，以满足基因精细结构研究的需要。

(1)进退策略: 进退策略由Hasty和Valancius首先提出，它包括两次同源重组过程。第一次以插入型载体同源重组到基因组靶位点中，完成目的突变基因和标记基因的导入，在选择培养基中得到转化细胞克隆。第二次同源重组在基因组中的目的突变基因和染色体靶位基因之间自发产生，其结果是载体骨架、标记基因和一个同源基因顺序环出，基因组中可能保留导入的目的突变基因，这一自发性同源重组过程称之为回复。回复的频率视不同染色体靶位点而有所差异〔17〕。回复转化子在相应选择培养基中筛选克隆。用PCR或Southern杂交方法可检测回复转化子是否包含目的突变基因(图1, A)。Hasty等应用进退策略，在鼠ES细胞同源异型基因族Hox-2.6基因3'端引入一个翻译终止码，得到短截43个氨基酸的突变蛋白〔17〕。Valancius等采用类似的方法，在鼠ES细胞Hprt-中插入了一个4碱基的插入突变〔18〕。

(2)标记交换策略: 1993年，Askew等提出一个新的基因组定点突变策略〔19〕，即标记交换策略。它包括两个过程，首先，用置换型载体将选择标记基因导入基因组靶位点，在相应的选择培养基中筛选转化子细胞克隆。第二步将目的突变基因顺序以置换型载体导入靶细胞中，在选择培养基中得到同源重组转化子，实现染色体靶位基因的定点突变，同时剔除靶位基因中原先插入的选择标记基因（图1, B）。

Askew等采用标记交换策略，在鼠ES细胞基因组非选择性基因α2异构Na, K-ATP酶基因中引入两个密码子突变和3个无表型突变〔19〕。标记交换策略中，第一步选择基因的标记和第二步目的突变基因置换具有相对独立性，被标记的细胞系可与多种目的突变基因进行交换，因此，应用此策略可建立染色体靶位基因的多种遗传缺陷动物模型，在基因结构与功能研究中具有重要意义。

(3)Cre-loxP重组系统策略〔20〕: Gu等提出的Cre-loxP重组系统策略是进行基因组定点突变的新途径。Cre-loxP重组系统包括Cre重组酶和loxP位点两个部分，Cre重组酶由大肠杆菌噬菌体P1的Cre基因编码，loxP位点是Cre酶作用的特异性重组位点，由两个13-bp的反向重复顺序和8-bp间隔区域构成。Cre重组酶可切除同向重复的两个loxP位点之间的DNA片段和一个loxP位点，保留一个loxP位点〔21〕。Cre-loxP重组系统可在哺乳类细胞和转基因鼠中介导loxP位点特异性重组〔22, 23, 24〕。Gu等进一步提出由同源重组和位点特异性重组组成的两步重组策略，第一步，通过置换型载体进行同源重组，向基因组靶位点引入选择标记基因，并在其两侧引入两个同向排列的loxP位点。第二步，通过Cre重组酶介导的loxP位点特异性重组，切除位于两个loxP位点之间的所有顺序，而位于其外侧的结构顺序则均被保留。这一策略可通过位于两个位点之间或之外的结构顺序的不同设计，达到对靶位基因不同的修饰结果。Gu等在鼠ES细胞中首次应用该策略，定点缺失突变了免疫球蛋白重链基因中的JH～Eμ顺序，并通过胚胎细胞嵌合体技术，得到该基因突变型小鼠。Cre-loxP重组系统除介导特异性缺失功能外，还具有介导定点整合的重要特性。已有研究证实，Cre-loxP重组系统可介导外源DNA向病毒载体中的定点整合〔25〕。应用Cre-loxP重组系统可以精确预定DNA缺失的片段长度，并可使之在很大范围内变化。在表达Cre重组酶的胚胎细胞中，几乎所有的loxP位点间的顺序被切除〔26〕。另外，与其它策略相比，转化的ES细胞经历的筛选时间较短，对ES细胞的胚胎重建能力影响较小〔20〕。基于上述特点，这一策略在研究基因顺式调控元件方面具有重要意义。

2.3 哺乳类细胞中的基因靶位操作。

基因靶位操作技术应用于哺乳类细胞经历了两个时期。早期的研究着眼于外源标记基因的同源重组，最初的研究中，将两个具不同缺失突变的neo基因共转染细胞，两个不同缺限型neo 基因同源重组，形成一个野生型neo基因和一个双重突变的neo基因，并随机整合到细胞基因组中，产生G418抗性细胞克隆。进一步的研究发现，使其中的一个转化载体线性化可大大提高G418抗性细胞克隆数目，这和在酵母基因靶位操作中看到的情形一致。这些研究结果显示，外源DNA在哺乳类细胞中能进行高效率的同源重组〔16〕。为进一步研究外源DNA顺序与染色体DNA顺序间的同源重组效率，将缺陷型标记基因以随机重组的方式整合到细胞染色体基因组中，如neo和HSV-tk等基因，建立基因组中可选择的标记基因靶位。在上述转化细胞中导入该标记基因的另一类型突变顺序，在相应的选择培养基中筛选重组子克隆。研究证实，导入细胞内的外源DNA顺序可与内源靶位DNA顺序进行同源重组，但同源重组率极低，大约在10-5～10-6之间。

另一类模型研究则以哺乳类细胞内源可选择标记基因作为定点突变的靶位。Hprt基因是一个理想的内源标记基因，Hprt基因与X染色体连锁，在雄性胚胎来源的ES细胞中以单拷贝存在，因此，只需要单一拷贝基因突变即可获得可选择性表型。Hprt+细胞和Hprt-细胞可分别在HAT培养基和6-TG培养基中筛选。Doetschman等应用基因靶位操作技术，成功地修复了小鼠Hprt- 突变型ES细胞，在HAT培养基中获得Hprt+细胞，并证实野生型突变由基因同源重组所至，同源重组效率为1.4×10-6[〔30〕。由于Hprt基因突变表型可以直接筛选，该基因被用于多种基因靶位操作模型研究〔31, 32〕。

哺乳类细胞基因靶位操作面临两大困难〔33〕。一方面，哺乳类细胞基因组庞大(109bp以上)，比酵母复杂得多，加之哺乳类细胞培养技术上的限制，哺乳类细胞中基因靶位操作成功率极低；另一方面，哺乳类细胞似乎有极强的随机整合外来DNA片段的能力，同源重组与非同源重组的比率大约为10-3～10-4 〔29, 30, 31, 34, 35〕。因此，建立高效可行的基因靶位操作转化子筛选系统，是哺乳类细胞基因靶位操作的重要前提和技术保障。

作者单位：中国科学院水生生物研究所,武汉430072。

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IgM为五聚体，是Ig中分子最大者。分子结构呈环形，含一个J链，各单位通过μ链倒数第二位的二硫键与J链互相连接。μ链含有5个同源区，其CH3和CH4相当于IgG的CH2和CH3，无铰链区。

从化学结构上看，IgM结合抗原的能力可达10价，但实际上常为5价，这可能是因立体空间位阻效应所致。当IgM分子与大颗粒抗原反应时，5个单体协同作用，效应明显增大。IgM凝集抗原的能力比IgM大得多，激活补体的能力超过IgG1000倍;由于吞噬细胞缺乏IgM的特异受体，因而IgM没有独立的吞噬调理作用;但当补体存在时，它能通过C3b与巨噬细胞结合以促进吞噬。虽然IgM单个分子的杀菌和调理作用均明显高于IgG抗体，但因其血内含量低、半衰期短、出现早、消失快、组织穿透力弱，故其保护作用实际上常不如IgG。

血型同种凝集素和冷凝集素的抗体类型是IgM，不能通过胎盘，新生儿脐血中若IgM增高，提示有宫内感染存在。在感染或疫苗接种以后，最先出现的抗体是IgM;在抗原的反复刺激下，可通过Ig基因的类转换而转向IgG合成。当分泌物中IgA缺陷时，IgM也和IgA一样可结合分泌片而替代IgA。IgM也是B细胞中的主要表面膜Ig，作为抗原受体而引发抗体应答。

(三)IgA

IgA分为血清型和分泌型两种类型。

大部分血清IgA为单体，大约10%～15%为双聚体，也发现少量多聚体。IgA功能区的分布与IgG十分相似，两个亚类(IgA1和IgA2)的最大差异在铰链区。IgA2缺少H-L链间二硫键区域，容易被解离分开。从含量、稳定性和半衰期看，血清型IgA虽不如IgG，但高于其他类Ig。IgA可以结合抗原，但不能激活补体的经典途径，因此不能象IgG那样发挥许多的生物效应，所以过去曾误以为血清型IgA的意义不大;近年的研究发现，循环免疫复合的抗体中有相当比例的IgA，因而认为：血清型IgA以无炎症形式清除大量的抗原，这是对维持机体内环境稳定的非常有益的免疫效应。

分泌型IgA(SigA)为双聚体，沉降系数11S，分子量400kD。每一SigA分子含一个J链和一个分泌片(图2-4)。α链、L链和J链均由浆细胞产生，而分泌片由上皮细胞合成。J链通过倒数第二位二硫键将2个IgA单体互相连接;结合分泌片后SIgA的结构更为紧密而不被酶解，有助于SIgA在粘在粘膜表面及外分泌液中保持抗体活性。外分泌液中的高浓度IgA主要为局部合成，特别是在肠相关淋巴样组织(GALT)内。

分泌型IgA性能稳定，在局部浓度大，能抑制病原体和有害抗原粘附在粘膜上，阻挡其进入体内;同时也因其调理吞噬和溶解作用，构成了粘膜第一线防御机制;母乳中的分泌型IgA提供了婴儿出生后4～6月内的局部免疫屏障;因此常称分泌型IgA为局部抗体。有关SIgA的免疫作用参见第七章。

(四)IgD

IgD的分子结构与IgG非常相似，有明显的铰链区，其蛋白质高度糖基化。IgD性能不稳定，在分离过程中易于聚合，又极易被酶裂解。虽然有些免疫应答可能与特异性IgD抗体有关，但它并不能激活任何效应系统。某些自身免疫病及过敏反应病患者血中存在IgD类抗核抗体或抗青霉素IgD抗体。正常人血清内IgD浓度很低，但在血循环内B细胞膜表层可检出IgD，其功能主要是作为B细胞表面的抗原受体。在B细胞发育的某些阶段，膜IgD的合成增强。大部分慢性淋巴细胞白血病病人B细胞表面带膜IgD，并常同时有膜IgM。

(五)IgE

IgE为单体结构，分子量大于IgG和单体IgA，含糖量较高，ε链有6个低聚糖侧链。象IgM一样，IgE也有5个同源区，CH2功能区置换了其他类重链的铰链区。正常人血清中IgE水平在5类Ig中最低，分布于呼吸道和肠道粘膜上的IgE稍多，可能与IgE在粘膜下淋巴组织内局部合成有关。IgE水平与个体遗传性和抗原质量密切相关，因而其血清含量在人群中波动很大，在特应性过敏症和寄生虫感染者血清中IgE水平可升高。IgE不能激活补体及穿过胎盘，但它的Fc段能与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的受体结合，介导Ⅰ型变态反应的发生，因此又称亲细胞抗体。

免疫球蛋白的基因及抗体形成 回目录 。

免疫球蛋白反应的特异性和分子的多样性是受基因支配;一条肽链的C区和V区分别由C基因和V基因编码。任何一个B细胞都有3个独立的Ig基因簇：1个H链基因簇和2个L链基因簇(κ和λ)，构成Ig的结构基因;在B细胞分化成熟过程中进行基因重排，进而转录与翻译，形成抗体。

(一)Ig基因的结构

1.重链基因人类重链基因位于第14号染色体上，基因结构非常复杂，分为4个不连续的基因节段，从着丝点5'末端起依次为：可变区(VH)基因、多样性区(diversityregion，DH)基因、接合区(JH)基因和稳定区(CH)基因。

V区基因分成6个亚群，在2500kD的区域内排列有100～200个基因。某些大亚群如VHⅢ含有约25～30个基因，而某些小亚群如VHⅤ或VHⅥ仅含一个或几个基因。每个V基因由一个大的外显子和一个位于前导顺序后的内含子(约100～150bp)组成，前导顺序编码一种疏水肽，指引Ig肽链的转膜作用，V基因3末端是重组酶信号。在VH座内还有一些不具表达功能的假基因。

C基因结构约200kb，含有11个基因。第一个CH为Cμ，以后依次为：Cδ、Cγ3、Cγ1、φε1、Cα1、φγ、Cγ2、Cγ4、Cε、Cα2。其中φε1(φε2不在第14号染色体上)和φγ是两个假基因。除Cδ基因外，其他CH基因上游都有一个转换(S)顺序，负责H链的类转换。临床正常个体的CH座位内可有大片缺失，这种无免疫缺陷症状的个体可能是通过细胞选择在免疫应答中补偿这种基因缺失。

每个CH基因的外显子分别编码相应H链的功能区，由内含子将其隔开。如Cμ基因有4个外显子各自编码链C区上的Cμ1、Cμ2、Cμ3和Cμ4四个功能区。除上述主要的CH基因外，还有其他编码不同形式Ig分子的基因，例如分别编码分泌IgM和膜IgM的μs和μm基因;前者是Cμ45'端的外加部分，编码μs链C端20个氨基酸;后者位于Cμ基因下游，含2个外显子，共同编码μm链C端41个氨基酸。

V和C基因被中间的另两个基因节段分开，即D基因和J基因。J区有6个功能基因和3个假基因;D区的基因数目尚未确定，但至少不下20个。D和J基因参与重链V区的编码，负责其羧基端的一段氨基酸顺序。

2.轻链基因轻链的基因比重链的基因结构简单，仅有V区和J区而无D基因节段。κ链和λ链的基因互不相同。

人类κ链基因位于第2号染色体上。Cκ基因只有一个，邻近上游的J区座位内有5个Jκ基因，Vκ基因节段大约有80个Vκ基因，约一半以上可能是假基因。

λ链基因位于第22号染色体上。Cλ基因簇比Cκ基因复杂得多，至少有6个非等位基因，其中2个为假基因;每个功能Cλ基因前均有一个(或更多)相关的Jκ基因;对Vλ基因库目前所知甚少，其基因数目尚不清楚。

轻链的J基因参与V区肽链的编码，大约负责十几个氨基酸的顺序。

(二)Ig基因的重排

胚系状态的Ig基因，无论是重链基因还是轻链基因，都不能作为一个独立的单位进行表达，只有经过重排以后才能成为具有表达功能的基因。在成熟Ig基因的产生过程中，Ig基因的重排需遵循一定的顺序，先由V-J连接或V-D-J连接，然后由VJ或VDJ与C区基因连接。在重链，还可以发生类转换。

1.V-J或V-D-J连接轻链的V-J连接和重链的V-J-D连接都是在DNA水平发生，均由重组酶介导。V-J或V-D-J的组合都是随机的;重组后的V-J编码轻链的V区，V-D-J编码重链的V区。

V-J基因重排是通过V区3'端和J区5'端旁的特殊顺序使V-J靠扰并提供酶切信息，实现V基因和J基因结合成为V-J基因单位。这种V-J重排是随机性的。V基因节段中任何一个V基因可与任何一个J基因重排结合。被结合的J基因上游的J基因丢失，下游的J基因保留。

V-D-J重排中，除V3'端和J5'端旁侧外，D两侧亦有上述特殊识别顺序在起作用。V-D-J连接中往往是DJ结合先于VD结合。与V-J连接一样，V-D-J重排也具有不精确性。还有严重排为功能性连接的VH被其中游胚系状态(未重排)的VH所替换。这可能是扩大基因容量和保证胚系状态的VH基因能全部利用的一种机制。

在B细胞成熟过程中，Ig基因存在重排的等级(hierarchy)现象。在多能造血干细胞分化发育成为幼稚B细胞(又称前B细胞)时，就发生V-D-J重排，开始表达H链，邻近J基因的Cμ自然随之表达，这是顺序优先的结果。由于Cμ基因和Cδ基因间的距离很短，两者可以同时得以转录;V-D-J在RNA水平既可与C结合，也可与Cδ结合，使IgM和IgD在单个B细胞上协同表达，而并非缺失性类转换。以后κ基因开始Vκ和Jκ重排，产生κ链。

2.重链类转换类转换是在DNA水平上V-D-J与CH基因连接由Cμ和Cδ转换成其他CH基因的过程，是其他CH基因上游的S顺序间发生重组的结果。S-S重组导致重组S顺序间的所有DNA基因丢失，例如Sμ与Sγ1间发生转换，则Cμ、Cδ和Cγ3基因及其侧面的顺序均一起丢失，使V-D-J连接由一个CH重新定位于另一个CH。类转换只变换Ig的类别，不改变抗体的特异性。

(三)Ig基因的表达及Ig分子的分泌 。

Ig的合成过程与一般蛋白质合成相似。在细胞内有表达功能的V-J或V-D-J基因单位重组完成后，与C基因簇一起被转录成初级RNA，经过加工剪接，去除内含子，生成mRNA，最后分别翻译成各种肽链，装配成Ig分子，分泌出体外。

Ig基因在表达时存在等位排斥(allelicexclusion)和同型排斥(isotypicexclusion)现象，可能是V-D-J连接或V-J连接的不精确性所造成的结果，以致许多重排无转录产物。一个B细胞不会同时表达κ链和λ链，称同型排斥。κ基因重排总发生在λ基因重排之前，当Vκ-Jκ重排形成有表达功能的基因后，λ基因重排即被抑制;在λ链产生细胞内，常有κ基因缺失。象其他的基因一样，Ig基因的表达过程中也有启动子与增强子来启动和调节基因的转录。

B细胞在接受抗原刺激后迅速分化增殖，除一部分分化记忆细胞外，其余分化为浆细胞。浆细胞在内质网和多聚糖体均显著增加，大量合成Ig分子。合成L与H链的粗面内质网多聚核糖体是不同的。L链在190～200S的多聚核糖体(含4～5个核糖体)上合成，H链在270～300S的多聚核糖体(含11～18个核糖体)上合成。作为一条完整的多肽链，它们从一个起始点(N端)开始(向C端)依次合成。游离的L和H链少数在多聚核糖体上就有非共价结合或共价结合，大部分转移至内质网的贮池中，并装配成完整的Ig分子，然后依赖N端疏水性前导顺序进入高尔基复合体，再分泌至细胞外。在此移动过程中糖残基通过结合在膜上的糖转化酶按一定顺序逐步加到Ig分子上。

(四)抗体分子的多样性

一个机体何以能产生多达106～108种具有不同抗体特异性的Ig分子，其机制至今虽未完全清楚，但从基因的结构组成及重排中可找到一些答案。众多V区基因和一个或少数几个C区基因不连续地排列在染色体上，它们在DNA水平随机地结合是Ig分子多样性的基础，而体细胞突变又可增大V区的库容。

多样性程度可以通过Ig基因在染色体内重组时V-J与V-D-J的乘积来计算：当100个Vκ和5个Jκ重组时所产生的多样性至少是100×5=5×102个;V-D-J重排时100个VH与10个DH和6个JH连接所的生的多样性至少有100×10×6=6×103。同时连接这些基因时还会发生不精确性而使多样性增加，因而由κ链和H链组成的抗体分子的多样性最少有5×102×6×103=3×106之多。另外，在V-J、V-D-J连接过程中发生的碱基缺失和插入又扩大了多样性的程度。

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免疫球蛋白(Ig)的分子由IGK、IGL和IGH基因编码。IGK、IGL和IGH基因定位于不同的染色体。编码一条Ig多肽链的基因是由胚系中数个分隔开的DNA片段(基因片段)经重排而形成。1965年Dreyer和Bennet首先提出假说，认为Ig的V区和C区由分隔存在的基因所编码，在淋巴细胞发育过程中这两个基因发生易位而重排在一起。1976年Hozumi和Tonegawa应用DNA重组技术证实了这一假说。

Ig重链基因的结构和重排

Ig重链基因是由V、D、J和C四种不同基因片段所组成。

(一)Ig重链可变区(V区)基因 。

重链可变区基因是由V、D、J三种基因片段经重排后所形成。

1.重链V区基因的组成　编码重链V区基因长约1000～2000kb，包括V、D、J三组基因片段。

(1)重链V基因片段：小鼠VH基因片段数目为250～1000个。根据VH基因片段核酸序列的相似性(>80%同源性)，至少可分为11个家族(family).人V基因片段约为100个，至少可分为6个家族，每个家族含有2～60个成员不等。V基因片段由2个编码区(coding regions)组成：第一个编码区编码大部分信号序列;第二个编码区编码信号序列羧基端侧的4个氨基酸残基和可变区约98个氨基酸残基，包括互补决定区1和2(complementarity determining region 1和2，CDR1和CDR2)。

(2)重链D基因片段：D(diversity)是指多样性。DH基因片段仅存在于重链基因中而不存在于轻链基因。D基因片段编码重链V区大部分CDR3。小鼠DH共有12个片段，位于VH和JH基因片段之间，大部分DH片段较为集中，约占60～80kb，但靠上游的DH可能位于VH区域内，最后一个DH片段与JH基因5'端相距约0.7kb。人类DH片段可能有10～20个左右。

(3)重链的J基因片段：J(joining)指连接，是连接V和C基因片段。JH编码约15～17个氨基酸残基，包括重链V区CDR3除DH编码外的其余部分和第4骨架区。小鼠JH基因片段有4个，与Cμ相距约6.5kb。人有9个JH，其中6个是有功能的JH基因片段。

V、D、J基因片段经重组连接在一起，组成2个外显子，一个外显子编码信号序列的大部分，另一个外显子编码信号序列的其余部分和重链可变区。

2.重链可变区基因的移位　在重链基因重排开始时，二条染色体上都发生D基因片段移位到J基因片段而发生D-J基因连接。在此以后，只有其中一条染色体上的V基因片段与D-J基因片段连接。VH基因片段5'端含有启动子(promoter)，JH和Cμ基因片段之间的内含子中含有转录增强子(transcriptinal enhancer)。如果一条染色体VH基因与D-J基因重排无效(non-productive)，另一条染色体的VH基因片段开始发生移位，与D-J基因片段连接。

某些与Ig基因片段重排有关的特殊序列称为识别序列(recognition sequences)，位于V基因片段的3'端与J基因片段的5'端之间以及D基因片段的两侧。V基因片段3'端、J基因片段5'端以及D基因片段的两侧也是DNA重排识别信号所在区域，这些识别信号包括三部分：(1)高度保守的回文结构的七聚体(palindromic heptamer);(2)较少保守、富含A/T的九聚体(nonamer);(3)七聚体和九聚体之间不保守的间隔序列(spacer sequence)，含有12±1碱基对或23±1碱基对。根据12/23碱基对间隔规则(或称1圈/2圈定律)，两个基因片段的重组仅发生在两个基因片段之间：各有一个12个碱基对片段和一个23个碱基对片段的结构。

参与V/(D)/J基因重组过程的酶称为V/(D)/J重组酶(recombinase),有关于执行识别、切割和重新连接基因片段重组酶的纯化和鉴定工作还刚开始。重组酶实际上包括重组过程中多种酶的活性。最近在前B细胞(pre-b cell)中已经鉴定出两种刺激Ig基因重排的基因，称为重组激活基因1(recombination activating gene 1,RAG-1)和重组激活基因2(RAG-2)，其确切的作用机理还不太清楚。重组酶作用的特点是：(1)淋巴细胞特异性的，非淋巴样细胞如成纤维细胞无重组酶活性，这可能解释了Ig基因的重排仅见于B淋巴细胞。目前一般认为T细胞TCR基因重排中的重组酶与B细胞中重组酶相同或相似。(2)重组酶发挥其功能仅限于B细胞发育早期，未成熟B细胞如前B细胞(pre-b cell)细胞系重组酶活性很高，但抗体生成细胞或骨髓瘤细胞无明显重组酶活性，因此时B细胞已经分泌某一特异性抗体，不再发生重排其它的Ig基因，因此也不会改变原先所产生抗体的特异性。转换重组酶(switch recom-binase)可能与VDJ重组酶(VDJ recombinase)相似，但缺乏七聚体/九聚体(heptamer/nonamer)识别蛋白。重组酶功能异常可导致机体不能产生Ig和TCR，很可能与重症联合免疫缺陷(severe combined immunodeficiency,SCID)的发生有关。例如SCID小鼠16号染色体着丝点末端存在一个scid基因，为单基因常染色体遗传基因。scid基因纯合将影响DNA重组酶的识别功能，在TCR或BCR基因片段重排时不能识别正确的位点，使T细胞、B细胞在淋巴干细胞发育早期即夭折，导致重症联合免疫缺陷。

(二)Ig重链恒定区(C区)基因 。

1.重链C基因片段　重链恒定区基因由多个外显子组成，位于J基因片段的下游，至少相隔1.3kb。每1个外显子编码1个结构域(domain)，铰链区(hinge region)是由单独的外显子所编码，但α重链的铰链区是由CH2外显子的5'端所编码。大多分泌的Ig重链羧基端片段或称尾端“tail piece”是由最后一个CH外显子的3'端所编码，而δ链的“tail piece”是由一个单独的外显子所编码。小鼠CH基因约占2000kb，其外显子从5'端到3'排列的顺序是Cμ-Cδ-Cγ3-Cγ1-Cγ2b-Cγ2a-Cε-Cα。人CH基因外显子排列的顺序是Cμ-Cδ-Cγ3-Cγ1-Cε2(pseudo基因)Cα1-Cγ2-Cγ4-Cε1-Cα2。其中基因片段Cγ3-Cγ1-Cε2-Cα1和基因片段Cγ2-Cγ4-Cε1-Cα2可能是一个片段经过一次复制而得，为研究CH基因的起源和进化提供有用的依据。

2.免疫球蛋白类型转换　1964年Nossal等发现B淋巴细胞存在着类型的转换。Ig类型转换(class switch)或称同种型转换(isotype switch)是指一个B淋巴细胞克隆在分化过程中VH基因片段保持不变，而发生CH基因节段的重排、比较CH基因片段重排后基因编码的产物，V区相同而C区不同，即识别抗原特异性不变，而类或亚类发生改变。这种类型转换在无明显诱因下可自发产生。

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