Ig类型转换可能通过以下两种机理。
(1)缺失模型(deletion model):又称linear orderly deletiom of H chain genes。以小鼠CH基因为例,如Cμ和Cδ基因片段被缺失,那么先前重排的VDJ就会按照顺序与下一个CH基因即Cγ3发生重排,经转录和翻译后,编码γ3重链;如缺失所有的γ链亚类基因,依次会产生ε链。上述模型在被刺激后小鼠B细胞在体外培养中产生Ig类别的顺序得到证实,即先产生IgM,然后依次产生IgG3和IgG1等。但这个模型不能解释免疫动物或抗原刺激B细胞培养中单个B细胞可同时表达几种不同类或亚类的重链。
(2)RNA的不同剪接:除DNA水平的Ig类型转换形成外,RNA水平的不同剪接(alternative RNA splicing)也可产生不同的Ig类型。 Cμ和Cδ基因片段之间无S区,IgM和IgD共表达的B细胞系DNA分析表明,Cμ和Cδ基因片段没有发生重排,相同的VH出现在μ或δ链的mRNA上,表明它们可能有一个共同的mRNA前体,通过不同的或差异剪接(differential splicing)分别形成μ链和δ链mRNA。初级RNA转录本(primary RNa transcript)是由VDJ复合体连接Cμ和Cδ基因片段经转录后形成。如果在剪接过程中切除初级RNA转录本中的Cδ部分,经加工后形成μmRNA;如去除初级RNA转录本中的Cμ部分,则加工后形成δmRNA。这两种mRNA分别被翻译,使单个B细胞同时产生μ和δ链,同时表达IgM和IgD。同样的机理可从一条长的primary RNA转录本中加工为 μmRNA和εmRNA(或其它重链mRNA),同时表达IgM、IgE或其它类Ig。
图3-7 Ig类型转换缺失模型
(三)膜表面Ig重链基因
膜表面Ig(mIg)重链基因的外显子结构与分泌性Ig重链的基因外显子结构基本相同,但在基因组的3'端有所不同。作为识别抗原受体的mIg,其重链羧基端有一段疏水性氨基酸插入到胞膜双层脂质中,mIg重链的转录本要比分泌性重链转录本多1~2个外显子,与分泌性重链基因最后一个外显子至少相隔1.4kb,这1~2个外显子编码重链的羧基端部分,这部分氨基酸残基的数目视重链不同而有所差异,如鼠或人mIgμ链的这一部分约为41个氨基酸残基,而鼠mIgε链这部分却有72个氨基酸残基。这个区域可分为三个部分:(1)一个酸性间隔子,靠氨基端侧,与最后一个CH结构域相连,位于细胞膜外侧;(2)跨膜部分,由26个不带电荷的疏水氨基酸形成一个α螺旋,穿过胞膜的脂质双层;(3)胞浆内羧基端部分,3~28个氨基酸残基不等,可能与信号传递有关。
图3-8 RNA的差异拼接与IgM和IgD共同表达在一个B细胞上
分泌形式的μ、α和δ重链最后一个结构域后有一段额外延长的由带电荷氨基酸组成的序列,称为尾片(tail pieces),约含20个氨基酸,在IgM和IgA分子中,单体Ig尾片通过二硫键相互连接或与J链形成二聚体或多聚体。分泌形式μ链的mRNA含有V、D、J、Cμ1、Cμ2、Cμ3、Cμ4和Cμ43'端一个小的外显子转录区。