Генерация разнообразия антител

Обновлено: 17.05.2024

Клонально-селективная теория, теория Бернета — теория, согласно которой в организме возникают клоны клеток, иммунокомпетентных в отношении различных антигенов; антиген избирательно контактирует с соответствующим клоном, стимулируя выработку им антител.

Данная теория была разработана Франком Бёрнетом (1899—1985) для объяснения функционирования иммунной системы.

Предпосылки возникновения

Иммунная сиситема должна определять огромное число антигенов. Поэтому человеческий организм должен синтезировать миллионы молекул антител разной специфичности, способные опознавать конкретные антигены и связывать их своими Fab-фрагментами.

Основные положения теории

Клонально-селективная теория утверждает:

Антитела и лимфоциты с необходимой специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.

Лимфоциты, участвующие в иммунном ответе, имеют антигенспецифичные рецепторы на поверхности своих мембран. В случае B-лимфоцитов рецепторами являются молекулы той же специфичности, что и антитела, которые эти лимфоциты впоследствии продуцируют и выделяют.

Каждый лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.

Лимфоцит, сенсибилизированный антигеном, проходит несколько стадий пролиферации и формирует клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат связывание антигена и цитокины, выделяемые другими клетками (в первую очередь, Т-хелперами. Сами активированные В-лимфоциты также выделяют цитокины.

Благодаря этому механизму клональной селекции антитела могут накапливаться в достаточно высокой концентрации, чтобы эффективно бороться с инфекцией. Подобный же механизм существует для селекции антигенспецифичних T-лимфоцитов.

Пролиферирующим клонам необходимо время для образования достаточного количества клеток. Вот почему проходит обычно несколько дней после контакта с антигеном, прежде чем в сыворотке крови обнаруживаются в достаточно высокой концентрации антитела. Поскольку эти антитела образовались в результате действия антигены, говорят о приобретенном иммунитете.

Интенсивность ответа растет, главным образом, за счет увеличения числа клеток, способных воспринимать антигенный стимул. При этом часть потомков исходного В-лимфоцита превращаются в долгоживущие В-клетки памяти, что и приводит к способности иммунной системы запоминать контакт с антигеном (возникает приобретенный специфический иммунитет против данного возбудителя).

Генерация разнообразия антител

Понятно, что у нас не может быть такого огромного количества генов, синтезирующих необходимое количество антител каждой определенной специфичности. Как же тогда это происходит? Оказалось, что при созревании В-лимфоцитов происходит специфическая соматическая рекомбинация (V(D)J рекомбинация), механизм которой открыл Судзуми Тонегава. Существуют и другие механизмы увеличения разнообразия антител - например, соматический гипермутагенез.

Ткани и органы. Иммунная система

А. Вариабельность иммуноглобулинов

Несмотря на сходство своей основной структуры иммуноглобулины (Ig) чрезвычайно разнообразны. Считается, что в организме человека имеется примерно 10 8 различных вариантов антител. Вариабельность Ig относится как к легким, так и тяжелым цепям.

Имеется пять разновидностей тяжелых H-цепей (α, β, ε, γ и μ, см. с. 288), которые и определяют классы антител, и две разновидности легких L-цепей (κ и λ). Эти типы вариаций называют изотопическими . При биосинтезе Ig может происходить переключение плазматических клеток с продукции одного изотипа на другой («переключение генов»). Аллотипические вариации относятся к вариабельности аллелей в пределах вида, т. е. к генетически определяемым различиям одного индивидуума от другого. Идиотипические вариации определяют различия в антигенсвязывающем участке антител, Они касаются вариабельных доменов (на схеме розового цвета) легкой и тяжелой цепей. Некоторые их участки являются гипервариабельными (красного цвета на рисунке), т.е. их отличия особенно велики. Эти последовательности непосредственно участвуют в связывании антигена.

Б. Причины разнообразия антител

Исключительная вариабельность антител обусловлена тремя причинами.

1. Множественность генов. Имеется множество генов, кодирующих белки вариабельных доменов, однако выбирается и экспрессируется только один ген.

2. Соматические рекомбинации. Гены разделены на несколько сегментов, для которых имеются различные версии. Во время созревания В-клеток благодаря случайной комбинации сегментов возникают новые гены (мозаичные гены).

3. Соматические мутации. Во время дифференциации В-клеток и превращения в плазматические клетки происходят мутации в кодирующих генах. Таким образом, изначальные гены терминальной линии могут стать различными соматическими генами в индивидуальных клонах В-клеток.

В. Биосинтез легкой цепи

Рассмотрим основные особенности организации гена иммуноглобулина и его экспрессии на примере биосинтеза мышиной κ-цепи. Сегменты гена, кодирующие эту легкую цепь, обозначаются как L, V, J и С. Они локализованы на хромосоме 6 в ДНК (DNA) терминальной линии клеток мыши (у человека на хромосоме 2) и разделены друг от друга интронами различной длины.

Примерно 150 идентичных сегментов L гена кодируют сигнальный пептид (17-20 аминокислот) для секреции продукта (см. рис. 233). Наибольшая часть вариабельного домена (95 из 108 аминокислотных остатков) кодируется около 150 различными V-сегмен тами , расположенными рядом с L-сегментом. L- и V-сегменты всегда расположены парами, так называемым тандемом. Напротив, для J-сегмента (от англ. joining) существует максимально только пять вариантов. Они кодируют пептид из 13 аминокислотных остатков, который связывает вариабельную и константную части κ-цепи. Константная часть легкой цепи (84 аминокислоты) кодируется единственным С-сегментом .

Во время дифференциации В-лимфоцитов уникальная V/J-комбинация возникает в каждой В-клетке. Один из 150 сегментов L-V-тандема выбирается и связывается с одним из пяти J-сегментов. Это приводит к возникновению соматического гена, который значительно меньше по сравнению с геном терминальной линии. Транскрипция этого гена ведет к образованию гяРНК (hnRNA) для κ-цепи. Из этой РНК удаляются путем сплайсинга интроны и лишние J-сегменты (см. рис. 243). Зрелая мРНК (mRNA) содержит сегменты L-V-J-C и после транспорта в цитоплазму готова для трансляции. Последующие шаги биосинтеза Ig те же, что и для других мембранных или секреторных белков (см. рис. 233).

научная статья по теме ГЕНЕРАЦИЯ РАЗНООБРАЗИЯ АНТИГЕН-СПЕЦИФИЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ. ОТ МИНОГИ ДО ЧЕЛОВЕКА Биология

Текст научной статьи на тему «ГЕНЕРАЦИЯ РАЗНООБРАЗИЯ АНТИГЕН-СПЕЦИФИЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ. ОТ МИНОГИ ДО ЧЕЛОВЕКА»

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2009, том 26, № 5, с. 339-351

ГЕНЕРАЦИЯ РАЗНООБРАЗИЯ АНТИГЕН-СПЕЦИФИЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ. ОТ МИНОГИ ДО ЧЕЛОВЕКА

Поступила в редакцию 23.03.2009 г.

В прошлом веке было установлено, что разнообразие антиген-распознающих рецепторов В- и Т-лимфоцитов и Ig/антител у мыши и человека обусловлено произвольной рекомбинацией участков ДНК, организованных в кластеры и локализованных в зародышевом геноме на значительном расстоянии друг от друга. При соматической реорганизации генома эти участки "сливаются", образуя полные функциональные V-гены, кодирующие антиген-распознающие рецепторы. У птиц и некоторых других животных разнообразие обеспечивается или повышается с помощью генной конверсии, позволяющей диверсифицировать последовательности нуклеотидов в уже сформированных полных V-генах. В последние годы показано, что генерация разнообразия антиген-специфичных рецепторов может осуществляться совершенно иначе. У самых примитивных бесчелюстных позвоночных - миног и миксин - гены Ig вообще отсутствуют, и разнообразие антиген-распознающих рецепторов возникает путем ступенчатой сборки полного V-гена из отдельных модулей. Эти модули, кодирующие богатые лейцином повторы (LRR), соседствуют с единственным "неполным" зародышевым V-геном и встраиваются в него с помощью генной конверсии. LRR-мо-дули локализованы в "кассетах" ДНК. Число LRR в геноме круглоротых достигает 2-3 тысяч; кодируемые ими аминокислотные последовательности варьируют. Свойства антител миноги и микси-ны существенно отличаются от свойств Ig. Чрезвычайно интересно, что аналогичные LRR характерны для То11-рецепторов клеток насекомых, моллюсков и позвоночных животных, а также для рецепторов растений, обеспечивающих их устойчивость к болезням. Полученные данные имеют большое значение для эволюционной иммунологии.

В обзоре рассмотрены механизмы генерации разнообразия антиген-специфичных рецепторов у позвоночных животных, насекомых и растений.

Ключевые слова: иммуноглобулины, гены иммуноглобулинов, антиген-распознающие рецепторы, лимфоциты круглоротых, богатые лейцином повторы, То11-подобные рецепторы.

В начале прошлого столетия Карл Ландштей-нер показал, что можно индуцировать образование антител к самым разнообразным антигенам и гаптенам, в том числе таким, с которыми организм в своей жизни никогда бы не встретился. Это поставило вопрос о механизмах возникновения (генерации) разнообразия антиген-распознающих рецепторов, достигающего, как мы знаем

сегодня, 1014-10171. Расшифровка строения иммуноглобулинов и определение первичной структуры их легких и тяжелых цепей 2 привело к пониманию того, что в молекулах ^ имеются вариабельный (V) и константный (С) домены. При этом вариабельные домены составляют не более одной четвертой (в случае ^в) или даже одной пятой (в случае ^М) части молекулы. Возникло предположение, что V- и С-домены легких

1 В обзоре будут рассмотрены механизмы генерации разнообразия в системе гуморального иммунитета.

(Ь) и тяжелых (Н) цепей ^ кодируются разными генами [4]. Спустя 11 лет это предположение было подтверждено экспериментально [5]. Появились три гипотезы, объясняющие происхождение разнообразия V-генов. Гипотеза "зародышевых" генов постулировала наличие в эмбриональном геноме многих тысяч разных V-генов [6]; гипотеза соматических мутаций объясняла изменение нуклеотидных последовательностей мутацими в V-генаx [7] и, наконец, гипотеза "встраивания" предполагала "встраивание/внедрение" сегментов ДНК, кодирующих гипервариабельные участки, в основной каркас V-гена. Последнее предположение впервые высказали Гурвич и Не-злин [8]. Затем оно получило развитие в работах Ву и Кэбота [9, 10], выдвинувших гипотезу о наличии "мини-генов", что, по существу, послужило основой для представления о генной конверсии [9]. Однако в течение последующих 30 лет основ-

Рис. 1. Рекомбинация зародышевых сегментов ДНК и образование полного функционального У-гена, кодирующего ц-цепь мыши [14]. Ь - лидерный сегмент; Ух - зародышевый У-ген; Э - сегмент, обеспечивающий разнообразие третьего гипервариабельного участка ц-цепи; 12 - соединяющий сегмент; Сц - ген, кодирующий константный участок ц-цепи.

ное внимание исследователей было направлено на проверку двух первых гипотез.

ГЕНЕРАЦИЯ РАЗНООБРАЗИЯ АНТИ

ГЕН-СПЕЦИФИЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ У ПОЗВОНОЧНЫХ

Сопоставление аминокислотных последовательностей легких (Ь) и тяжелых (Н) цепей ^ мыши и человека с последовательностями нуклеоти-дов в ДНК привело к обнаружению в геноме участков, кодирующих полипептидные цепи антител. Были выявлены кластеры У, Б, ] и С-ге-нов, кодирующих разные участки У-доменов Ь и Н цепей, и показано, что в эмбриональном геноме У, Б, / и С-гены отделены друг от друга, а в зрелом - слиты (рис. 1).

При слиянии в результате "произвольной' ре-комбнации зародышевых сегментов ДНК возникает огромное число различных комбинаций и, следовательно, разнообразие специфичностей. Последнее усиливается за счет ассоциации разных Н и Ь цепей и соматических мутаций [14]. Таким образом, за последние 30 лет сложилось устойчивое представление о механизме генерации разнообразия ^/антител и антиген-специфичных рецепторов Т- и В-лимфоцитов как о

2 Следует заметить, что у разных животных и организация генов Н- и Ь-цепей, и строение антител различны. Так, у верблюда наряду с "нормальными" есть антитела, образованные только Н-цепями с несколько необычным строением 12; у акулы сосуществуют мономеры и пентамеры антител; у утки найдены Однако принцип формирования полных У-генов в результате рекомбинации различных их сегментов сохраняется.

процессе, обусловленном в основном произвольной рекомбинацией зародышевых сегментов ДНК, ассоциацией Ь- и Н-цепей и последующими мутациями в "зрелых" (перестроенных) 7^-генах. Дальнейшие исследования показали, однако, что это характерно, главным образом, для мыши и человека. У некоторых других видов животных и у птиц разнообразие специфичностей обусловлено процессом, получившим название генной конверсии. Что это такое?

Термин генная конверсия означает замену некоторой нуклеотидной последовательности гомологичной ей последовательностью. Процесс генной конверсии часто инициируется формированием гибридной ДНК между двумя частично комплементарными цепями. Как правило, они принадлежат двум двухцепочечным молекулам ДНК [15, 16]. Генная конверсия может происходить как между сестринскими хромосомами по гомологичному локусу, так и между различными локусами одной или разных хромосом. Конверсии последнего типа характерны для различных мультигенных семейств [17]. Существенное влияние на интенсивность генной конверсии оказывает строение хроматина [18].

Генная конверсия была обнаружена более 30 лет тому назад сперва в ДНК грибов [19], а несколько позднее - в Р-глобиновом локусе генома человека [20]. Для генов ^ она была описана Кэ-ботом и соавт. [10]. Однако роль ее, как основного фактора диверсификации антител, была установлена значительно позднее. В 1987-1989 гг. появились работы французских и американских исследователей 23, изучавших нуклеотид-

ГЕНЕРАЦИЯ РАЗНООБРАЗИЯ АНТИГЕН-СПЕЦИФИЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ уУ25 уУ2 уУ1 промотор V^ J^

^^^ V-J-рекомбинация перестроеннный V^ J

Рис. 2. Возникновение разнообразия генов легких цепей (L-цeпи) кур за счет генной конверсии. УХ - зародышевый V-ген; IX - соединяющий сегмент; УХ-1Х - полный функциональный V-гeн; ^У25 - один из кластера псевдо-У-генов, копируемый в перестроенный V-гeн (по [28], адаптирован).

ную последовательность зародышевых У-генов легких и тяжелых цепей ^ у кур. Оказалось, что она отличается от последовательности этих генов у мыши и человека. Главное отличие заключается в том, что локусы Н- и Ь-цепей содержат только по одному функциональному У-элементу, включающему сигнальную последовательность для фермента, активирующего рекомбинацию генных сегментов (ИАв). В то же время куры, как известно, не страдают иммунодефицитом, а продуцируемые ими антитела обладают большим набором специфичностей. Выяснилось, что на 5'-концах единственных "работающих" У-генов содержится множество нефункциональных или псевдо-У-генов (25 для Ь- и 80 для Н-цепей) [24], тесно "упакованных" в ДНК зародышевой линии. В псевдо-Уя-генах помимо эмбрионального Уд-гена содержатся также Б-последовательности (УНБН). Поскольку псевдо-У-гены лишены промотора и лидерного экзона, а также не имеют необходимых для рекомбинации сигнальных последовательностей, они сами по себе не экспрессиру-ются [25]. Зато эти псевдогены (или их отдельные участки) могут "копироваться" в уже перестроенные Ун- и У-гены. Это приводит к изменению исходной нуклеотидной последовательности перестроенных Уь и Ун-генов, а следовательно, и к изменению аминокислотной последовательности кодируемых ими ^ (рис. 2). Разные результаты генной конверсии в разных В-клетках приводят к образованию большого репертуара VI- и У(Б)1-последовательностей. Считается, что этот способ достижения разнообразия антитeл/Ig эффективнее, чем диверсификация путем соматической ре-

организации генома у грызунов и приматов, так как требует гораздо меньшего (1/20) количества ДНК зародышевой линии [26]. Генная конверсия у кур наблюдается в основном в лимфоцитах бурсы. Туда из костного мозга приходят В-клетки с уже перестроенными У-генами Н- и L-цепей, экс-прессированными на поверхности в виде IgM. Специфичность Ig-рецепторов таких В-лимфоци-тов, обеспечиваемая собственно рекомбинацией генных сегментов, практически одинакова. В бурсе под влиянием специализированного микроокружения клетки активируются, в них запускается механизм внутрихромосомной генной конверсии, "куски"из псевдо-У-генов копируются в перестроенные У-гены, и появля

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗНООБРАЗИЯ АНТИТЕЛ И РЕЦЕПТОРОВ Т-КЛЕТОК

Как следует из описанного выше, специфичность антител и рецепторов Т-лимфоцитов в отношении каждого антигена обусловлена индивидуальной последовательностью аминокислот в вариабельных доменах Ь- и Н-цепей антител и а- и р-цепей рецепторов Т-лимфоцитов, особенно в их гиперва- риабельных участках.

Известно, что последовательность аминокислот полипептидной цепи (первичная структура) закодирована в последовательности мононуклеотидов генома. Учитывая многообразие антигенов и специфичность антител, можно предположить и огромное количество (миллионы) клонов иммунокомпетен- тных клеток, способных синтезировать антитела с одинаковой специфичностью, и такое же количество клонов Т-лимфоцитов, способных синтезировать антигенраспознающие рецепторы с такой же специфичностью, что и у антител. Но все клоны лимфоцитов, в том числе В- и Т-лимфоцитов, образуются в центральных органах иммунитета из одинаковых стволовых кроветворных клеток. Трудно представить, что в незрелой клетке-предшествен- нице имеются миллионы генов, несущих информацию о структуре иммуноглобулинов и анТигенраспознающих Т-рецепторов, которые при дифферен- цировке лишь активируются с последующим синтезом мРНК и соответствующего ей белка, тем более что для каждой Ь- и Н-цепи антител и а- и р-цепи Т-рецепторов должно быть не менее двух генов (для С- и У-фрагмен- тов). Особенно много должно было бы быть генов для У-фрагментов полипеп- тидных цепей антител и рецепторов, так как именно они отличаются разнообразием и ответственны за специфичность антител и антигенраспознающих рецепторов.

В действительности же имеются данные о том, что число генетических элементов, контролирующих образование иммунных глобулинов в организме млекопитающих, составляет около двух тысяч, а разнообразие молекул иммуноглобулинов оценивается десятками миллионов.

Итак, гигантское разнообразие потенциальных агентов (до 10 антигенов) предполагает наличие у организмов специальных механизмов, позволяющих распознавать и эффективно уничтожать все возможные чужеродные факторы.

Следовательно, молекулы, их распознающие (а это прежде всего антитела), также должны быть представлены в иммунной системе в максимально возможном разнообразии. По расчетам некоторых авторов, их вариабельность может составлять до Ю9 сочетаний! Естественно, в геноме человека и животных просто не хватило бы генетического материала, если бы каждый иммуноглобулин кодировался бы своим уникальным геном. Поэтому эволюционно возникло и закрепилось отбором несколько механизмов, обеспечивающих бесконечное генетическое разнообразие антител при минимальных «затратах» ДНК. Основные из них следующие:

соматическая рекомбинация; соматические мутации; неточность сплайсинга.

Похожие механизмы работают и для обеспечения разнообразия других молекул иммунитета: рецепторов Т-клеток, молекул МНС и т. п.

Наиболее просто организован синтез А,-цепи мыши, среди генов которой только два кодируют У-фрагмент, а >- и С-гены попарно дублированы. Лидер- ная последовательность (Ь), необходимая для прохождения белка через мембраны ЭПР и одинаковая у всех иммуноглобулинов, а также участки, кодирующие части вариабельного домена (V и .1) и константный домен (С), разделены интронами (примерно по 90 пар нуклеотидов в У-домене и около 1250 пар нуклеотидов между У- и С-доменами).

Эти интроны удаляются либо при транслокации ДНК у эмбриона, либо при сплайсинге про-мРНК в иммуно- компетентных клетках. .1-сегмент («связывающий») кодирует II —15 аминокислот У-домена.

Гены других полипептидов иммуноглобулинов устроены аналогично, но значительно сложнее. В 1965 г. У. Дрей- ер и Дж. Беннет выдвинули гипотетическую модель для такого устройства: для каждого типа доменов есть много У-генов и один С-ген, которые в ходе созревания иммунных клеток случайно соединяются друг с другом. В целом эта гипотеза подтвердилась, но все оказалось устроено еще более сложно.

В 1975—1976 гг. в лаборатории С. То- негава открыт феномен рекомбинации ДНК в соматической клетке. Решение проблемы заключается в том, что в незрелых лимфоцитах нет сформированных генов, с которых могла бы сниматься информация о структуре Ь- и Н-цепей различных антител, а имеются лишь сегменты (мини-гены) будущих генов. Гены в недифференцированных лимфоцитах как бы разорваны; их сегменты в ДНК разбросаны и отделены друг от друга иногда тысячами пар нуклеотидов. При созревании лимфоцитов происходят сближение и объединение в один Ь- или Н-ген разных сегментов этих генов. Особенно много в геноме сегментов, несущих информацию о вариабельных доменах Ь- и Н-цепей иммуноглобулинов. Так, в ДНК незрелых лимфоцитов для легких цепей имеются У(-сегменты, контролирующие первые 95—100 аминокислот вариабельного домена, 1-сегменты, контролирующие другие 12—15 аминокислот того же

У-домена, и Сь-сегмент, контролирующий последовательность аминокислот в С-домене; для тяжелых цепей — Ун-сег- менты, несущие информацию о первых 95—100 аминокислотах Ун-доме- на, О-сегменты (от сНуегвйу — разнообразие) и 1-сегменты, каждый из которых несет информацию о 10—15 аминокислотах Ун-домена, а также Сн-сегмент, кодирующий последовательность аминокислот Сн-доменов иммуноглобулинов данного изотипа. Количество V-, 1-, О-сегментов различно у разных видов животных.

У человека гены вариабельных областей содержат: У-сегментов для Ос-це- пей — 40, для 1_А-цепей = 30, для Н-це- пей ~ 50; О-сегментов для Н-цепей ~ 30; 1-сегментов для Ос-цепей — 5, для 1Л-цепей — 4, для Н-цепей — 6 (А.

При созревании В-лимфоцитов происходит перегруппировка ДНК (транслокация) и наблюдается случайная У(0)Л-рекомбинация. В результате имеет место не только сближение «разорванных» по молекуле ДНК вариабельных и константных участков, но и промоторов, лежащих перед каждым У-геном, и энхансеров («усилителей»), находящихся в интроне между .1- и С-участками и в дистальной области за С-генами. Интрон между I- и С-участками вырезается при процессинге первичного транскрипта.

В результате рекомбинации У-об- ласть каждой Ь-цепи кодируется последовательностью ДНК, собираемой из одного У^сегмента и одного 1-сегмен- та, область каждой Н-цепи — из одного Ун-сегмента, одного О-сегмента и одного .1-сегмента. Комбинационное разнообразие, возникающее при сборке мини-генов, дает возможность появления в ДНК зрелых лимфоцитов огромного количества специфических Уь- и Ун-областей, несущих информацию о миллионах антигенсвязывающих участков антител. Вся остальная ДНК У-, Е)- и 3-областей, не вошедшая в рекомби- натные VI- и У01-последовательности, вырезается и выбрасывается из генома в виде кольцевых ДНК.

В процессе онтогенеза организма, а также развития иммунного ответа происходит «переключение классов» иммуноглобулинов: с О- на М- или с М- на С-антитела и т.д. На генетическом уровне это обеспечивается заменой одного Сн-гена на другой путем рекомбинации между областями, примыкающими к 5'-концам константных генов. Этот процесс не затрагивает ни Уи-ге- нов, ни легких цепей, поэтому специфичность антител не изменяется.

Каждый из генов тяжелых цепей иммуноглобулинов имеет на З'-конце дополнительную последовательность нуклеотидов, кодирующих около 40 аминокислот. Это так называемый С-конце- вой участок мембранной формы иммуноглобулинов, имеющийся у тех из них, которые играют роль клеточного рецептора. Этот «якорь» включает в себя порядка 26 аминокислот гидрофобного участка (он расположен непосредственно в плазмолемме) и 12—14 кислых аминокислот (находится в цитоплазме).

В процессе транскрипции этот концевой участок либо считывается, либо нет (соответственно иммуноглобулин или входит в состав плаз- молеммы, или выводится за пределы В-клетки).

Примерно так же, как описано выше, устроены и гены Т-клеточных рецепторов, что легко объяснимо, так как и иммуноглобулины, и молекулы МНС, и Т-реиепторы, и некоторые другие молекулы иммунной системы входят в единое суперсемейство, имеющее, видимо, общее эволюционное происхождение. Соответственно кодируются эти молекулы похожими по своим механизмам достижения разнообразия генами.

Лишь разнообразие белков МНС достигается несколько другим способом: гены молекул всех классов МНС заключены в единые кластеры, т. е. гены организованы без разрывов. У человека этот кластер носит название НЬА и находится в шестой хромосоме.

У мыши в 17-й хромосоме есть два рядом лежащих комплекса: Н2 и Т1а. Степень полиморфизма этих генов очень высока для белков I класса МНС, т. е. для молекул Н1.А-А и НЬА-В. Для молекул II класса МНС отмечается умеренно высокое разнообразие. Изменчивость этих генов можно отнести к типу

множественного аллелизма, который мог возникнуть путем нескольких точечных мутаций, рекомбинаций, гомологичного, но не равного кроссингове- ра и конверсии генов. К примеру, у мышей идентифицировано около 40 аллелей этих генов.

Соматическую рекомбинацию можно проиллюстрировать следующей схемой (рис. 40), например, для гена тяжелой цепи (для упрощения показан только один С-домен).

Сочетания V- и Л-, V- и О-, О- и

1- фрагментов происходят случайно, поэтому получается поистине бесконечное разнообразие антител. К примеру, только сочетания указанных сегментов в тяжелых цепях дает 2,4 • 107 вариантов!

Было показано, что терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза может встраивать с 5'-конца О- и .1-сегментов новые нуклеотиды при сплайсинге про- мРНК. Из-за ошибки встраивания может происходить потеря или прибавление оснований в месте стыковки У-гена с О-сегментом.

Кроме того, дополнительное разнообразие достигается и вследствие того, что один и тот же, или удлиненный, О-сегмент может считываться тремя различными способами (с тремя потенциальными рамками считывания без стоп-кодонов), т. е. это разнообразие на уровне транскрипции.

Большую комбинаторику несут и сочетания различных типов тяжелых и легких цепей иммуноглобулинов. В результате образуются антитела с неодинаковой специфичностью. Так, комбинирование тяжелой цепи, несущей иди- отип Т15, с тремя различными легкими цепями приводит к возникновению антител с различной аффинностью к фос- форилхолину.

Случайное соединение а- и р-це- пей, а также тяжелых и легких цепей иммуноглобулинов способствует экспоненциальному увеличению их разнообразия.

Но и этого мало: совершенно четко доказано, что гены вариабельных доменов имеют чрезвычайно высокий уровень мутирования — от 2 до 4 %, что на несколько порядков выше обычного показателя (0,0001 %). Видимо, существуют специальные ферменты, обеспечивающие процесс гипермутирования, но они пока не выявлены. Показано только, что этот феномен играет важную роль при формировании вторичного ответа на антиген, что закономерно приводит к возникновению иммуноглобулинов с более высокой аффинностью.

Таким образом, наследуемое от родителей количество генетического материала (ДНК), предназначенного для программирования биосинтеза антител и ТСК, не так уж и велико. Эти наследуемые гены называют зародышевыми генами иммуноглобулинов. Феномен рекомбинации ДНК в соматических

VI —50

Эмбриональная ДНК (неиммунокомпетентная клетка)

[идет случайная соматическая рекомбинация]

У,6 Бб

Л— 4

У22 — 33

Рис. 40. Схема соматической рекомбинации

клетках выявлен только у лимфоцитов, он отсутствует в каких-либо других клетках не только млекопитающих, но и всех других организмов. Формирование разнообразия генетических кодов для миллионов вариантов вариабельных участков молекул антител осуществляется в каждом отдельном В-лим- фоците путем уникальной рекомбинации ДНК из зародышевых генов. Последующие транскрипции мРНК и синтез полипептидных цепей иммуноглобулинов идут с персонального для каждого В-лимфоцита генетического кода У-области.

«Запланированная» неточность связи У-О-1-сегментов, и особенно запланированный гипермутагенез именно в У-генах иммуноглобулинов, характерны для дифференцировки В-лимфоцитов. Гипермутагенез отличает гены иммуноглобулинов даже от генов ТСК., у которых имеются и комбинирование сегментов, и неточность связи У-О-,1, но не выявлен гипермутагенез.

Рекомбинация ДНК иммуноглобулинов происходит в костном мозге во время лимфопоэза В-лимфоцитов, а гипермутагенез — во время иммуногенеза, т. е. после распознавания антигена и начавшегося иммунного ответа. Локализован гипермутагенез в лимфоидных фолликулах лимфоузлов, селезенки и слизистых оболочек. Именно гипермутагенез генов У-области иммуноглобулинов и отбор В-лимфоцитов по силе связи 1д-рецептора с антигеном (в периферических лимфоидных органах) являются механизмом возрастания аффинности антител по мере развития вторичного иммунного ответа.

Приведенные выше генетические механизмы генерации разнообразия У-областей иммуноглобулинов наиболее выражены у человека и мышей. У других видов животных возможно преобладание иных молекулярных механизмов. У птиц и некоторых млекопитающих (кроликов, овец, крупного рогатого скота) первично перестроенные гены иммуноглобулинов одинаковы у всех незрелых В-лимфоцитов в связи с отсутствием у них большого разнообразия зародышевых сегментов в У-облас- тях. Например, у курицы число генов, кодирующих антитела, крайне ограничено — по одному V-, >- и С-сегменту для легких цепей и по одному У- и Л-сег- менту для тяжелых. Имеющиеся у курицы 16 О-сегментов весьма сходны по последовательности нуклеотидов и мало увеличивают разнообразие антител. Однако у курицы используется расположенный выше функционального Уь-гена псевдоген (участок ДНК без промотора), содержащий 25 нуклеотидных последовательностей. Эти нуклеотиды (в виде фрагментов) вставляются в функциональный ген (генная конверсия), что повышает способность иммунной системы курицы к иммунному ответу на весьма широкий спектр антигенов и к синтезу антител с разнообразной аминокислотной последовательностью (А. Ройт с соавт., 2000). Многочисленные акты конверсии генов протекают непрерывно на протяжении жизни В-клетки даже после того, как она покинет фабрициеву сумку. Аналогично происходит расширение репертуара многообразия в локусе генов тяжелых цепей, содержащем до 100 Ун-псевдогенов, принимающих участие в конверсии.

В сумке Фабрициуса мигрировавшие из костного мозга незрелые В-лимфо- циты (с первично перестроенными генами иммуноглобулинов) интенсивно пролиферируют. В процессе митозов в уже перестроенных генах У-области возможно повышение их разнообразия путем конверсии генов (фрагментов ДНК) гомологичных хромосом. При этом фрагменты ДНК из перестроенной У-области одной из гомологичных хромосом обмениваются на фрагменты из неперестроенной и ранее не использованной У-области второй из гомологичных хромосом (Р. М. Хаитов и соавт., 2000).

У кролика много Ун-генов, но более чем в 80 % В-клеток используется лишь один из них, ближе всего расположенный к О-сегменту. На основе этого единственного Ун-гена в качестве источника разнообразия может действовать механизм генной конверсии.

У крупного рогатого скота и овец в течение всей жизни происходит экспрессия единственного семейства Ун-генов, наибольший вклад в разнообразие У-областей иммуноглобулинов у них вносят соматические мутации. Процесс накопления соматических мутаций у овец локализован в пейеровых бляшках подвздошной кишки.

Завершившие лимфопоэз В-лимфоциты любого клона антигенной специфичности (по У-области) до их стимуляции антигеном экспрессируют иммуноглобулины только классов М и О с перестроенных генов непрерывного транскрипта мРНК (УШ и С-С5). При этом ДНК остальных С-генов других изотипов полностью сохранена.

Переключение на синтез иммуноглобулинов других изотипов (С, Е, А) происходит после распознавания антигена (т. е. в процессе иммунного ответа) и под воздействием определенных ци- токинов Т-лимфоцитов и молекул клеточной мембраны Т-лимфоцитов (С040Ц по механизму рекомбинации ДНК. При этом к ранее перестроенной комбинации УО.1 присоединяется какой- либо из Сн-генов (у1, у2, уЗ, у4, Е, а1, а2). При завершении переключений изотипов в В-лимфоците ДНК неиспользованных С-генов элиминируется в виде кольцевых структур, а В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и продуцирует за пределы клетки большие количества моноклональных антител.

Моноспецифические по антигену молекулы иммуноглобулинов могут присутствовать в организме в трех формах: в растворенной (секретируемой) форме в крови и других биологических жидкостях, в трансмембранной форме в составе мембранного рецептора В-лим- фоцита (в виде мономера, включая 1&М и 1§А), в связи с Рс-рецепторами клеток через Рс-фрагмент антитела. Антитела классов 1§С, 1§А, 1§М способны к связыванию с Рс-рецепторами макрофагов, нейтрофинов, эозинофилов только в комплексе антиген — антитело, т. е. после связывания антитела с антигеном. Лишь 1§Е-антитела в свободном виде могут связываться с Рсе-рецепто- рами на базофилах, тучных, дендритных и некоторых других типах клеток. В зрелых плазмоцитах продуцируется только секретируемая форма, а трансмембранная (с дополнительными остатками гидрофобных «якорных» аминокислот на С-конце Н-цепей) совсем не синтезируется.

Существует мнение, что уникальный процесс генерации разнообразных ан- тигенраспознающих молекул внутри организма понадобится для того, чтобы млекопитающие сумели выжить под инфекционным давлением разнообразных земных микроорганизмов, эволюционирующих чрезвычайно быстро (в считанные дни — недели) по сравнению с медленно эволюционирующими млекопитающими (Р. М. Хаитов и соавт., 2000).

Запрограммированная изменчивость в генах антигенсвязывающих молекул (иммуноглобулинов, Т-клеточных рецепторов) в количественном отношении в какой-то мере сопоставима с разнообразием микроорганизмов. Ставший в основе запрограммированно- случайным, механизм генерации разнообразия соответствующих структурных генов (при рекомбинации ДНК) объясняет, по мнению Р. М. Хаитова и соавт., способность иммунной системы «в лице» лимфоцитов распознавать разные вещества, а не только инфекционные микроорганизмы.

10.3. ПРОБЛЕМА РАЗНООБРАЗИЯ АНТИТЕЛ

Способность клеток контролировать скорость мутирования особенно ярко проявляется в работе иммунной системы. Давайте рассмотрим указанный механизм поподробнее. Биологов и медиков давно интересовал вопрос, каким образом белым кровяным клеткам ? лимфоцитам ? удается порождать такое огромное разнообразие антител, используемых для борьбы с различными инфекциями. Антитела ? это белки, которые умеют безошибочно узнавать определенные бактерии, вирусы, а также любые чужеродные белки (и многие углеводы) и прикрепляться к ним, что приводит к обезвреживанию возбудителей и выделяемых ими токсинов. По примерным оценкам, организм человека способен производить не менее миллиона разных антител. Даже если в организм вторгается вирус, который раньше не встречался в природе, уже через несколько дней в крови можно обнаружить антитела, которые безошибочно узнают и "связывают" именно этого возбудителя (и никакого другого!) (68). Ген, кодирующий иммуноглобулин, выступает в иммунной реакции как антитело (молекула, связывающая антиген ? чужеродную молекулу) (117).

Организм человека не может заранее заготовить антитела на все случаи жизни, тем более способные противостоять неведомым бактериям и вирусам! Для кодирования миллиона антител понадобилось бы два миллиона генов (поскольку каждое антитело состоит из двух четырех белковых цепочек), но ведь после расшифровки человеческого генома выяснилось, что общее число генов у человека не превышает 25–30 тысяч.

В дарвинизме появление новых генов не рассматривается: все рассуждения ведутся вокруг уже существующих генов ? либо их включения и выключения, либо замены в них отдельных нуклеотидов (а таким путем, как мы знаем, ничего всерьез нового нельзя создать даже у бактерий). Эту несуразность можно было не замечать, пока процесс формирования нового гена не был описан фактически. Однако в 1965–1982 годах несколько выдающихся генетиков из разных стран сумели расшифровать процедуру формирования целой плеяды генов. Каждый из них кодирует антитело (белковую молекулу иммуноглобулин, которая связывает антиген ? чужеродную частицу, попавшую в организм теплокровного животного). "Генетический принцип обеспечения разнообразия антител" был открыт иммунологом С. Тонегавой (образование получил в Японии, работу начал в Швейцарии и завершил в США). За эту работу Тонегава получил в 1987 г. Нобелевскую премию (117).

Оказалось, что гены большинства антител, образующихся в крови при различных инфекциях, не закодированы в геноме изначально, а "изготавливаются" по мере необходимости из небольшого числа генов-заготовок. Происходит это путем интенсивного мутирования.

В "гены-заготовки" вносятся случайные изменения (соматические мутации) до тех пор, пока не получится нужный белок ? такой, который будет безошибочно "узнавать" нового возбудителя. Это открытие показало, что у клетки могут целенаправленно изменять собственный геном (68).

В 1977 г. австралийский ученый Э. Стил сформулировал гипотезу соматического отбора, за которую он подвергся длительному научному прессингу, суть которой в следующем. У позвоночных животных иммунный ответ организма на инфекцию изначально вызывается супермутированием в т. н. вариабельных генах сложного иммуноглобулинового локуса лейкоцитов, благодаря которому среди множества «плохих» мутантов может возникнуть новый вариант гена, кодирующий антитела с бОльшим сродством к чужому антигену. Экспоненциальный рост числа лейкоцитов с этой, «успешной» мутацией, продуцирование ими соответствующих информационных РНК, наличие обратной транскриптазы, позволяющей произвести комплементарные фрагменты ДНК, возможность захвата половыми клетками чужеродной ДНК (в том числе ядром сперматозоида) создают условия для интеграции новых вариантов гена в ДНК половых клеток за счет гомологичной рекомбинации и тем самым для включения соматических мутаций в спектр генетической изменчивости вида.

Подробный анализ этой гипотезы дан в книге Стила и др. (111), где, в частности, указывается, что явление переноса адаптивных соматических мутаций в ДНК половых клеток может касаться не только иммунной системы, но и многих других физиологических функций организма. Исследование модели этого явления показывает, что в постепенно меняющейся среде механизм соматического отбора является эволюционно выгодным и закрепляется генетически (34)

Группа австралийских иммунологов показала, что изменения, приобретенные генами иммунных белков в течение жизни организма, иногда могут передаваться по наследству. И тогда потомство прямо от рождения оказывается более устойчивым к некоторым возбудителям. Ученые предположили, что тут имеет место механизм, благодаря которому приобретенный признак (ген нового антитела) может быть передан из лимфоцитов в половые клетки. Лимфоциты образуют внутри себя некое подобие РНК-содержащих вирусов, которые захватывают молекулы РНК, несущие информацию о строении нового антитела. Эти "вирусы собственного изготовления" выходят из лимфоцитов и разносятся с кровью по организму, попадая в разные клетки, в том числе и половые. Здесь методом обратной транскрипции генетическая информация переписывается с РНК на ДНК, и получившийся фрагмент ДНК встраивается в одну из хромосом половой клетки.

Эти как бы "самодельные РНК-вирусы", образующиеся в лимфоцитах, по всем признакам и свойствам точно соответствуют геммулам, существование которых предсказывал великий Дарвин (68).

У зародыша млекопитающих имеется совсем немного генов, кодирующих антитела ? иммуноглобулины ? около сотни. В ходе развития организма их разнообразие каждый раз создается заново, точно так же, как заново создается любой орган ? путем комбинирования фрагментов существующих генов. Но этого разнообразия оказывается мало, поэтому конкретное антитело обычно не выбирается из наличных, а создается в ответ на конкретную заразу (на антиген). В стрессовой ситуации, которая возникает вследствие вторжения антигена, включается механизм перестройки иммуноглобулиновых генов: генетическая система по каким-то не вполне еще понятным правилам режет и сшивает фрагменты генов до тех пор, пока не найдет приемлемый вариант — тот, что синтезирует антитело, которое реагирует с вторгшимся антигеном. Найденный вариант клонируется (размножается из единственного родоначального экземпляра).

Механизм комбинаций способен работать сам по себе, но довольно плохо. Поэтому существует еще один механизм ? соматический гипермутагенез, который включается после создания нужной комбинации фрагментов. Состоит он в том, что при клонировании гены найденного варианта мутируют с огромной частотой ? каждый тысячный нуклеотид заменяется, тогда как обычно точковый мутагенез в 100 млн. раз менее интенсивен (видимо, речь идет о мутациях, видимых исследователю, см. выше ? С. М.), так что порождается масса антител, различающихся одной или двумя аминокислотами, чем и достигается точная подгонка антитела к антигену. Окончательный вариант снова клонируется и запоминается иммуногенетической системой организма, то есть наследуется на время жизни особи (возникает приобретенный иммунитет). Ген иногда переделывается в цитоплазме: возникшие при перестройках (собственно механизм Тонегавы) фрагменты сшиваются, причем с нематричными вставками. Затем успешный вариант точно подгоняется к антигену (механизм гипермутагенеза), клонируется и запоминается (соматическое наследование). Позже, в 1995 г., был открыт еще один этап ? замена отдельных фрагментов (111. С. 112).

Гены антител образуются не за счет мутаций, как думали прежде, а путем четырехступенчатого процесса, в котором лишь одну ступень можно назвать мутагенезом, и то в особом смысле: он направлен, то есть происходит только в нужных генах и в малом числе направлений, зато с неимоверной частотой.

Вигзел писал: "Каждую минуту наше тело производит миллионы белых кровяных телец, лейкоцитов. В каждом из них идет гибридизация ДНК, приводящая к созданию ее собственных, уникальных антител. Те, что не будут выявлены, быстро погибнут. Если, однако, они вступят в контакт с подходящими внешними структурами, они будут вознаграждены, допущены к размножению и проживут долго. После большой случайностной генной лотереи естественный отбор поддержит победителей" (117).

Малые вариации являют здесь только одну из четырех ступеней изменчивости, тонкую подстройку. Ни конкуренции за ресурсы, ни даже сравнения клеток по выживаемости тут нет: словно селекционер на ферме, иммунная система колоссально размножает те из них, которые несут желаемый признак, и вовсе не допускает к размножению остальные. На первом этапе синтеза гена антитела иммуногенез работает именно путем комбинирования блоков (117).

Огромные успехи в познании приобретенного иммунитета млекопитающих и птиц (имеющие медицинское и ветеринарное значение) сочетаются с весьма слабым движением в познании иммунитета иных типов. Приобретенный иммунитет нужен для борьбы с инфекцией, его нет у беспозвоночных, зато он есть у всех позвоночных, кроме круглоротых, а значит, он появился вместе с хрящевыми рыбами около 500 млн. лет назад (117).

У растений тоже наблюдается высокая генетическая вариабельность элементов иммунной системы, сходная с вариабельностью генов наших антител (31).

Если бы механизм Тонегавы перебирал одну за другой все возможные комбинации фрагментов, то, как показывает расчет, он наработал бы в одном организме мыши 3 млн. различных антител (111. С. 111). Но возможных антигенов, по Вигзелу, ? миллиарды, и нет никакой гарантии, что среди созданных были бы те самые антитела, какие в данное время нужны. Поэтому процесс идет иначе: выбирает одни варианты много чаще других, делает "болванку" нужного антитела и доводит ее до кондиции путем гипермутагенеза. Принцип этого процесса пока непонятен, и иммунологи характеризуют его как некую сложную неравномерную случайность (117).

В самом деле, у мыши одновременно имеется всего 50 млн. экземпляров В-лимфоцитов, причем каждый синтезирует лишь один тип антител, а деление лимфоцита занимает более 5 часов. При равномерном распределении типов антител (3 млн.) по клеткам каждый тип будет представлен всего несколькими экземплярами (менее 20), так что их клонирование не сможет поспеть за размножением инфицирующих бактерий (деление у которых занимает меньше часа). Природа избрала иную стратегию: исходное разнообразие антител поддерживается на минимальном уровне, достаточном для начала поиска нужного варианта; поиск включает случайную компоненту, но не является случайным перебором. Как поиск устроен, пока неизвестно, однако мы знаем, что нужный вариант находится быстро (а значит, и многократно) и клетки с найденным вариантом клонируются. Однако клонирование, происходящее медленнее размножения бактерий, неэффективно, так что единственный (из известных сегодня) выход состоит в переносе найденной генетической информации между В-клетками с помощью ретровирусов (117).

На первом этапе синтеза гена антитела идет, как мы знаем, комбинирование блоков. Если бы механизм Тонегавы перебирал одну за другой все возможные их комбинации, то, как показывает расчет, он наработал бы в одном организме мыши за ее жизнь 3 млн. различных антител. Но возможных антигенов ? миллиарды, и нет никакой гарантии, что среди созданных были бы те самые антитела, какие в данное время для данной особи нужны. Поэтому естественно, что процесс идет иначе: при комбинировании выбираются одни варианты много чаще других.

Разнообразие антител на первой стадии достигается комбинированием разнотипных участков генома, обычно именуемых буквами V, D и J. Точнее, в каждом иммуноглобулине комбинируются элементы из следующего набора: 100 V-элементов, 20 D-элементов и 4 J-элемента. Поскольку основной вклад в создание разнообразия вносят V-элементы, можно было бы ожидать, что они будут очень отличны друг от друга. Однако оказывается наоборот ? они почти неразличимы. Это похоже на алфавит: разные буквы одного алфавита могут очень мало отличаться одна от другой и тем самым вызывать затруднения у постороннего (иврит, средневековая латынь, арабская вязь), но прекрасно выполнять свою функцию.

Еще удивительнее, что "около половины V-элементов никогда не участвуют в образовании антитела", а реальное одновременное разнообразие антител ? отнюдь не 3 млн.: наоборот, их всегда меньше 10 тыс. Но самое удивительное в том, что деление лимфоцита занимает более 5 часов, наработка нужного лимфоцита производится (как известно врачам) двое суток, то есть за это время произойдет всего 10 делений каждого лимфоцита. Это значит, что если нужный вариант найден лишь однажды, то появится всего лишь тысяча нужных клеток. В то же время болезнетворные бактерии делятся впятеро быстрее, и клонирование никак не сможет поспеть за их размножением. Дело явно не в одном лишь клонировании ? нужно, чтобы клонов было сразу много.

Ход работы иммунной системы таков. Каждый В-лимфоцит (иммунная клетка, вырабатывающая антитела) синтезирует лишь один тип антител. Если бы множество В-лимфоцитов, производящих нужное антитело, действительно было клоном, происшедшим от единственной клетки, случайно нашедшей нужный ген антитела, то следовало бы ожидать огромного разброса сроков иммунного ответа больных ? кому как повезло с поиском. Но этого нет. Первичная иммунная реакция организма наступает сразу, а затем несколько суток (острый период инфекционной болезни) тратится на создание "зародышевых центров", то есть так называемых фабрик антител. Если случайный поиск тут и идет, то он занимает очень мало времени по сравнению с остальными процессами. В любом случае это не череда случайных мутаций, а генетический поиск, то есть активность.

Очевидно, что нужный вариант бывает найден сразу многими клетками, поэтому разбросы усредняются, а множество нужных В-клеток оказывается достаточно велико. Это и понятно: поскольку у мыши одновременно имеется около 50 млн. экземпляров В-лимфоцитов, а число различных антител, одновременно присутствующих в ее крови, близко к 10 тыс., то каждый тип антитела вырабатывается в среднем пятью тысячами клеток. Они-то при появлении чужеродного белка и ведут поиск нужного варианта антитела одновременно, чем обеспечивают создание многих клонов лейкоцитов (115).

У зародыша млекопитающих совсем немного генов, кодирующих иммуноглобулины, ? около сотни, тогда как множество различных антигенов необозримо велико. Поэтому в ходе развития и жизни организма разнообразие иммуноглобулинов каждый раз создается заново (точно так же, как заново создается любой орган). Происходит это путем комбинирования фрагментов существующих генов. Конкретное антитело обычно не выбирается из наличных иммуноглобулинов, а продуцируется в ответ на конкретный антиген. В стрессовой ситуации, которую вызывает массовое вторжение антигена, включается механизм перестройки иммуноглобулиновых генов: по каким-то не вполне еще понятным правилам генетическая система режет и сшивает фрагменты генов до тех пор, пока не найдет приемлемый вариант ? тот, что синтезирует антитело, которое реагирует с вторгшимся антигеном, связывая его. Найденный вариант гена интенсивно размножается (копируется).

Механизм комбинаций работает, но довольно плохо, то есть поставляет антитела, связывающие антигены, но довольно слабо. Поэтому существует еще один механизм ? соматический гипермутагенез, который включается после создания нужной комбинации фрагментов. Заключается он в том, что при копировании гены найденного варианта мутируют с огромной частотой (тут каждый тысячный нуклеотид заменяется, тогда как обычно точковый мутагенез в 100 миллионов раз менее интенсивен), так что порождается масса сходных антител, различающихся друг от друга одной аминокислотой или двумя, чем и достигается точная подгонка антитела к антигену. Конечный вариант гена снова копируется и запоминается иммуногенетической системой организма, то есть наследуется на время жизни особи.

Как видим, ПРИОБРЕТЕННЫЙ признак наследуется.

Синтез антител В-лимфоцитами есть создание новой генетической информации, несводимое к случайным ненаправленным вариациям "по Дарвину", причем нужный ген формируется целенаправленно. Тем самым феномен приобретенного пожизненного иммунитета выступает как несомненный факт наследования приобретенного признака, причем наследования на уровне хромосом стволовых клеток, производящих В-лимфоциты (111).

Итак, обнаружены механизмы создания новых генов в ходе клеточного антителообразования и приобретенные наследственные свойства передаются по наследству. Иммуногенез схож не с естественным отбором, а с искусственным. В иммунногенезе сигнал к размножению дает клетке ее антитело, связавшееся с антигеном. Но если подобный механизм целенаправленного отбора полезных мутаций существует для создания генов антител, нет ничего запретного для предположения о том, что он может существовать и для других целей. Но самое интересное состоит в том, что подобные механизмы нагло замалчиваются формальными генетиками и дарвинистами. А недавно три австралийских иммуногенетика написали книгу "Что, если Ламарк прав?" (111). И почему-то все забыли о Лысенко, который об этом говорил в 1948 году.

В 1982 году генетик С. Тонегава обнародовал итоговую работу, а через 5 лет получил Нобелевскую премию за расшифровку механизма направленного мутагенеза. За истекшие более чем четверть века этот великолепный результат не вошел практически ни в одно руководство по биологической эволюции, а на недоуменные вопросы их авторы (и прочие ведущие дарвинисты) спокойно отвечают, что Тонегава лишь подтвердил справедливость принципа случайной изменчивости: и перебор фрагментов, и гипермутагенез идут ненаправленно, случайно. Странно, если подтвердил, да столь красиво, почему бы не включить это в учебники и почему не реабилитировать Лысенко? (111, 117)

Читайте также: