Гены синтезирующие антитела. Количество генов участвующих в синтезе иммуноглобулинов
Исследования первичной структуры и генетики иммуноглобулинов привели к выводу о том, что каждая нолипептидная цепь кодируется по меньшей мере двумя генами: V-геном, ответственным за вариабельный участок, и С-гепами, ответственными за константные участки молекул. Количество тех и других генов в геноме клетки представляет принципиальный интерес. Дело в том, что наблюдаемое разнообразие антител разными авторами объясняется либо с позиции теории «зародышевых» генов, согласно которой в геноме имеется набор генов для всех известных V-областей, т. е. много тысяч V-генов, либо с позиций теории соматических мутаций, согласно которой набор V-генов в геноме ограничен, а разнообразие структуры иммуноглобулинов (антител) возникает в результате соматических мутаций. Существует также компромиссная точка зрения. Все эти представления исчерпывающе обсуждены в статье Лидера и соавторов (Leder е. а., 1974), поэтому более подробно мы на них останавливаться не будем.
Следует отметить, что А. Е. Гурвичем и Р. С. Незлиным (1965) было выдвинуто оригинальное предположение о том, что отдельные участки генома кодируют и активные центры антител и что II- и L-цспи «собираются» из более мелких, независимо синтезируемых цепочек. Чрезвычайно интересно, что спустя всего пять лет эти идеи возникли вновь в виде гипотезы «внедрения» («insertion») информации, кодируемой небольшими полинуклеотидами (порядка 30—45 нуклеотидов), обеспечивающими наличие гипервариабельных участков в Н- и L-цепях (Wu, Kabat, 1970).
Окончательный ответ на поставленные вопросы, очевидно, может дать лишь прямое определение числа V- и С-генов в геноме. Выделение препаратов мРНК с высокой степенью чистоты позволило начать соответствующие опыты. Подход, развиваемый в течение ряда лет, заключается в определении числа генов с помощью РНК—ДНК-гибридизации. Поскольку структура мРНК полностью комплементарна структуре транскрибируемого участка ДНК, то таким способом можно определить число генов и установить, не происходит ли их амплификации (умножения) при индукции синтеза иммуноглобулинов.
В настоящее время исследования такого рода проводятся с мРНК, кодирующими синтез L-цепей, поскольку достаточно чистых препаратов Н-мРНК пока не получено. Существенным условием проведения этих экспериментов является, во-первых, чистота препарата мРНК и его высокая удельная активность и, во-вторых, наличие очень большого избытка ДНК. Получить высокомеченые препараты мРНК довольно сложно. Обычно для этого используют мРНК, выделенные нз клеток, культивированных в присутствии высоких доз 3Н- или 32Р-предшсственников, или чаще — мРНК, меченные 125I in vitro (Farace е. а., 1976; Matthyssens e. a., 1976). Существует также непрямой вариант метода. Он состоит в том, что сначала с помощью обратной транскриптазы на матрице мРНК получают высокомеченую комплементарную ДНК (кДНК) и ее уже используют для гибридизации с клеточной ДНК (Schechter е. а., 1976; Storb е. а., 1976).
Очищенную мРНК или кДНК гибридизуют в определенных условиях с денатурированной (разрушенной ультразвуком) ДНК из печени или нз миеломных клеток мыши и определяют процент связавшейся РНК (или кДНК) в зависимости от времени гибридизации. (Определение основано на устойчивости гибридов к действию РНКазы.) При данных условиях процент гибридизовавшейся РНК (кДНК) (f) зависит от концентрации РНК (кДНК) (Ro), концентрации ДНК (С) и времени инкубации (f). При очень большом избытке ДНК f не зависит от R0, а зависит только от С„ и t (Cot). Величина Cot, при которой гибридизация достигает 50%, очевидно, зависит от степени комплементарности ДНК и мРНК (кДНК).
Степень гомологии двух мРНК (а следовательно, их V- или С-генов) определяется либо в опытах по конкурентному угнетению гибридизации меченого препарата мРНК немечеными препаратами гомологичной и гетерологичной мРНК, либо путем выделения ДНК из образовавшегося гибрида и гибридизации ее с другими мечеными гомологичными и гетерологичными мРНК. Сопоставляя полученные результаты с данными о первичной структуре тех полипептидов, которые кодируются исследованными мРНК, можно увидеть, соответствует ли определенная по кривой гибридизации частота повтора генов с предполагаемой на основании данных о гомологии V- и С-областей.
