Hemocyanin

Ordnat uttryck av olika V-genfamiljer och förvärv av antigenspecificiteter under ontogeni

I pionjärstudier, Silverstein visade att svar från lamm på vissa antigener, såsom virus, ferritin, azoproteiner, ovalbumin och hemocyanin, kunde erhållas under fosterlivet, medan svar på difteritoxoid, O-antigen och BCG uppstod först efter 40 dagar efter födseln. Studier av antikroppssvar och av idiotypsuttryck hos unga möss har också bidragit till att visa att det sker en sekventiell eller ordnad aktivering av kloner under det postnatala livet. Det finns vissa polysackarider såsom β2-6 fruktosan, S. tranaroa lipopolysackarid (LPS) som bär det immunodominanta sockret α-metyl-d-galaktosid eller β1-6 galaktan, som kan framkalla ett immunsvar hos 1 dag gamla möss. Immunisering med β2-6 fruktosan åtföljs inte av ett ökat uttryck av A48 och UPC10 korsreaktiv idiotyp (IdX). Däremot uttrycker ca 25 % av de LPS-specifika antikropparna MOPC387 IdX av ett myelomprotein som är specifikt för Salmonella tranaroa LPS. På samma sätt utvecklar 1 dag gamla möss som immuniserats med gum ghatti ett betydande antigalaktan plackbildande cellrespons (PFC), varav 30 % uttryckte X24 idiotypen. Studier av ontogenesen hos antikroppssvar mot fosfokoliner (PC), fenylarsonat (Ars) och trinitrofenyl (TNP) har visat att produktionen av antikroppar mot dessa antigener, som delar IdX av myelomproteiner med samma specificitet, kan induceras hos 1 vecka gamla möss. Majoriteten av de PC-specifika prekursorer som bär T15 IdX kan således påvisas 4-5 dagar efter födseln, medan celler som kan producera IdX+ Ars-specifika antikroppar finns före dag 7 hos neonatala möss. Immunisering av 1 dag gamla möss med TNP-LPS och av 1 vecka gamla möss med TNP-Ficoll framkallade ett signifikant anti-TNP-svar. 460Id som uttrycks på det DNP-bindande myelomproteinet MOPC460 upptäcktes dock endast hos 1-veckor gamla möss som immuniserats med TNP-LPS och hos 3-veckor gamla möss som immuniserats med TNP-Ficoll. Aktiveringen av 460Id+ anti-TNP-kloner hos 7 dagar gamla möss sammanföll med den ålder då diversifiering av anti-TNP-svaret sker. När det gäller α1-3-dextran kan prekursorer som uttrycker MOPC104Id visserligen påvisas under den första levnadsveckan, men J558IdX-prekursorer uppträder först 15-22 dagar efter födseln och blir sedan snabbt dominerande. Vi har dessutom observerat en betydande ontogen fördröjning när det gäller antiβ2-1 fruktosan (inulin)-reaktioner. En väsentlig ökning av anti-inulinsvaret som bär på IdX har observerats först hos 28 dagar gamla möss. Detta fördröjda svar är förknippat med en brist på prekursorer hos unga djur. Ett fördröjt ontogent svar observerades också när det gäller α1-6 dextran och hänger också samman med avsaknaden av prekursorer. Fernandez och Moller visade faktiskt att prekursorer av anti-α1-6 dextran endast kan påvisas hos 1 månad gamla möss.

Majoriteten av de uppgifter som diskuteras ovan gäller T-oberoende antigener och de fördröjda ontogena svaren beror därför inte på att T-cellerna är omogna. Den sekventiella aktiveringen av vissa antikroppssvar kan inte tillskrivas bristen på V-genomföringar hos unga möss. Det verkar osannolikt att den sena mognaden av vissa reaktioner kan förklaras av toleransen hos prekursorerna hos unga djur. När det gäller sena antiβ2-1-fruktosanresponser måste tolerogenen vara inulin snarare än levan. Bristen på responsivitet är begränsad till β2-1 fruktosan och inte till β2-1 fruktosanbindningen, och båda epitopen bärs av bakteriell levan som är ett miljöantigen. En mer rimlig förklaring är att den sekventiella aktiveringen förvärvas genom antigenoberoende generativa mekanismer eller T-cellsinflytande. Vissa okända mekanismer kan bestämma tidpunkten för en viss VH:Vκ-parning som kan vara avgörande för specificiteten hos de kombinationsställen som känner igen särskilda epitoper.

Till sist kan den sekventiella aktiveringen av kloner som uttrycker en viss uppsättning V-gener drivas av interna krafter, t.ex. anti-idiotypa antikroppar. Denna idé stöds starkt av data från Vakil och Kearney som när de analyserade bindningsspecificiteten för några viktiga IdX av antikroppar som produceras av hybridom med ursprung i fosterlever eller nyfödda barn, observerade att ett stort antal (7 %) av dem uppvisade anti-Id-aktivitet.

Det finns ett stort antal VH- och Vκ-germlinjegener både hos möss och människor. Baserat på proteinsekvenshomologi klassificerades VH- och Vκ-germlinjegenerna i flera undergrupper och nu, baserat på DNA-homologi, har de klassificerats i olika familjer. De bakteriegener som tillhör en familj är grupperade i kluster, sällan interspridda, och ger en ordning på kromosom 12 för tung kedja eller på kromosom 6 för Vκ lätt kedja.

Analys av V-genfamiljernas uttryck i Abelson-transformerade pre-B-cellinjer har visat att 3′-familjerna företrädesvis används. Faktum är att VH81X, den mest D-proximala medlemmen av denna genfamilj, har observerats i hybridom av pre-B celltyp samt i hybridom som framställts från fosterlever. Däremot har olika resultat erhållits i studier där användningen av genfamiljen undersökts i icke-transformerade pre-B-cellinjer som framställts från 6-8 veckor gamla nakna BALB/c-möss. I den här studien visades att alla prober hybridiserades med detekterbar intensitet till RNA från vilande pre-B-celler. Dessa data tyder på att alla VH-genfamiljer var transkriptionellt aktiva i vilande pre-B-celler från vuxna möss. Inkubation i 7 dagar med dendritiska celler och mitogenstimulerade T-lymfocyter orsakade ett högre uttryck av VH7183-familjen, vilket tyder på att uttrycket av denna familj regleras av andra faktorer än ontogeni och kanske är relaterat till specifika stadier av differentieringen av B-cellslinjen. Den funktionella betydelsen av den icke slumpmässiga omarrangeringen av VH-gener är av avsevärd betydelse när det gäller den framväxande funktionella B-cellsrepertoaren hos fostret.

Yancopoulos och Alt har ställt hypotesen att den positionsberoende preferensen av VH-familjens utnyttjande i pre-B-celler och neonatala levern troligen är relaterad till en endimensionell spårningsmekanism, förmedlad av rekombinaser, under VDJ-anslutningen snarare än till en dissociativ anslutning som är relaterad till kollisioner under tredimensionell diffusion. Det finns uppgifter som tyder på att VH-gener från en familj kan ersättas av VH-gener från en annan familj i unga lymfocyter. Det verkar som om ersättningen av V-gener är en ganska sällsynt händelse, men den kan bidra till att etablera repertoaren av pre-B-celler. En mycket begränsad uppsättning VH-gen-segmentanvändning har också observerats i humana fetala B-celler. En analys av mänsklig VH-repertoar vid 130 dagars dräktighet har visat att vissa JH-gener (JH3, JH4 och JH5) används på ett fördomsfritt sätt, liksom en VH-gen med beteckningen 56P1, som uppvisar hög homologi med murint VH81X, en medlem av VH7183-familjen, som företrädesvis omorganiseras i murina pre-B-celler.

På samma sätt uttrycks vissa Vκ-familjer företrädesvis under ontogenesen. Kaushik och medarbetare analyserade användningen av Vκ-familjer av neonatala murina B-celler med hjälp av en LPS-inducerad B-cellskolonianalys. Resultaten visar att en grupp Vκ-familjer som Vκ1, Vκ9 och Vκ8, som ligger i mitten av Vκ-lokusen, används i hög grad av neonatala C57BL/6-möss. Intressant nog observerades inte uttrycket av Vκ21, den mest Jκ-proximala familjen, bland neonatala B-cellskolonier. Dessa uppgifter tyder på att Vκ-användningen hos neonatala möss inte avspeglar en positionell förskjutning av uttrycket av 3′-familjerna, utan snarare en preferentiell användning av Vκ1- och Vκ9-familjerna, som är belägna i mitten av Vκ-lokusen. Skillnaderna innebär att mekanismerna för Vκ-genens omarrangemang och uttryck skiljer sig från dem som kontrollerar VH-lokus.