免疫系の一部として抗体は侵入した病原菌を認識し中和する役割を担っています。 5674>
抗体を産生するB細胞は、クラススイッチ組み換えと呼ばれる誘発性ゲノム再編成のプロセスを通じて、産生する免疫グロブリンのクラスを切り替えることができます。 この遺伝子組み換えは2つの方向で起こる。正しい組み換えが起これば、新しい免疫グロブリンクラスをコードする産生遺伝子ができ、もう一方の方向では免疫グロブリンの産生が妨げられるのである。 理論的には、この2つの事象は同じ確率で起こり、その結果、失敗率は50%となり、抗体反応の効率は制限される。 しかし、新しい研究によると、免疫系は単なる偶然よりもはるかに効果的であり、クラス切り替えにおける機能的な再配列を支持する成功率は90%である。
免疫反応の一部として生成される免疫グロブリンの最初のクラスはIgMである。 これらの分子内のμ重鎖は、IgMであることを示すものである。 免疫反応の進行に伴い、B細胞によって産生される免疫グロブリンは、IgMが主体であったものが、感染症の種類に応じて、IgG、IgE、IgAへと変化していく。 IgG、IgE、IgAのそれぞれは、そのクラスを示すγ、ε、αという独自の重鎖型からなり、それぞれのクラスは異なる機能に関連している。IgG免疫グロブリンは細菌やウイルス感染に有効であり、IgA免疫グロブリンは粘膜免疫系の主要なエフェクターであり、IgE免疫グロブリンは特定の寄生体に有効で、しばしばアレルギーやぜんそくに関連する。
重鎖免疫グロブリンの各クラスの定常領域をコードする遺伝子の前には、すべて明確な反復スイッチ配列-Sμ、Sγ、SεおよびSα-が存在する。 クラススイッチの際、活性化誘導型デアミナーゼという酵素が、Sμ領域ともう一つのS領域でDNA鎖の切断を作る。 これらのDNA鎖は非相同末端結合によって修復され、90％の場合、IgM免疫グロブリンのクラスの代わりに新しい定常領域を生じ、その間にある配列は環状化して切除され、あるいはわずか10％の場合、逆向きに組み込まれることによって抗体遺伝子を不活性化させる向きを与える。
活性化誘導型デアミナーゼDNA切断への反応を調整するDNA修復因子ATMキナーゼのノックアウト細胞では、免疫グロブリンのクラススイッチングにおける方向性の偏りが減少していることが確認された。 さらに、DNA結合タンパク質であるH2AX、Rif-1、53BP-1の発現は、切断されたDNA鎖が切除されるのを防ぎ、非相同末端結合を促進することが示され、免疫グロブリンクラススイッチングの方向の偏りに正の影響を与えることが明らかになった。 この研究により、末端切除を阻害することで、クラススイッチの組み換えが特定の方向に進行する本質的な素因が強調されることが示唆された。 このような組換え事象の好ましい方向は、重鎖遺伝子要素のトポロジーによって決定され、非相同末端結合によって、正しく対になっていない、どちらの方向にも結合しうる切断を修復することができる。
方向に偏ったDNA組換えの他の唯一の既知の例はVDJ組換えで、これもB細胞内で機能して、抗原認識を達成すべく抗体配列を変化させている。 これらのプロセスの根底にあるメカニズムはよく分かっていないが、しかし、どちらも、抗体を確実に生産し、効果的な免疫応答を提供するために、できるだけ効果的に進化してきたと思われる。