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(图2-5)。在重链,还可以发生类转换。
图2-6Ig轻链基因及其重组
A:λ基因;B:κ基因
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。