Войти
Биохимия · Матричные биосинтезы

Гены иммуноглобулинов

В зародышевых клетках человека нет готовых цельных генов для создания антител. Информация о строении легких и тяжелых цепей иммуноглобулинов записана в виде разрозненных фрагментов ДНК — сегментов, которые объединяются в функциональный ген только в процессе созревания В-лимфоцитов.

Легкие λ-цепиКодируются на 22-й хромосоме
Легкие ϰ-цепиКодируются на 2-й хромосоме
Тяжелые H-цепиКодируются на 14-й хромосоме
РазнообразиеСборка идет из множества V, D, J и C сегментов
5 мин чтенияДля студентов медвузовОбновлено 24.09.2026
Материал подготовила редакция Школы Сеченова по учебным методичкам платформыПроверил врач-редактор: Аулов А. А., врач-терапевт · 24.09.2026

Организация генетического материала

Гены, кодирующие молекулы иммуноглобулинов (Ig), представлены мозаичной структурой. Кодирующие участки разделены протяженными неинформативными нуклеотидными последовательностями.

Выделяют четыре основных типа генных сегментов:

  • V-сегменты (Variable) — кодируют большую часть вариабельного домена.
  • D-сегменты (Diversity) — сегменты разнообразия, присутствуют только в генах тяжелых цепей.
  • J-сегменты (Joining) — соединительные участки.
  • C-сегменты (Constant) — несут информацию о строении константных областей и определяют класс антитела (например, $C_\mu$ для IgM или $C_\gamma$ для IgG).

За счет случайного комбинирования этих фрагментов организм способен синтезировать миллионы различных вариантов антител, генерируя колоссальное разнообразие защитных молекул.

Синтез легких и тяжелых цепей

Формирование полноценного гена происходит в ДНК В-лимфоцита благодаря процессу соматической рекомбинации.

Сборка легкой цепи (на примере $\varkappa$-цепи):

  1. На уровне ДНК объединяются один вариабельный (V) и один соединительный (J) сегмент. Промежуточная ДНК между ними удаляется.
  2. Сформированный комплекс VJ сближается с константным C-сегментом.
  3. Происходит транскрипция с образованием пре-мРНК, которая содержит VJ-участок, лишние J-сегменты и C-область.
  4. В ходе сплайсинга (процессинга) вырезаются интроны и неиспользованные J-фрагменты, образуя зрелую мРНК.

Сборка тяжелой (H) цепи: Процесс усложняется наличием D-сегментов и требует двух этапов рекомбинации. Сначала собирается смешанный экзон из случайных D- и J-сегментов. Затем к полученному DJ-комплексу присоединяется один из $V_H$-сегментов. Итоговый $V_H D_H J_H$-экзон располагается рядом с константным участком, после чего начинается транскрипция.

Проверьте себя по темеЗадания из банка курса «Биохимия» — ответ и разбор сразу.

Переключение классов иммуноглобулинов

При первичном иммунном ответе В-лимфоциты всегда начинают с синтеза IgM. Это связано с тем, что ген $C_\mu$-сегмента физически расположен на 5'-конце кодирующей области ДНК, то есть идет самым первым перед всеми остальными константными генами.

По мере дифференцировки клеток происходит переключение на другие классы (IgG, IgA и т.д.). Этот процесс осуществляется за счет дополнительной специфической рекомбинации. Ферментные системы удаляют С-сегменты, которые находятся между собранным вариабельным геном и С-областью того класса иммуноглобулина, который должен синтезироваться новым.

Альтернативный сплайсинг: от мембраны к секреции

Иммуноглобулины могут существовать как в виде рецепторов на мембране клетки, так и в виде свободных молекул в крови. Регуляция этого процесса зависит от альтернативного сплайсинга и полиаденилирования первичного транскрипта.

  • В пре-В-лимфоцитах (мембранная форма): Синтезируется мРНК, включающая специфический экзон. Он кодирует гидрофобный участок в С-области, который работает как «якорь», надежно фиксируя молекулу IgM в клеточной мембране.
  • В плазматических клетках (секреторная форма): В ходе терминальной дифференцировки транскрипция останавливается раньше — на стоп-кодоне внутри интрона. Благодаря альтернативному полиаденилированию экзон с гидрофобным участком исключается из зрелой мРНК. В результате образуются укороченные антитела без мембранного «якоря», которые секретируются в кровоток.

Коротко: ответы на вопросы по теме

Какие ферменты (рекомбиназы) осуществляют V(D)J-рекомбинацию?

V(D)J-рекомбинация запускается экспрессией генов V(D)J-рекомбинационного комплекса. По источникам комплекс включает 6 компонентов:

  • димер рекомбиназ (экзонуклеаз) RAG-1/RAG-2;
  • ДНК-зависимую протеинкиназу;
  • ДНК-лигазу IV;
  • терминальную дезоксинуклеотидилтрансферазу (TdT), связанную с нематричным синтезом олигодезоксинуклеотидов / нематричным добавлением нуклеотидов;
  • гетеродимер HMG 1/2;
  • гетеродимер Ku70/Ku80.

На этапе синапса RAG-1 и RAG-2 присоединяются к концам последовательностей 12 и 23 соединяемых участков гена, димеризуются и сближают участки. Разрыв двух нитей ДНК катализируется рекомбиназой RAG. Сближению участков способствует HMG1/2.

Какие дополнительные механизмы (кроме VDJ-рекомбинации) обеспечивают разнообразие антител?

Разнообразие антител, кроме самой рекомбинации / комбинаторики сегментов ДНК, обеспечивается следующими механизмами:

  • неточность соединения сегментов: неточная локализация разрывов цепей ДНК при реаранжировке V-, D- и J-сегментов;
  • вставка нуклеотидов в места соединения: P- и N-вставки, добавление лишних нуклеотидов на стыках;
  • использование 3 рамок считывания в D-сегменте, что дает троекратное увеличение вариабельности;
  • соматические гипермутации V-генов.

Какие классы антител могут образовываться в процессе переключения изотипов после IgM?

В процессе переключения изотипов после синтеза первичного IgM могут образовываться другие классы антител за счет специфической рекомбинации ДНК под влиянием цитокинов. К ним относятся:

  • Иммуноглобулины G (IgG) — формируются подклассы IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4.
  • Иммуноглобулины A (IgA) — формируются подклассы IgA1 и IgA2.
  • Иммуноглобулины E (IgE) — синтезируются, например, под влиянием интерлейкина-4.

Переключение происходит за счет удаления константных С-сегментов, находящихся между сформированным вариабельным геном и С-областью нового изотипа.

Как запомнить

Легко запомнить хромосомы для цепей антител: каппа — 2, тяжелые — 14, лямбда — 22. Они образуют последовательность с шагом примерно в десяток: 2, 14, 22.

Вопросы с занятий и экзамена

Почему при первичном ответе синтезируется именно IgM?

Ген сегмента $C_\mu$, который кодирует константную область иммуноглобулина М, расположен на 5'-конце ДНК. Он находится физически первым перед всеми остальными С-сегментами.

Чем сборка тяжелой цепи отличается от легкой?

В тяжелой цепи присутствуют дополнительные D-сегменты (разнообразия). Поэтому рекомбинация идет в два этапа: сначала сливаются D и J, а только потом к ним добавляется V-сегмент.

Как В-лимфоцит начинает выделять антитела в кровь вместо фиксации их на мембране?

При дифференцировке в плазмоцит меняется процессинг мРНК. Из-за остановки на раннем стоп-кодоне вырезается экзон, кодирующий гидрофобный «якорь», и молекула становится растворимой.

Что-то непонятно? Спросите нейросетьAI-тьютор прочитал материал по теме «Гены иммуноглобулинов» и объяснит простыми словами.

Что ещё разобрать по теме

  • Механизм альтернативного сплайсинга на примере гена кальцитонина
  • Роль стоп-кодонов в процессинге пре-мРНК
  • Посттрансляционная модификация и присоединение олигосахаридов
  • Статистика и количество V, D, J сегментов в геноме человека

Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»

Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.

  • Полная методичка по теме «Гены иммуноглобулинов» и ещё 3 574 страниц предмета
  • Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
  • AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
  • 115 видеоуроков по предмету

Другие темы раздела «Матричные биосинтезы»

Весь раздел «Матричные биосинтезы»

Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.

Смотреть уроки

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.