Ig類型轉換可能通過以下兩種機理。
(1)缺失模型(deletion model):又稱linear orderly deletiom of H chain genes。以小鼠CH基因為例,如Cμ和Cδ基因片段被缺失,那么先前重排的VDJ就會按照順序與下一個CH基因即Cγ3發(fā)生重排,經轉錄和翻譯后,編碼γ3重鏈;如缺失所有的γ鏈亞類基因,依次會產生ε鏈。上述模型在被刺激后小鼠B細胞在體外培養(yǎng)中產生Ig類別的順序得到證實,即先產生IgM,然后依次產生IgG3和IgG1等。但這個模型不能解釋免疫動物或抗原刺激B細胞培養(yǎng)中單個B細胞可同時表達幾種不同類或亞類的重鏈。
。2)RNA的不同剪接:除DNA水平的Ig類型轉換形成外,RNA水平的不同剪接(alternative RNA splicing)也可產生不同的Ig類型。 Cμ和Cδ基因片段之間無S區(qū),IgM和IgD共表達的B細胞系DNA分析表明,Cμ和Cδ基因片段沒有發(fā)生重排,相同的VH出現(xiàn)在μ或δ鏈的mRNA上,表明它們可能有一個共同的mRNA前體,通過不同的或差異剪接(differential splicing)分別形成μ鏈和δ鏈mRNA。初級RNA轉錄本(primary RNa transcript)是由VDJ復合體連接Cμ和Cδ基因片段經轉錄后形成。如果在剪接過程中切除初級RNA轉錄本中的Cδ部分,經加工后形成μmRNA;如去除初級RNA轉錄本中的Cμ部分,則加工后形成δmRNA。這兩種mRNA分別被翻譯,使單個B細胞同時產生μ和δ鏈,同時表達IgM和IgD。同樣的機理可從一條長的primary RNA轉錄本中加工為 μmRNA和εmRNA(或其它重鏈mRNA),同時表達IgM、IgE或其它類Ig。
圖3-7 Ig類型轉換缺失模型
。ㄈ)膜表面Ig重鏈基因
膜表面Ig(mIg)重鏈基因的外顯子結構與分泌性Ig重鏈的基因外顯子結構基本相同,但在基因組的3'端有所不同。作為識別抗原受體的mIg,其重鏈羧基端有一段疏水性氨基酸插入到胞膜雙層脂質中,mIg重鏈的轉錄本要比分泌性重鏈轉錄本多1~2個外顯子,與分泌性重鏈基因最后一個外顯子至少相隔1.4kb,這1~2個外顯子編碼重鏈的羧基端部分,這部分氨基酸殘基的數(shù)目視重鏈不同而有所差異,如鼠或人mIgμ鏈的這一部分約為41個氨基酸殘基,而鼠mIgε鏈這部分卻有72個氨基酸殘基。這個區(qū)域可分為三個部分:(1)一個酸性間隔子,靠氨基端側,與最后一個CH結構域相連,位于細胞膜外側;(2)跨膜部分,由26個不帶電荷的疏水氨基酸形成一個α螺旋,穿過胞膜的脂質雙層;(3)胞漿內羧基端部分,3~28個氨基酸殘基不等,可能與信號傳遞有關。
圖3-8 RNA的差異拼接與IgM和IgD共同表達在一個B細胞上
分泌形式的μ、α和δ重鏈最后一個結構域后有一段額外延長的由帶電荷氨基酸組成的序列,稱為尾片(tail pieces),約含20個氨基酸,在IgM和IgA分子中,單體Ig尾片通過二硫鍵相互連接或與J鏈形成二聚體或多聚體。分泌形式μ鏈的mRNA含有V、D、J、Cμ1、Cμ2、Cμ3、Cμ4和Cμ43'端一個小的外顯子轉錄區(qū)。