Nature:小鼠抗體輕鏈基因V(D)J重排的重要機理

2024年5月29日,來自美國哈佛醫學院Hongli Hu等研究人員合作在學術期刊《自然》上發表了標題為“Molecular basis for differential Igk versus Igh V(D)J joining mechanisms.”的研究成果,揭示Igk與Igh V(D)J連接機制不同的分子基礎。

 

研究人員表示,在發育中的B細胞中,V(D)J重組將Igh和Igk基因座上的數百個基因片段組裝成編碼IgH和Igκ可變區的外顯子。V、D和J基因片段的兩側是保守的重組信號序列(RSS),其靶標是RAG內切酶。RAG在基于JH-RSS的重組中心(RC)內捕獲JH-RSS后,協調Igh V(D)J重組。JH-RSS定向可使RAG掃描上游含D和VH的染色質,這些染色質通過黏連蛋白介導的環擠壓以線性方式呈現。在Igh掃描過程中,RAG只穩健地利用D-RSS或與JH-RSS呈趨同(缺失)定向的VH-RSS。然而,對于Vκ到Jκ的連接,RAG利用的是來自缺失方向和反轉方向簇的Vκ-RSS,這與線性掃描不一致。

 

短程擴散介導的原發性IGκ V(D)J重組的工作模型

 

研究人員描述了Vκ到Jκ連接機制的特征。Igk會發生強烈的初級和次級重排,這就給掃描測定帶來了困難。因此,研究人員對細胞進行了設計,使其只進行初級Vκ到Jκ重排,并發現從初級Jκ-RC開始的RAG掃描僅終止于CTCF位點的Sis元件上游8kb處。Sis和Jκ-RC幾乎不與Vκ基因座相互作用,而Sis上游4kb處基于CTCF位點的Cer元件則與基因座上的各種環路擠壓障礙相互作用。與VH基因座反轉相似,DJH基因座反轉削弱了VH到DJH的連接;而Vκ基因座或Jκ基因座反轉則允許Vκ到Jκ的連接。

 

這些實驗共同表明,環擠壓使Vκ片段靠近Cer,從而被基于RC的RAG短程擴散介導的捕獲。為了確定Igk與Igh中擴散性V(D)J重組的關鍵機制要素,研究人員檢測了由定向染色體易位產生的雜交Igh-Igk基因座中的Vκ對JH和D對Jκ重排,并確定了非常強的Vκ和Jκ?RSS。事實上,與Igh-RSS相比,雜交或正常Igk和Igh基因座的RSS置換證實了Igk-RSS促進強健的擴散連接的能力。研究人員認為,Igk演化出了強大的RSS來介導Vκ到Jκ的擴散連接,而Igh則演化出了較弱的RSS,這是通過RAG掃描阻礙來調節VH連接所需的。

 

文章來源:

Zhang, Yiwen, Li, Xiang, Ba, Zhaoqing, Lou et al,Molecular basis for differential Igk versus Igh V(D)J joining mechanisms.DOI: 10.1038/s41586-024-07477-y,Nature:最新IF:69.504

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