एंटीबॉडी विविधता: V(D)J पुनर्संयोजन और जंक्शनल विविधता

सीमित जीनोम के बावजूद, प्रतिरक्षा प्रणाली एंटीजन की एक विशाल श्रृंखला के विरुद्ध एंटीबॉडी बना सकती है, क्योंकि एंटीबॉडी के परिवर्तनीय क्षेत्र बी कोशिका के विकास के दौरान अलग-अलग जीन खंडों को काटकर और जोड़कर संयोजित होते हैं। V(D)J पुनर्संयोजन, खंडों के जंक्शनों पर अपूर्ण जुड़ाव के साथ मिलकर, किसी भी एंटीजन का सामना होने से पहले अधिकांश प्राथमिक एंटीबॉडी भंडार उत्पन्न करता है।

Definition

V(D)J पुनर्संयोजन वह दैहिक DNA पुनर्व्यवस्था है जो अलग-अलग V, D (भारी श्रृंखलाओं के लिए), और J जीन खंडों से एक पूर्ण इम्युनोग्लोबुलिन परिवर्तनीय-क्षेत्र जीन को इकट्ठा करती है; जंक्शनल विविधता खंड सीमाओं पर अपूर्ण जुड़ाव और न्यूक्लियोटाइड के जुड़ने से उत्पन्न अतिरिक्त भिन्नता है।

Scope

यह विषय बताता है कि परिवर्तनीय (V), विविधता (D), और जुड़ने वाले (J) जीन खंडों को इम्युनोग्लोबुलिन परिवर्तनीय क्षेत्रों के निर्माण के लिए दैहिक रूप से कैसे पुनर्संयोजित किया जाता है, संयोजी और जंक्शनल विविधता के स्रोत, पुनर्संयोजन तंत्र की भूमिका, और कैसे दैहिक अतिउत्परिवर्तन बाद में विशिष्टता को परिष्कृत करता है। यह संदर्भ के लिए प्रस्तुत आणविक प्रतिरक्षा विज्ञान है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के लिए।

Core questions

• सीमित संख्या में जीन एक विशाल एंटीबॉडी भंडार को कैसे एन्कोड कर सकते हैं?
• संयोजी बनाम जंक्शनल विविधता के स्रोत क्या हैं?
• बी कोशिका के विकास के दौरान पुनर्संयोजन को कैसे लक्षित और व्यवस्थित किया जाता है?
• एंटीजन का सामना होने के बाद दैहिक अतिउत्परिवर्तन विविधता को कैसे जोड़ता है?

Key concepts

• V, D, और J जीन खंड
• संयोजी विविधता
• जंक्शनल विविधता
• पुनर्संयोजन संकेत अनुक्रम
• RAG-1 और RAG-2 रिकॉम्बिनेज
• N- और P-न्यूक्लियोटाइड जोड़
• दैहिक अतिउत्परिवर्तन
• एलीलिक बहिष्करण

Key theories

जीन खंडों का दैहिक पुनर्संयोजन

एंटीबॉडी विविधता दैहिक रूप से अलग-अलग जर्मलाइन V, D, और J खंडों को पुनर्व्यवस्थित करके उत्पन्न होती है, बजाय इसके कि वे पूर्ण जीन के रूप में एन्कोड किए गए हों, जिसके लिए टोनगावा को नोबेल पुरस्कार मिला।

Mechanisms

बी कोशिका के विकास के दौरान, जीन खंडों के किनारे स्थित पुनर्संयोजन संकेत अनुक्रम लिम्फोइड-विशिष्ट रिकॉम्बिनेज (RAG-1 और RAG-2) को एक V, एक D, और एक J खंड को भारी श्रृंखलाओं के लिए, और एक V और J खंड को हल्की श्रृंखलाओं के लिए एक साथ लाने के लिए मार्गदर्शन करते हैं, जिससे मध्यवर्ती DNA हट जाता है और चयनित खंड जुड़ जाते हैं। विविधता मुख्य रूप से तीन तरीकों से उत्पन्न होती है: कई संभावित खंड संयोजनों और विभिन्न भारी और हल्की श्रृंखलाओं के युग्मन से संयोजी विविधता; अपूर्ण जुड़ाव से जंक्शनल विविधता, जिसमें न्यूक्लियोटाइड का नुकसान और टेम्पलेट-स्वतंत्र N-न्यूक्लियोटाइड जोड़ और जंक्शनों पर पैलिंड्रोमिक P-न्यूक्लियोटाइड शामिल हैं, जो तीसरी पूरकता-निर्धारण क्षेत्र में भिन्नता को केंद्रित करता है; और, जर्मिनल केंद्रों में एंटीजन का सामना होने के बाद, दैहिक अतिउत्परिवर्तन, जो आत्मीयता परिपक्वता के आधार के रूप में परिवर्तनीय क्षेत्र में बिंदु उत्परिवर्तन प्रस्तुत करता है। एलीलिक बहिष्करण यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक बी कोशिका एक एकल विशिष्टता व्यक्त करे।

Clinical relevance

पुनर्संयोजन तंत्र में दोष गंभीर संयुक्त इम्यूनोडिफ़िशिएंसी के रूपों का कारण बनते हैं, और वही DNA-तोड़ने वाली प्रक्रियाएं कुछ लिम्फोइड ट्रांसलोकेशन की उत्पत्ति के लिए प्रासंगिक हैं; यह विषय अनुसंधान और निदान में उपयोग की जाने वाली भंडार-अनुक्रमण विधियों को भी रेखांकित करता है। ये संबंध व्याख्यात्मक हैं और व्यक्तिगत नैदानिक निर्णयों का आधार नहीं हैं।

History

1970 के दशक के अंत में टोनगावा के प्रयोगों ने प्रदर्शित किया कि इम्युनोग्लोबुलिन जीन दैहिक कोशिकाओं में पुनर्व्यवस्थित होते हैं, इस विचार को उलट दिया कि प्रत्येक एंटीबॉडी एक समर्पित जर्मलाइन जीन द्वारा एन्कोड की गई थी। बाद के काम ने पुनर्संयोजन संकेत अनुक्रमों, RAG रिकॉम्बिनेज, और जंक्शनल विविधता और दैहिक अतिउत्परिवर्तन के योगदान की पहचान की, जिससे भंडार पीढ़ी की आधुनिक तस्वीर का निर्माण हुआ।

Key figures

• Susumu Tonegawa
• Frederick Alt
• David Baltimore
• George Yancopoulos

Seminal works

• tonegawa-1983
• bassing-2002

Frequently asked questions

संयोजी और जंक्शनल विविधता में क्या अंतर है?

संयोजी विविधता V, D, और J खंडों के कई संभावित संयोजनों और भारी- और हल्की-श्रृंखला युग्मों से आती है; जंक्शनल विविधता खंड सीमाओं पर अपूर्ण जुड़ाव और न्यूक्लियोटाइड के जुड़ने से आती है, जो विशेष रूप से तीसरे अतिपरिवर्तनीय लूप में केंद्रित होती है।

क्या V(D)J पुनर्संयोजन क्लास स्विचिंग के समान है?

नहीं। V(D)J पुनर्संयोजन परिवर्तनीय क्षेत्र को इकट्ठा करता है जो एंटीजन विशिष्टता निर्धारित करता है, जबकि क्लास स्विच पुनर्संयोजन बाद में भारी-श्रृंखला के स्थिर क्षेत्र और इसलिए एंटीबॉडी क्लास को बदलता है।