Главная



Иммунология и вакцинация

Структура Н-цепей

Наличие общих серологических детерминант у μ-цепей секретируемого и мембранно-связанного IgM указывает на большое сходство тяжелых цепей обоих белков. Однако уже много лет назад было предсказано, что их С-концевые участки должны различаться, поскольку один белок остается ассоциированным с плазматической мембраной, а другой секретируется. Сравнение тщательно измеренных значений молекулярных масс соответствующих полипептидов показало, что действительно μ-цепь мембранно-связанного IgM больше μ-цепи секретируемого IgM приблизительно на 1700 Да. С помощью дальнейших экспериментов удалось объяснить наблюдаемое различие разной длиной белковой части этих молекул, а не разной степенью их гликозилирования. Аналогичные результаты были получены для Ig других классов (IgG, IgD, IgA), — оказалось, что во всех случаях молекулярная масса тяжелых цепей мембранно- связанных форм на 2000—8000 Да больше молекулярной массы тяжелых цепей соответствующих секретируемых форм, причем это также обусловлено различиями в длине белковой части Н-цепей. Кроме того, мембранно-связанные Ig в отличие от секретируемых обладают гидрофобными свойствами. Так, например, sIgM растворяются только в присутствии детергента, а при седиментации и электрофорезе с изменением заряда (ЭИЗ, charge-shift) ведут себя как типичные детергентсвязывающие гидрофобные белки. Такие же выводы были сделаны на основании результатов электрофореза с изменением заряда sIgD.

Поскольку тяжелые цепи мембранно-связанных Ig имеют больший размер и в значительной степени гидрофобны, было высказано предположение, что они, вероятно, содержат гидрофобные области, отвечающие за закрепление этих Ig в мембране. Хотя в настоящее время известны полные аминокислотные последовательности целого ряда миеломных белков и секретируемых Ig, первичные структуры sIg до сих пор не определены, что связано с трудностями получения sIg в достаточных количествах. Поэтому для решения этой проблемы был весьма успешно использован другой подход, основанный на расшифровке последовательностей соответствующих нуклеиновых кислот.

Сравнение мРНК для μ-цепей в клетках некоторых линий В-лимфом, синтезирующих в основном мембранно-связанные IgM, с аналогичными мРНК из ряда гибридом, секретирующих большие количества IgM, показало, что для трансляции двух р,-цепей используются два разных вида мРНК. мРНК для мембранно-связанных и секретируемых белков различаются как по размеру (2,7 т.н. и 2,4 т.н. соответственно), так и по своей 3-концевой последовательности. Из этих данных следует, что соответствующие ц-цепи имеют разные С-концевые аминокислотные последовательности.

Верхняя часть: С-концевые аминокислотные последовательности секретируемых и мембранных μ-цепей. Заряженные остатки заключены в рамки, а гидрофобная последовательность, которая, по-видимому, пронизывает мембрану, подчеркнута. Нижняя часть: схематическое изображение сплайсинга, приводящего к образованию мРНК для секретируемых и мембранных μ-цепей. Прямоугольниками обозначены экзоны; нетранслируемые 3'-концевые последовательности заштрихованы. Участки между экзонами, вырезаемые в процессе сплайсинга, представлены в виде изогнутых линий, Р — сигнальный пептид; V — VH-ЭКЗОН

Как изображено на рисунке (вверху), мембранные ц-цепи оканчиваются сегментом из 41 остатка, отсутствующим в секретируемых ц-цепях. Этот фрагмент содержит участок из гидрофобных аминокислот, который, по-видимому, представляет собой трансмембранный сегмент поверхностного Ig [24]. Анализ последовательностей клонированных фрагментов гаметной ДНК, содержащих гены р-цепей, показал, что мРНК для мембранно-связанных и секретируемых р-цепей считываются с одного и того же гена, в котором имеются два сайта полиаденилирования. Первый сайт полиаденилирования располагается вблизи от экзона, кодирующего С4-домен, а второй — за двумя «мембранными» экзонами, находящимися с З'-стороны от С4-домена. Как схематически представлено на рис. 10.1 (внизу), транскрипция мРНК для секретируемой р-цепи заканчивается в первом сайте полиаденилирования, тогда как синтез мРНК для мембранной р-цепи включает удаление (с помощью сплайсинга) части мРНК, кодирующей концевой домен секретируемой р-цепи и первого центра аденилирования. Механизмы, контролирующие предпочтительный синтез той или другой мРНК, неизвестны; очевидно, однако, что они должны регулировать либо полиаденилирование, либо синтез и (или) активацию ферментов сплайсинга.

Открытие мембранных экзонов в генах, кодирующих sШgM, привело к предположению, что аналогичные мембранные экзоны имеются в генах и других классов Ig, представленных на поверхности клетки. Анализ последовательностей ДНК, расположенных с З'-стороны от кодирующих экзонов для β, γ1, γ2b и γ2а, выявил существование мембранных экзонов для каждого из этих изотипов. Последовательности мембранных экзонов sIg в значительной степени гомологичны; однако аминокислотные последовательности, предсказанные на основе анализа мембранных экзонов sШg, существенно отличаются от трансмембранных участков sIg и других белков клеточной поверхности, таких, как Н-2 и HLA, гликофорин- и тропомиозин.