Hemocyjanina

Ordered expression of various V gene families and acquisition of antigen specificities during ontogeny

W pionierskich badaniach, Silverstein wykazał, że odpowiedzi jagniąt na niektóre antygeny, takie jak wirusy, ferrytyna, azoproteiny, owalbumina i hemocyjanina, mogą być uzyskane w życiu płodowym, podczas gdy odpowiedzi na toksoid błoniczy, antygen O i BCG wystąpiły dopiero po 40 dniach życia postnatalnego. Badania nad odpowiedziami przeciwciał i ekspresją idiotypów u młodych myszy również pomogły wykazać, że istnieje sekwencyjna lub uporządkowana aktywacja klonów podczas życia postnatalnego. Istnieją pewne polisacharydy, takie jak β2-6 fruktozan, lipopolisacharyd S. tranaroa (LPS) zawierający α-metylo-d-galaktozyd, cukier immunodominujący, lub β1-6 galaktan, które mogą wywołać odpowiedź immunologiczną u jednodniowych myszy. Immunizacji β2-6 fruktozanem nie towarzyszy zwiększona ekspresja idiotypów A48 i UPC10 reagujących krzyżowo (IdX). Natomiast około 25% przeciwciał swoistych dla LPS wykazuje ekspresję MOPC387 IdX białka szpikowego swoistego dla LPS Salmonella tranaroa. Podobnie, 1-dniowe myszy immunizowane gumą ghatti rozwijają znaczącą odpowiedź antygalaktanową plaque-forming cell (PFC), z czego 30% wyraża idiotyp X24. Badania nad ontogenezą odpowiedzi przeciwciał przeciwko fosfocholinie (PC), fenyloarsonianowi (Ars) i trinitrofenylowi (TNP) wykazały, że produkcja przeciwciał przeciwko tym antygenom, które dzielą IdX białek szpiczaka o tej samej specyficzności, może być indukowana u 1-tygodniowych myszy. Tak więc większość specyficznych dla PC prekursorów noszących T15 IdX można wykryć 4-5 dni po urodzeniu, podczas gdy komórki zdolne do produkcji IdX+ Ars-specyficznych przeciwciał są obecne przed 7 dniem u myszy noworodkowych. Immunizacja 1-dniowych myszy TNP-LPS i 1-tygodniowych myszy TNP-Ficoll wywołała znaczącą odpowiedź anty-TNP. Jednak 460Id wyrażony na białku szpikowym MOPC460 wiążącym DNP wykryto tylko u 1-tygodniowych myszy immunizowanych TNP-LPS i u 3-tygodniowych myszy immunizowanych TNP-Ficoll. Aktywacja klonów 460Id+ anty-TNP u myszy 7-dniowych pokrywała się z wiekiem, w którym dochodzi do różnicowania odpowiedzi anty-TNP. W przypadku α1-3 dekstranu, chociaż prekursory wyrażające MOPC104Id mogą być wykryte w pierwszym tygodniu życia, prekursory J558IdX pojawiają się dopiero 15-22 dni po urodzeniu, a następnie szybko stają się dominujące. Zaobserwowaliśmy również znaczne opóźnienie ontogenetyczne w przypadku odpowiedzi anty-β2-1 fruktozanowej (inulina). Znaczący wzrost odpowiedzi anty-inulinowej z udziałem IdX zaobserwowano dopiero u 28-dniowych myszy. Opóźnienie to związane jest z brakiem prekursorów u młodych zwierząt. Opóźnioną odpowiedź ontogenetyczną zaobserwowano również w przypadku α1-6 dekstranu i jest ona również związana z brakiem prekursorów. Fernandez i Moller rzeczywiście wykazali, że prekursory anty-α1-6 dekstranu można wykryć tylko u myszy w wieku 1 miesiąca.

Większość danych omówionych powyżej dotyczy antygenów niezależnych od T i dlatego opóźnione odpowiedzi ontogenetyczne nie wynikają z niedojrzałości komórek T. Sekwencyjna aktywacja niektórych odpowiedzi przeciwciał nie może być przypisana brakowi rearanżacji genu V u młodych myszy. Wydaje się mało prawdopodobne, aby późne dojrzewanie niektórych odpowiedzi można było wyjaśnić tolerancją prekursorów u młodych zwierząt. W przypadku późnych odpowiedzi anty-β2-1 fruktozanowych, tolerogenem musiałaby być raczej inulina niż lewan. Brak reakcji jest ograniczony do β2-1 fruktozanu, a nie do powiązania β2-1 fruktozanu, a oba epitopy są przenoszone przez bakteryjny lewan, który jest antygenem środowiskowym. Bardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że sekwencyjna aktywacja jest nabywana przez niezależne od antygenu mechanizmy generatywne lub wpływy komórek T. Pewne nieznane mechanizmy mogą określać czas określonego parowania VH:Vκ, które mogą być krytyczne dla specyficzności miejsc łączenia rozpoznających określone epitopy.

Wreszcie, sekwencyjna aktywacja klonów wyrażających określony zestaw genów V może być napędzana przez siły wewnętrzne, takie jak przeciwciała antyidiotypowe. Idea ta jest silnie wspierana przez dane Vakila i Kearneya, którzy analizując specyficzność wiązania dla niektórych głównych IdX przeciwciał produkowanych przez hybrydomy pochodzące z wątroby płodowej lub noworodków, zaobserwowali, że duża liczba (7%) z nich wykazywała aktywność anty-Id.

Istnieją liczne geny linii zarodkowej VH i Vκ zarówno u myszy, jak i u ludzi. Na podstawie homologii sekwencji białek, geny linii zarodkowej VH i Vκ zostały sklasyfikowane w kilka podgrup, a obecnie, na podstawie homologii DNA, zostały podzielone na różne rodziny. Geny linii zarodkowej należące do rodziny są zgrupowane w klastrach, rzadko przeplatają się, i zapewniają porządek na chromosomie 12 dla łańcucha ciężkiego lub na chromosomie 6 dla łańcucha lekkiego Vκ.

Analiza ekspresji rodziny genów V w liniach komórkowych pre-B przekształconych przez Abelsona wykazała preferencyjne wykorzystanie rodzin 3′. W rzeczywistości, VH81X, najbardziej D-proksymalny członek tej rodziny genów, został zaobserwowany w hybrydomach typu komórek pre-B, jak również tych przygotowanych z wątroby płodowej. Natomiast odmienne wyniki uzyskano w badaniach, w których wykorzystanie rodziny genów badano w nietransformowanych liniach komórkowych pre-B, przygotowanych z 6- do 8-tygodniowych nagich myszy BALB/c. W tym badaniu wykazano, że wszystkie sondy hybrydyzowały z wykrywalną intensywnością do RNA z spoczynkowych komórek pre-B. Dane te wskazują, że wszystkie rodziny genów VH były aktywne transkrypcyjnie w spoczynkowych komórkach pre-B pochodzących od dorosłych myszy. Inkubacja przez 7 dni z komórkami dendrytycznymi i limfocytami T stymulowanymi mitogenami powodowała wyższą ekspresję rodziny VH7183, co sugeruje, że ekspresja tej rodziny jest regulowana przez czynniki inne niż ontogeneza i być może jest związana z określonymi etapami różnicowania linii komórek B. Funkcjonalne znaczenie nielosowej rearanżacji genów VH ma duże znaczenie w odniesieniu do powstającego funkcjonalnego repertuaru komórek B płodu.

Yancopoulos i Alt wysunęli hipotezę, że zależna od pozycji preferencja wykorzystania rodziny VH w komórkach pre-B i wątrobie noworodka jest najprawdopodobniej związana z jednowymiarowym mechanizmem śledzenia, pośredniczonym przez rekombinazę, podczas łączenia VDJ, a nie z dysocjacyjnym łączeniem związanym z kolizjami podczas dyfuzji trójwymiarowej. Istnieją dane, które wskazują, że geny VH z jednej rodziny mogą być zastąpione przez geny VH z innej rodziny w młodych limfocytach. Wydaje się, że wymiana genów V jest raczej rzadkim wydarzeniem; może jednak przyczyniać się do ustanowienia repertuaru komórek pre-B. Wysoce ograniczony zestaw wykorzystania segmentów genów VH zaobserwowano również w ludzkich płodowych komórkach B. Analiza ludzkiego repertuaru VH w 130 dniu ciąży wykazała stronnicze wykorzystanie niektórych genów JH (JH3, JH4 i JH5), a także genu VH oznaczonego 56P1, który wykazuje wysoką homologię z murine VH81X, członkiem rodziny VH7183 preferencyjnie rearanżowanym w komórkach pre-B u myszy.

Podobnie, niektóre rodziny Vκ są preferencyjnie wyrażane podczas ontogenezy. Kaushik i współpracownicy przeanalizowali wykorzystanie rodzin Vκ przez neonatalne murine B komórki przy użyciu testu kolonii komórek B indukowanego LPS. Wyniki pokazuj±, że grupa rodzin Vκ, takich jak Vκ1, Vκ9 i Vκ8, zlokalizowanych w ¶rodkowej czę¶ci locus Vκ, jest wysoce wykorzystywana przez noworodki myszy C57BL/6. Co ciekawe, ekspresja Vκ21, najbardziej proksymalnej rodziny Jκ, nie była obserwowana wśród neonatalnych kolonii komórek B. Dane te sugeruj±, że użycie Vκ u noworodków myszy nie odzwierciedla pozycyjnej tendencji do ekspresji rodzin 3′, a raczej preferencyjne użycie rodziny Vκ1 i Vκ9, zlokalizowanych w centrum locus Vκ. Różnice te sugerują, że mechanizmy rearanżacji i ekspresji genu Vκ różnią się od tych kontrolujących locus VH.

.