3. Эпигенетический контроль разнообразия рецепторов антигенов
3.1. Регуляция перестроек генов рецепторов антигенов в процессе развития
Ведущий принцип в системе приобретенного иммунитета заключается в том, что каждый вновь образованный лимфоцит узнает уникальный антиген и что общее разнообразие лимфоцитов достаточно велико, чтобы нейтрализовать любой возможный антиген С этой целью, В- и Т-клетки экспрессируют специфичные для данной клеточной линии рецепторы антигенов, опосредующие зависимый от антител гуморальный или клеточный иммунитет. BCR состоит из тяжелой цепи иммуноглобулина (IgH) и легкой цепи (IgL) типа Ig? или Ig?. Т-клетки линии ??, составляющие у мыши и у человека большинство Т лимфоцитов, экспрессируют рецептор Т-клеток (TCR, T-cell receptor) — ?-полипептид, связанный с TCRa, тогда как функционально отличающиеся Т-клетки уб содержат на своей поверхности TCRy, спаренный с TCR5. Эти белки-рецепторы антигенов кодируются большими генными локусами, содержащими дискретные генные сегменты: V (variable), D (diversity) и J (joining), которые в процессе развития лимфоцита собираются посредством V(D)J-рекомбинации в функциональный ген. Многообразие генных сегментов D, J и особенно V, в сочетании с случайным характером их рекомбинации, отвечает за практически неограниченное разнообразие иммунного репертуара (Bassing et al., 2002).
Механика V(D)J-рекомбинации на уровне ДНК довольно проста. Все V, D и J генные сегменты фланкированы рекомбинационными сигнальными последовательностями (RSSs), которые состоят из относительно консервативных гептамерных и нонамерных элементов, разделенных спэйсерами либо из 12, либо из 23 пар нуклеотидов. Лимфоид-спепифичные белки-рекомбиназы RAG1 и RAG2 при помощи белков группы высокой мобильности собирают 12 и 23 нуклеотидные RSSs в синаптический комплекс и затем производят двухцепочечные разрывы ДНК между RSSs и кодирующими сегментами. Эти разрывы ДНК впоследствии обрабатываются и вновь связываются вездесущими факторами репарации, относящимися к механизму негомологичного соединения концов с образованием кодирующих и сигнальных соединений (Bassing et al., 2002). Простота процесса V(D)J-рекомбинации на уровне матрицы ДНК выдвигает логистические проблемы в отношении сборки различных рецепторов антигенов, потому что белки RAG экспрессируются во всех незрелых В- и Т-лимфоцитах. Следовательно, должна иметь место строгая регуляция, чтобы ограничить доступ белков RAG только к специфичным подгруппам всех субстратов рекомбинации (Yancopoulos and Alt, 1985; Stan-hope-Bakeret al., 1996).
V(D)J-рекомбинация строго контролируется специфичным для клеточной линии и стадии развития образом. В пределах В-лимфоидной линии локус IgH в про-В-клетках реорганизуется до рекомбинации генов Ig? and Ig? в пре-В-клетках, тогда как гены TCR? и TCR? перестраиваются, соответственно, в про-Т-и пре-Т-клетках. Более того, V(D)J-рекомбинация гена IgH осуществляется в определенном временном порядке с перестройками DH-JH, предшествующими Ун-01н-рекомбинации Перестройки локуса TCRp в ходе развития про-Т-клетки происходят в таком же порядке (D?-J? перед V?-DJ?). Таким образом, должны существовать контрольные механизмы, чтобы защитить все гены от опосредованного RAG-расщепления в ходе D-J-рекомбинации и облегчить перестройку лишь одного из сотни генов У во время y-DJ-рекомбинации Следовательно, процесс производства рецептора антигена полностью зависит от точной регуляции доступности RSSs для действия рекомбиназы RAG S.
Успешная V-DJ-peкомбинация гена IgH или TCR? ведет к экспрессии белка Ig? или TCR? как части пре-BCR- или пре-TCR-комплекса, который работает как важная контрольная точка, чтобы ингибировать V-DJ-рекомбинацию второй DJ-реорганизованной аллели и стимулировать развитие пре-В или пре-Т-клеток, инициирующее перестройки в генах IgL или TCR?, соответственно. Наконец, экспрессия BCR или TCR, компетентных к сигналингу, полностью блокирует V(D)J-рекомбинацию с помощью транскрипционной репрессии генов RAG S в незрелых В- или Т-клетках (Jankovic et al., 2004). Сигналинг ауто реактивного BCR может, однако, возобновить перестройку гена легкой цепи иммуноглобулина, что приводит к производству BCR с новой антигенной специфичностью (редактирование рецептора; Jankovic et al., 2004). Более того, сигналинг цитокина IL-7 необходим для стимулирования рекомбинации гена TCR? в про-Т-клетках (Schlissel et al., 2000). Следовательно, V(D)J-рекомбинация контролируется не только изнутри (ядерными механизмами, специфичными к типу клеточной линии и стадии развития), но также и извне (сигналами, образуемыми на поверхности клетки). Ограничения V(D)J-рекомбинации, специфичные для данных стадии развития и локуса, в шачительной степени накладываются на эпигенетическом уровне (Krangel, 2003). В нелимфоидных клетках гены Ig и TCR присутствуют в недоступном хроматине, так как в клетках почек белки RAG, экспрессирующиеся экзогенно, без труда расщепляют субстраты рекомбинации, привнесенные с трансфецированной эписомой, но не эндогенные гены рецепторов антигена (Romanow et al., 2000). Более того, рекомбинантные белки RAG, добавленные к изолированным ядрам лимфоцитов, могут расщеплять только ген Ig или TCR, который активно подвергается V(D)J-рекомбинации на стадии развития, используемой для подготовки ядра (Stanhope-Baker et al., 1996).