Эволюция генов семейства лейкоцитарных FC-рецепторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Гусельников, Сергей Владимирович
- Специальность ВАК РФ03.00.15
- Количество страниц 113
Оглавление диссертации кандидат биологических наук Гусельников, Сергей Владимирович
Список сокращений.
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
1.1. Основные принципы структурной организации лейкоцитарных рецепторов.
1.1.1. Структура ИГ-домена.
1.1.2. Прикрепление лейкоцитарных поверхностных молекул к клеточной мембране.
1.1.3. Гликозилирование лейкоцитарных рецепторов.
1.1.4. Сигнальные мотивы в цитоплазматических районах лейкоцитарных рецепторов.
1.1.4.1. Активирующие IT AM мотивы.
1.1.4.2. Ингибирующие ITIM мотивы.
1.1.4.3. Дуализм среди IT AM- и ITIM-содержащих рецепторов.
1.2. Fc-рецепторы млекопитающих.
1.2.1. Лейкоцитарные Fc-рецепторы человека и мыши.
1.2.2. Лиганд-специфичность, аффинность связывания ИГ FcR.
1.2.3. Структура рецепторных комплексов лейкоцитарных FcR человека, сигнальные субъединицы.
1.2.4. Активация и инактивация клеток Fc-рецепторными комплексами человека.
1.3. Эволюция семейства лейкоцитарных FcR.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Материалы и реактивы.
2.2. Биологический материал.
2.3. кДНК и кДНК библиотеки.
2.4. Нуклеотидные последовательности кДНК.
2.5. Выделение и очистка нуклеиновых кислот.
2.5.1. Выделение ДНК.
2.5.2. Выделение суммарной РНК из эукариотических клеток.
2.6. Методы, используемые для клонирования ДНК-фрагментов.
2.6.1. Основные методы клонирования ДНК.
2.6.2. Химическая трансформация Е. coli.
2.6.3. Электротрансформация.
2.7. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и олигонуклеотиды. 2.8. Определение нуклеотидной последовательности.
2.9. Скрининг кДНКовой библиотеки ДНК-зондами.
2.10. Эксцизия in vivo плазмидной ДНК из фагового вектора.
2.11. Саузерн б лот-гибридизация ДНК.
2.12. Компьютерный анализ последовательностей.
2.13. Построение филогенетических деревьев.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Идентификация и структурный анализ FcR-подобных кДНК человека и мыши.
3.1.1. Определение нуклеотидных последовательностей и структурный анализ FCRL1 кДНК человека и мыши.
3.1.2. Саузерн блот-анализ геномной ДНК человека и мыши с использованием FCRLl-специфичных зондов.
3.1.3. Определение нуклеотидных последовательностей и структурный анализ IFGP кДНК человека и мыши.
3.1.4. Саузерн блот-анализ геномной ДНК человека и мыши с использованием IFGP-специфичных зондов. щ 3.1.5. Получение полных кДНК IFGP1, 2 и 3 и FCRL2 человека.
3.2. Компьютерный анализ геномных последовательностей человека и мыши, предоставленных центром Сэнгера.
3.2.1. Определение взаимного расположения FCRL и IFGP генов у человека и мыши.
3.2.2. Определение экзон-интронной организации FCRL и IFGP генов человека и мыши.
3.3. Сравнительный анализ первичной структуры IFGP и FCRL.
3.3.1. Сравнительный анализ первичной структуры ИГ-доменов
IFGP и FCRL.
3.3.2. Сравнительный анализ первичной структуры цитоплазматических районов IFGP.
3.4. Идентификация FcR-подобных генов у lctaluruspunctalus, Danio rerio и Xenopus laevis.
3.4.1. Определение нуклеотидных последовательностей и структурный анализ FcR-подобных кДНКХ laevis (XFL).
3.4.2. Саузерн блот-анализ геномной ДНК X. laevis с ипользованием XFL-специфичных зондов.
3.4.3. Поиск кДНК XFL с помощью скрининга кДНК библиотек
Xenopus LG.
3.4.4. Структурный анализ идентифицированных FcR-подобных кДНК Xenopus LG.
3.5. Сравнительный анализ первичной структуры XFL.
3.5.1. Сравнительный анализ первичной структуры ИГ-доменов XFL.
3.5.2. Сравнительный анализ первичной структуры цитоплазматических районов XFL.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Генетика», 03.00.15 шифр ВАК
Изучение генов FCR семейства у высших позвоночных2006 год, кандидат биологических наук Файнгерц, Светлана Аркадьевна
Исследование генов иммунной системы низших позвоночных2000 год, кандидат биологических наук Алябьев, Борис Юрьевич
Эволюция генов иммунной системы2006 год, доктор биологических наук в форме науч. доклада Таранин, Александр Владимирович
Характеризация новых лейкоцитарных рецепторов человека FCRL1, FCRL4 и FCRL62014 год, кандидат наук Баранов, Константин Олегович
Экспрессия компонентов донервной серотонинергической системы в эмбриогенезе шпорцевых лягушек и морских ежей2013 год, кандидат биологических наук Никишин, Денис Александрович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эволюция генов семейства лейкоцитарных FC-рецепторов»
Актуальность проблемы. В ходе эволюции многоклеточными организмами были выработаны различные стратегии защиты от патогенов. Бспозвоночным присущ врожденный иммунный ответ, характеризующийся относительно неспецифичными реакциями, основанными главным образом на фагоцитозе и выработке широкого спектра антибактериальных факторов. У позвоночных распознавание и элиминация чужеродных антигенов осуществляется чрезвычайно сложной системой иммунитета, включающей как неспецифичные, так и специфичные механизмы. Становление адаптивного иммунитета в процессе эволюции позвоночных является ярким примером того, как из ограниченного количества предковых генов путем дупликаций и согласованной структурно-функциональной дивергенции возникает чрезвычайно сложная генетическая система. В первую очередь это относится к генам надсемейства иммуноглобулинов (IgSF) - у млекопитающих обнаружено около тысячи генов этого надсемейства, на порядок больше, чем у беспозвоночных. Выяснение последовательности событий в процессе экспансии IgSF молекул важно для понимания фундаментальных принципов формирования и функционирования иммунной системы.
Первоочередным подходом в реконструкции эволюционной истории иммунной системы является выявление филогенетических связей между различными семействами IgSF, а также отдельными молекулами, близкие гомологи которых не были обнаружены. Объектом настоящего исследования является семейство лейкоцитарных Fc-рецепторов (FcR). Эта группа структурно родственных поверхностных белков получила свое название из-за способности связывать константные области тяжелых цепей иммуноглобулинов (Ig). Экспрессия на разных типах лейкоцитов, в том числе и на тех, которые лишены собственных антиген-распознающих рецепторов, делает FcR-семейство важным элементом объединения клеточного и гуморального иммунитета. По своим сигнальным функциям FcR разделяются на ингибирующие и активирующие рецепторы. Первый класс несет в цитоплазматических районах тирозин-основанные ингибирующие сигнальные мотивы (ITIM), второй экспрессируется на поверхности молекул в комплексе с сигнальными субъединицами, несущими тирозин-основанные активирующие мотивы
ITAM). Активирующие рецепторы ответственны за запуск эффекторных функций лейкоцитов, таких как фагоцитоз и антителозависимая цитотоксичность, ингибирующие рецепторы способны подавлять эффекторные реакции и блокировать синтез антител. До настоящего времени FcR были описаны только у млекопитающих, их структурная взаимосвязь с другими семействами IgSF и эволюционное происхождение остаются неясными. К началу настоящей работы было неизвестно также, имеются ли у млекопитающих гены, в структурном отношении родственные генам FcR.
Цели и задачи исследования. Целью данного исследования являлось изучение эволюции генов FcR у наземных позвоночных. Были поставлены две основные задачи:
1. Идентификация и структурный анализ неизвестных FcR-подобных генов у представителей млекопитающих (человека Homo sapiens и мыши Mus musculus).
2. Идентификация и структурный анализ FcR-подобных генов у представителя земноводных, африканской шпорцевой лягушки (Xenopus laevis).
Научная новизна. У человека и мыши впервые идентифицированы две группы генов, гомологичных генам FcR и названных IFGP и FCRL. У африканской шпорцевой лягушки впервые идентифицировано семейство FcR-подобных генов, названных XFL. Установлены взаимное расположение и экзон-интронная организация FcR-подобных генов у человека и мыши. Установлено, что дупликации генов в семействе происходили видоспецифичным образом и сопровождались перетасовкой экзонов, в результате которой у разных видов возникали рецепторы с разной модульной организацией.
Научно-практическая ценность. Идентификация новых генов, принадлежащих к FcR-семейству, вносит вклад в генетику и иммунологию человека, мыши и Xenopus laevis, а также в развитие представлений об эволюции иммунной системы и механизмах филогенетической экспансии IgSF.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на:
1. 11-м Международном иммунологическом конгрессе, Стокгольм, Швеция, 2001;
2. 9-м Международном ISDCI конгрессе, Ст. Андрю, Шотландия, 2003;
3. 2-м Международном симпозиуме "Эволюция жизни на Земле", Томск, 2001;
4. Конференции молодых ученых-грантодержателей биологических институтов СО РАН, Новосибирск, 2001;
5. Семинаре в Департаменте микробиологии и иммунологии Медицинского центра Университета г. Рочестер, США, 2003;
6. Отчетных сессиях аспирантов Института цитологии и генетики СО РАН в 2001, 2002.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Похожие диссертационные работы по специальности «Генетика», 03.00.15 шифр ВАК
Молекулярные механизмы сопряжения гормональных рецепторов с G-белками в аденилатциклазной сигнальной системе позвоночных и беспозвоночных2007 год, доктор биологических наук Шпаков, Александр Олегович
Экспрессия и характеристика новых изоформ лиганда Wnt112012 год, кандидат биологических наук Посвятенко, Александра Викторовна
Совместное участие рецептора церулоплазмина и медьтранспортной АТРазы, продукта гена болезни Менкеса, в связывании церулоплазмина2000 год, кандидат биологических наук Платонова, Наталья Андреевна
Эволюция генома, изменчивость и дивергенция ДНК у морских животных2001 год, доктор биологических наук Брыков, Владимир Алексеевич
Влияние женских половых стероидных гормонов на механизмы внутри- и внеклеточной бактерицидности фагоцитирующих клеток2013 год, кандидат биологических наук Смирнова, Татьяна Георгиевна
Заключение диссертации по теме «Генетика», Гусельников, Сергей Владимирович
выводы.
1. У человека и мыши идентифицированы и структурно охарактеризованы две ранее неизвестные группы генов FcR-семейства, названные IFGP и FCRL. С использованием методов биоинформатики установлено, что эти гены располагаются на хромосоме 1 человека и хромосомах 1 и 3 мыши и сцеплены с FcR-генами.
2. IFGP группа представлена шестью генами у человека и четырьмя генами у мыши. За исключением IFGP2 мыши, все обнаруженные IFGP гены кодируют трансмембранные рецепторы I типа. Каждый из 10 белков человека и мыши имеет уникальную комбинацию внеклеточных доменов, среди которых встречаются пять подтипов (D1-D5) ИГ-доменов и домен надсемейства скавенджер-рецепторов.
3. FCRL группа у обоих видов состоит из двух сцепленных консервативных генов, которые кодируют белки, состоящие из трех ИГ-доменов D1-D3 подтипов и С-концевого домена, не обнаруженного в составе других известных белков.
4. Исследование африканской шпорцевой лягушки X. laevis позволило впервые идентифицировать FcR-подобные гены у холоднокровных позвоночных. Девять из десяти охарактеризованных генов XFL семейства кодируют белки, отличающиеся по архитектуре от белков FcR семейства млекопитающих.
5. Цитоплазматические участки рецепторов, кодируемых генами IFGP и XFL, содержат тирозин-основанные мотивы типа YxxL/1/V, известные как сайты связывания БШ-доменов внутриклеточных сигнальных белков. Различия в паттернах этих мотивов и в окружающих их последовательностях свидетельствуют о разных сигнальных функциях рецепторов.
6. FcR семейство эволюционировало путем дупликаций и рекомбинаций, происходивших видо-специфичным образом и сопровождавшихся перетасовкой структурно-функциональных элементов, ответственных за лиганд-специфичность, способ прикрепления к мембране и сигнальные свойства белков. Механизмы возникновения видового и межвидового разнообразия FcR-подобных молекул позволяют объяснить отсутствие явных филогенетических связей между членами надсемейства иммуноглобулинов и высокие темпы генерации белков с новыми функциями в ходе эволюции иммунной системы. mIFGPl (uc35g02)
MLPWLLLLICALPCEPAGISDVSLKTRPPGGWVMEGDKLVLICSVDRVTGNITYFWYRGALGFQLETKTQPSL TAEFEISDMKQSDADQYYCAANDGHDPIASELVSIHVRVPVSRPVLTFGDSGTQAVLGDLVELHCKALRGSPP IFYQFYHESIILGNSSAPSGGGASFNFSLTAEHSGNFSCEASNGQGAQRSEVVALNLTGLSLVPTENGISHLS LGLTGWLLGCLSFITMALIFCYWLKRKIGRQ5EDPVRSPPQTVLQGSTYPKSPDSRQPEPLYEHVHVVSGNEV YSLVYHTPQVLEPAAAQHVRTHGVSESFQVSSGLYSKPRINIAHMDYEDAM* hlFGPl (aa 63g02)
MLPRLLLLICAPLCEPAELFLIASPSHPTEGSPVTLTCKMPFLQSSDAQFQFC FFRDTRALGPGWSSS PKLQI AAMWKEDTGSYWCEAQTMASKVLRSRRSQINVHRVPVADVSLETQPPGGQVMEGDRLVLrCSVAMGTGDITFL WYKGAVGLNLQSKTQRSLTAEYEIPSVRESDAEQYYCVAENGYGPSPSGLVSITVRIPVSRPILMLRAPRAQA AVEDVLELHCEALRGSPPILYWFYHEDITLGSRSAPSGGGASFNLSLTEEHSGTSIYSCEAISINGLGAQRSEAVTL HFTVPTGARSNHLTSGVIEGLL5TLGPATVALLFCYGLKRKIGRRSARDPLRSLPSPLPQEFTYLNSPTPGQL QPIYENVNVVSGDEVYSLGTITSRSRNQ* hlFGPl (полный вариант)
MLPRLLLLICAPLCEPAELFLIASPSHPTEGSPVTLTCKMPFLQSSDAQFQFCFFRDTRALGPGWSSSPKLQI AAMWKEDTGSYWCEAQTMASKVLRSRRSQINVHRVPVADVSLETQPPGGQVMEGDRLVLICSVAMGTGDITFL WYKGAVGLNLQSKTQRSLTAEYE1PSVRESDAEQYYCVAENGYGPSPSGLVSITVRIPVSRPILMLRAPRAQA AVEDVLELHCEALRGSPPILYWFYHEDITLGSRSAPSGGGASFNLSLTEEHSGNYSCEANNGLGAQRSEAVTL NFTVPTGARSMHLTSGVIEGLLSTLGPATVALLFCYGLKRKIGRRSARDPLRSLPSPLPQEFTYLNSPTPGQL QPIYENVNVVSGDEVYSLAYYNQPEQESVAETLGTHMEDKVSLDIYSRLRKANITDVDYEDAM* mIFGP2 [vf84e06)
MPLCLLLLVFAPVGVQSDWLSISLPHRSYEGDQVVISCTGKNNGDIKRLKYFKDGYHIETYSSASSYTIRHAR RGDSG5YSCKADRKFFLFIDTTEETGSKWLNVQELFPAPGLTASPLQPVEGSSVTLSCNTWLPSDRATTQLRY SFFKDGHTLQSGWTSSKFTISAISKEDSGNYWCEAMTASRSVSKQSHRSYIDVERIPVSQVTMEIQPSRGWGV EGEPLVVEGEPLVLACSVAKGTGLITFSWHRQDTKESVGKKSQRSQRVELEIPTIRESHAGGYYCTADNNYGL IQSAIVNITVKIPVLNPLLSISVPGVLPFIGDVAELHCEDKRASPPVLYWFYHENITLANTSAPFGGKASFKL SLTAGHSGNYSCEAENAWGTKRSEVVTLNVTEPPPKVRLVNGPHHCEGRVEVEQEGRWGTVCDDGWDMRDVAV VCRELGCGAAQHTPIAMLYPPAVDEALPVLIQVALCNGTEKTLAECDQVEAFDCGHDEDAGAVCEVLPSTF* hiFGP2 (nwSOfOl)
RGSPRSNPVRLLFSSDSLILQAPYSVFEGDTLVLRCHRRRKEKLTAVKYTWNGNILSISNKSWDLLIPQASSN NNGNYRCIGYGDENDVFRSNFKIIKIQELFPHPELKATDSQPTEGNSVNLSCETQLPPERSDTPLHFNFFRDG EVILSDWSTYPELQLPTVWRENSGSYWCGAETVRGNIHKHSPSLQIHVQRIPVSGVLLETQPSGGQAVEGEML VLVC3VAEGTGDTTFSWHREDMQESLGRKTQR3LRAELELPAIRQSHAGGYYCTADNSYGPVQSMVLNVTVRE TPGNRDGLVAAGATGGLLSALLLAVALLFHCWRRRKSGVGFLGDETRLPPAPGPGESSHSICPAQVELQSLYV DGEDSLLGSCSWPQPWKDNALSALGNAPGLPKVSQIQIFPDIMCPRRVEMMLRKRHL+ hiFGP2 t полный вариант)
MLLWASLLAFAPVCGQSAAAHKPVISVHPPWTTFFKGERVTLTCHGFQFYATEKTTWYHRHYWGEKLTLTPGH TLEVRESGLYRCQARGSPRSNPVRLLFSSDSLILQAPYSVFEGDTLVLRCHRRRKEKLTAVKYTWNGNILSIS NKSWDLLIPQASSWNNGNYRCIGYGDENDVFRSNFKIIKIQELFPHPELKATDSQPTEGNSVNLSCETQLPPE RSDTPLHFNFFRDGEVILSDWSTYPELQLPTVWRENSGSYWCGAETVRGNIHKHSPSLQIHVQRIPVSGVLLE TQPSGGQAVEGEMLVLVCSVAEGTGDTTFSWHREDMQESLGRKTQRSLRAELELPAIRQSHAGGYYCTADNSY GPVQSMVLNVTVRETPGMRDGLVAAGATGGLLSALLLAVALLFHCWRRRKSGVGFLGDETRLPPAPGPGESSH SICPAQVELQSLYVDVHPKKGDLVYSEIQTTQLGEEEEANTSRTLLEDKDVSVVYSEVKTQHPDNSAGKISSK DEES*
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Высокие темпы эволюции иммунной системы у позвоночных объясняются главным образом экспансией генов IgSF за счет множественных дупликаций и последующей дивергенции дочерних копий генов. Довольно хорошо известно каким образом эволюционировали иммуноглобулины, Т-клеточноые рецепторы и молекулы главного комплекса гистосовместимости. Тем не менее, связать эти и другие семейства IgSF (в том числе IgSF молекулы беспозвоночных) в филогенетическом аспекте на данный момент не представляется возможным. Проведенное в настоящей работе исследование FcR подобных генов у млекопитающих и амфибий показывает возможные причины отсутствия явных филогенетических связей между различными семействами IgSF.
У человека, мыши и африканской шпорцевой лягушки Xenopus laevis мы идентифицировали 28 новых генов этого семейства (ранее было известно 13). Идентифицированные гены кодируют трансмембранные и секретируемые рецепторы, внеклеточные области которых состоят из нескольких ИГ-доменов пяти гомологичных типов (D1-D5). Для FCRL человека и мыши и известных FcR характерна консервативная комбинация ИГ-доменов внеклеточных областей: D1-D2-(D3). Однако, в отличие от FcR, FCRL и FCRL2 лишены трансмембранного участка и содержат уникальный С-концевой домен, не обнаруженный у известных белков. Внеклеточные области IFGP рецепторов человека и мыши, а также XFL молекул шпорцевой лягушки содержат отличные друг от друга комбинации ИГ-доменов всех пяти типов. Дополнительный тип ИГ-домена, обозначенный DI, обнаружен в двух молекулах XFL, но не встречается в FcR-подобных белках млекопитающих. Отличительной особенностью mIFGP2 является наличие С-концевого домена, относящегося к надсемейству скавенджер-рецепторов. Цитоплазматические районы IFGP и XFL трансмембранных рецепторов содержат разное количество и разные паттерны тирозин-основанных сигнальных мотивов, имеющих черты как активирующих (ITAM), так и ингибирующих (ITIM). Некоторые XFL молекулы имеют укороченные цитоплазматические районы, не содержащие сигнальных мотивов и особый тип трансмембранного района. Такие рецепторы, по-видимому, способны взаимодействовать со вспомогательными активирующими сигнальными субъединицами.
Полученные данные свидетельствуют о том, что у каждого из исследованных объектов {Homo sapiens, Mus musculus, Xenopus laevis) эволюция семейства шла видоспецифично. Так для XFL рецепторов характерна множественность доменов D3 типа, для IFGP человека - D5 типа. Количество генов FcR семейства у человека и мыши отличается в полтора раза (17 против 11). Поразительно, но среди десяти IFGP молекул человека и мыши нет ни одной со сходным набором внеклеточных ИГ-доменов. Не менее важно отметить, что некоторых из пар молекул FcR семейства (например, FcyRII и mIFGP4, или FcsRI и hlFGPl) не содержат общих структурных элементов. Таким образом, филогенетическая связь между этими заведомо родственными молекулами выявляется только при рассмотрении семейства в целом.
Очевидно, что основным механизмом эволюции семейства были дупликации, которые часто сопровождались внутри- и межгенными рекомбинациями, приводившими к потере и/или умножению разных доменов в дочерних копиях, а также к приобретению доменов, не относящихся к IgSF. Вполне вероятно, что различные домены предковых молекул могли иметь различные лиганд-связывающие свойства. Фиксация дочерних копий, отличавшихся комбинациями доменов, могла быть связана с преимуществами раздельной экспрессии вариантов, обладающих способностью связывать разные лиганды. Еще одним важным компонентом эволюции семейства были рекомбинации и мутации в экзонах, кодирующих трансмембранные и цитоплазматические области молекул. Инактивация различных тирозин-основаных мотивов в дочерних копиях могла приводить к возникновению молекул, обладающих разными сигнальными свойствами. Наконец, результатом дивергенции и/или потери экзонов, кодирующих трансмембранные и цитоплазматические области было появление секретируемых факторов, GPI-прикрепленных рецепторов, а также рецепторов, лишенных самостоятельной сигнальной функции, но обладающих способностью образовывать комплексы с активирующими субъединицами.
Представляет значительный интерес выяснение функциональной роли идентифицированных нами белков, в первую очередь - определение их лигандов. Данные, полученные в нашей лаборатории, говорят о том, что у человека все новые FcR-подобные гены, за исключением FCRL2, функционируют в иммунной системе. FCRL и IFGP1-IFGP5 экспрессируются преимущественно в В клетках. IFGP6 является специфическим маркером цитотоксических NK и Т лимфоцитов. Дальнейшие исследования этих генов имеют важное значение для понимания механизмов дифференциации лимфоцитов и рефляции гуморального и клеточного иммунитета.
Уникальное внутривидовое и межвидовое разнообразие членов FcR-семейства делает его интересной моделью для изучения механизмов возникновения и фиксации новых функций в иммунной системе. Классические лейкоцитарные Fc рецепторы связывают константные области иммуноглобулинов двух классов - IgG (FcyRI, FcyRII, FcyRIII) и IgE (FceRI). Вместе с тем, IgG и IgE возникли в результате произошедшей относительно недавно (после разделения линий млекопитающих и птиц) дупликации предкового IgY класса. Кроме того, принято считать, что необходимость наличия нескольких Fey рецепторов у млекопитающих связана с существованием нескольких подклассов IgG. Наиболее древние классы иммуноглобулинов IgM и IgA связываются рецепторами, которые в структурном отношении далеки от FcR. Вполне вероятно, что функция идентифицированных нами новых членов FcR-семейства не имеет отношения к взаимодействию с иммуноглобулинами. В пользу этого говорит как многообразие внеклеточных областей FCRL и IFGP молекул, так и наличие очень большой группы FcR-подобных генов у лягушки, имеющей только три класса иммуноглобулинов, один из которых представляет собой IgY, а два других являются гомологами IgM и IgA. Идентификация лигандов XFL рецепторов поможет прояснить вопрос о том, когда возникли и каким образом эволюционировали Fc-связывание и, соответственно, такие функции лейкоцитов, как антителозависимая цитотоксичность, антитело-опосредуемый фагоцитоз, гиперчувствительность немедленного типа и др.
Изучение FcR-подобных рецепторов шпорцевой лягушки представляет интерес еще в одном отношении. Во время метаморфоза иммунная система амфибий не реагирует на de novo продуцируемые белки, сохраняя при этом способность отвечать на внешние антигены. Механизмы такой регуляции остаются неясными, и их выяснение имело бы важнейшее фундаментальное и клиническое значение. Наши предварительные данные показывают, что часть генов XFL семейства избирательно экспрессируется во время метаморфоза. Учитывая тот факт, что XFL рецепторы содержит ITIM- и ITAM-подобные мотивы в цитоплазматических областях, их участие в регуляции иммунной системы во время метаморфоза лягушек представляется вполне вероятным.
Таким образом, результаты проведенной работы показывают, что FcR семейство представляет собой уникальный пример структурно гетерогенной и предположительно многофункциональной группы генов, возникшей в результате серии дупликаций и рекомбинаций из одного гена-предшественника. Дальнейшее изучение функций различных генов этого семейства представляет несомненный интерес для понимания механизмов регуляции и молекулярной эволюции специфического иммунитета.
Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Гусельников, Сергей Владимирович, 2003 год
1. Мазин А., Кузнеделов К., Краев А. и др. Методы молекулярной генетики и генной инженерии. Новосибирск: Наука, 1988. 247 с.ф 2. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984.479 с.
2. Alabyev В. Y., Guselnikov S. V., Najakshin А. М., Mechetina L. V., Taranin А. V. CD3epsilon homologues in the chondrostean fish Acipenser ruthenus // Immunogenetics. 2000. V. 51. P. 1012-1020.
3. Alberola-Ila J., Takaki S., Kerner J.D., Perlmutter R.M. Differential signaling by lymphocyte antigen receptors // Annu. Rev. Immunol. 1997. V. 15. P. 125-154.
4. Altevogt P., Heckl-Oestreicher G., Lang E., Kohl U., Kratzin H., Schirrmacher V. Murine Fc gamma receptor proteins: identification of a previously unrecognized molecule with a monoclonal antibody (12-15) // Eur. J. Immunol. 1988. V. 18. P. 677-683.
5. Anderson P., Caligiuri M., O'Brien C., Manley Т., Ritz J., Schlossman S. F. Fc gamma receptor type III (CD 16) is included in the zeta NK receptor complex expressed by human natural killer cells //Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990. V. 87. P. 2274-2288.
6. Barclay A. N., Brown M. H., Law S. K. A., McKnight A. J.,Tomlinson M. G., van der Merve P. A. The Leucocyte antigen factsbook the 2nd edition. London: Academic press. 1997.613 р.
7. Brooks D. G., Qiu W. Q., Luster A. D., Ravetch J. V. Structure and expression of human IgG FcRII(CD32). Functional heterogeneity is encoded by the alternatively spliced products• of multiple genes // J. Exp. Med. 1989. V. 170. P. 1369-1385.
8. Burge C., Karlin S. Prediction of complete gene structures in human genomic DNA // J. Mol. Biol. 1997. V. 268. P. 78-94.
9. Cantrell D. T-cell antigen receptor signal transduction pathways // Annu. Rev. Immunol. Л 1996. V. 14. P. 256-274.
10. Capel P. J., van de Winkel J. G., van den Herik-Oudijk I. E., Verbeek J. S. Heterogeneity of human IgG Fc receptors // Immunomethods. 1994. V. 4. P. 25-34.
11. Chacko G. W., Tridandapani S., Damen J. E., Liu L., Krystal G., Coggeshall К. M. Negative signaling in В lymphocytes induces tyrosine phosphorylation of the 145-kDa inositol polyphosphate 5-phosphatase, SHIP // J. Immunol. 1996. V. 157. P. 2234-2238.
12. Chomczynski P., Sacchi N. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinum thiocyanate-phenol-chloroform extraction // Anal. Biochem. 1987. V. 162. P. 156-159.
13. Clevers H., Alarcon В., Wileman Т., Terhorst C. The T cell receptor/CD3 complex: a dynamic protein ensemble // Annu. Rev. Immunol. 1988. V. 6. P. 629-663.
14. Cohen G. В., Ren R., Baltimore D. Modular binding domains in signal transduction proteins // Cell. 1995. V. 80. P. 237-248.
15. Coosemans V., Hadji-Azimi I. Partial characterization of different cell types found in the Xenopus laevis lymphoreticular tumor based on the presence or absence of surface immunoglobulins and Fc molecules // Dev. Сотр. Immunol. 1986. V. 10. P. 547-559.
16. Coosemans V., Hadji-Azimi I. Immunoglobulin Fc receptor molecules on Xenopus laevis splenocytes // Immunology. 1988. V. 65. P. 641-645.
17. Daeron M. Fc receptors, or the elective affinities of adhesion molecules // Immunol. Letters. 1991. V. 27. P. 175-182.
18. Daeron M. Fc receptor biology // Annu. Rev. of Immunol. 1997. V. 15. P. 203-234.
19. Dennis G. J., Kubagawa H., Cooper M. D. Paired Ig-like receptor homologs in birds and mammals share a common ancestor with mammalian Fc receptors // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. P. 13245-13250.
20. Dieffenbach C. W., Dveksler G. S. PCR primer: a laboratory manual. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1995. 714 p.
21. Dietzsch E., Osman N., McKenzie I. F., Garson О. M., Hogarth P. M. The human FCG1 gene encoding the high-affinity Fc gamma RI maps to chromosome lq21 // Immunogenetics. 1993. V. 38. P. 307-309.
22. Doolittle R. F. The multiplicity of domains in proteins // Annu. Rev. Biochem. 1995. V. 64. P. 287-314.
23. Eisenhaber В., Bork P. and Eisenhaber F. Sequence properties of GPI-anchored proteins near the omega site: constraints for the polypeptide biding site of the putative transamidase //Protein Eng. 1998. V. 11. P. 1155-1161.
24. Fanger N. A., Borges L., Cosman D. The leukocyte immunoglobulin-like receptors (LIRs): a new family of immune regulators // J. Leukoc. Biol. 1999. V. 66. P. 233-236.
25. Felsenstein J. PHYLIP. Phylogeny Inference Package. Version 3.6(alpha2). Distributed by the author. Department of Genetics. University of Washington. Seattle, WA. (2001)
26. Ferguson M. A., Williams A. F. Cell-surface anchoring of proteins via glycosyl-phosphatidylinositol structures // Annu. Rev. Biochem. 1988. V. 57. P. 285-320.
27. Gauen L. К. Т., Zhu Y., Letourneur F., Hu Q., Bolen J. В., Matis L. A., Klaushner R. D., Shaw A. S. Interactions of p59fyn and ZAP-70 with T-cell receptor activation motifs // Molecular and Cellular Biology. 1994. V. 14. P. 3729-3741.
28. Gavin A. L., Tan P. S., Hogarth P. M. Gain-of-function mutations in FcyRI of NOD mice: implications for the evolution of the Ig superfamily // EMBO J. 1998. V. 17. P. 38503859.
29. Gebe J. A., Llewellyn M., Hoggatt H., Aruffo A. Molecular cloning, genomic organization and cell-binding characteristics of mouse Spa. Immunology. 2000. V. 99. P. 78-86.
30. Guselnikov S. V., Bell A., Najakshin A. M., Robert J. and Taranin A.V. Signaling FcRg and TCRz subunit homologs in the amphibian Xenopus laevis // Dev. Сотр. Immunol. 2003. V. 27. P. 727-733.
31. Gustafson S., Proper J. A., Bowie E. J. W., Sommer S. S. Parameters affecting the yield of DNA from human blood // Anal. Bioch. 1986. V. 165. P. 294-299.
32. Hayman J. R., Ghaffari S. H., Lobb C. J. Heavy chain joining region segments of the channel catfish. Genomic organization and phylogenetic // J. Immunol. 1993. V. 151. P. 3587-3596.
33. Haynes L., Fuller L., McKinney E. C. Fc receptor for shark IgM // Dev. Сотр. Immunol. 1988. V. 12. P. 561-571.
34. Haynes L., McKinney E. C. Shark spontaneous cytotoxicity: characterization of the ^ regulatory cell // Dev. Сотр. Immunol. 1991. V. 15. P. 123-134.
35. Hubbard Т., Barker D., Birney E., Cameron G. et al. The Ensembl genome database project//Nucleic Acids Res. 2002. V. 30. P. 38-41.
36. Hughes A. L. Gene duplication and recombination in the evolution of mammalian Fc receptors // Mol. Evol. 1996. V. 43. P. 4-9.
37. Hulett M. D., Hogarth P. M. Molecular basis of Fc receptor function // Adv. Immunol.• 1994. V. 57. P. 1-26.
38. Hulett M. D., Osman N., McKenzie I. F., Hogarth P. M. Chimeric Fc receptors identify functional domains of the murine high affinity receptor for IgG // J. Immunol. 1991. V. 147. P. 1863-1868.
39. Hunter S., Indik Z. K., Kim M. K., Cauley M. D., Park J. G., Schreiber A. D. Inhibition of Fcgamma receptor-mediated phagocytosis by a nonphagocytic Fcgamma receptor // Blood. 1998. V. 91. P. 1762-1768.
40. Huppi K., Mock B. A., Hilgers J., Kochan J., Kinet J. P. Receptors for Fee and Fey are• linked on mouse chromosome 1 // J. Immunol. 1988. V. 141. P. 2807-2810.
41. Irving В. A., Chan A. C., Weiss A. Functional characterization of a signal transducing motif present in the T-cell antigen receptor zeta-chain // J. Exp. Med. 1993. V. 177. P. 1093-1103.
42. Kuby J. Immunology the 2nd edition. New York: W. H. Freeman and company. 1991. 660 p.
43. Kulczycki A. J., Webber J., Soares H. A., Onken M. D., Thompson J. A., Chaplin D. D., Loh D. Y., Tillinghast J. P. Genomic organization of mouse Fc gamma receptor genes //
44. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990. V. 87. P. 2856-2860.
45. Kurosaki Т., Ravetch J. V. A single amino acid in the glycosyl phosphatidylinositol attachment domain determines the membrane topology of Fc gamma RIII // Nature. 1989. V. 342. P. 805-807.
46. Kurosaki Т., Gander I., Ravetch J. V. A subunit common to an IgG Fc receptor and the T-cell receptor mediates assembly through different interactions // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991. V. 88. P. 3837-3841.
47. Kurosaki Т., Gander I., Wirthmueller U., Ravetch J. V. The beta subunit of the Fc epsilon RI is associated with the Fc gamma RIII on mast cells // J. Exp. Med. 1992. V. 175. P. 447-451.
48. Lanier L. L., Yu G., Phillips J. H. Co-association of CD3 zeta with a receptor (CD 16)for IgG Fc on human natural killer cells // Nature. 1989. V. 342. P. 803-805.
49. Lanier L. L. NK cell receptors. Annu. Rev. Immunol. 1998. V. 16. P. 359-393.
50. Lebecque S., de Bouteiller O., Arpin C., Bancheraeu J., Liu Y.-J. Germinal center founder cells display propensity for apoptosis before onset of somatic mutation // J. Exp. Med. 1997. V. 185. P. 563-571.
51. Le Coniat M., Kinet J. P., Berger R. The human genes for a- and y-subunits of the mast cell receptor for Ig E are located on human chromosome band lq23 // Immunogenetics.1990. V. 32. P. 183-186.
52. Lennon, G., Auffray C., Polymeropoulos M., Soares M. B. The IMAGE Consortium: an integrated molecular analysis of genomes and their expression // Genomics. 1996. Y. 33. P. 151-159.
53. Letourneur F., Klausner R. D. Activation of T cell by a tyrosine kinase activation ф domain in the cytoplasmic tail of CD3epsilon // Science. 1992. V. 255. P. 79-82.
54. Li W.-H. Molecular evolution. University of Texas: Health Science Center at Houston. 487 p.
55. Litman G. W., Berger L., Murphy K., Litman R., Hinds K., Erickson B. W. Immunoglobulin VH gene structure and diversity in Heterodontus, a phylogenetically primitive shark// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985. V. P. 2082-2086.
56. Lynch R. G., Sandor M., Waldschmidt T. J. et al. Lymphocyte Fc receptors: expression, regulation and function // Mol. Immunol. 1990. V. 27. P. 1167 1179.
57. MacLennan I. C. Germinal centers // Annu. Rev. Immunol. 1994. V. 12. P. 117- 139.
58. Malissen В., Schmitt-Verhulst A. M. Transmembrane signalling through the T-cell-receptor-CD3 complex// Curr. Opin. Immunol. 1993. V. 5. P. 324-333.
59. Cell Genetics. 1998. V. 82. P. 71-74.
60. Martoglio В., Dobberstein B. Signal sequences: more than just greasy peptides // Trends Cell. Biol. 1998. V. 8. P. 410-415.
61. Mechetina L. V., Najakshin A. M., Alabyev B. Y., Chikaev N. A., Taranin A. V. Identification of CD 16-2, a novel mouse receptor homologous to CD16/Fc gamma RIII // Immunogenetics. 2002. V. 54. P. 463-468.
62. Milanesi L., D'Angelo D. and Rogozin I. B. GeneBuilder: interactive in silico prediction # of gene structure // Bioinformatics. 1999. V. 15. P. 612-621.
63. Miller S. A., Dykas D. D., Polesky H. F. A simple salting out procedure for extracting DNA from human nucleated cells //Nucl. Acids Res. 1988. V. 16. P. 1215-1220.
64. Moretta A., Bottino C., Vitale M., Pende D., Cantoni C., Mingari M.C., Biassoni R., Moretta L. Activating receptors and coreceptors involved in human natural killer cellф mediated cytolysis // Annu. Rev. Immunol. 2001. V. 19. P. 197-223.
65. Morgenstern B. DIALIGN 2: improvement of the segment-to-segment approach to multiple sequence alignment // Bioinformatics. 1999. V. 15. P. 211 218.
66. Moseley W. S., Seldin M. F. Definition of mouse chromosome 1 and 3 gene linkage groups that are conserved on human chromosome 1: evidence that a conserved linkage group spans the centromere of human chromosome 1 // Genomics. 1989. V. 5. P. 899-905.
67. Mostov К. E. Transepithelial transport of immunoglobulins // Annu. Rev. Immunol. 1994. V. 12. P. 63-72.
68. Muta Т., Kurosaki Т., Misulovin Z., Sanchez M., Nussenzweig M. C., Ravetch J.V. A 13-amino-acid motif in the cytoplasmic domain of Fc gamma RIIB modulates B-cell receptor signalling //Nature. 1994. V. 368. P. 70-73.
69. Nielsen H., Engelbrecht J., Brunak S., von Heijne G. Identification of prokaryotic and eukaryotic signal peptides and prediction of their cleavage sites // Protein Eng. 1997. V. 10. P. 1-6.
70. Nosjean O., Briolay A., Roux B. Mammalian GPI protein: sorting, membrane residence and functions // Biochimica et Biophisica Acta. 1997. V. 1331. P. 153-186.
71. Oakey R. J., Howard T. A., Hogarth P. M., Tani K., Seldin M. F. Chromosomal mapping of the high affinity Fc gamma receptor gene // Immunogenetics. 1992. V. 35. P.• 279-282.
72. Osman N., Kozak C. A., McKenzie I. F., Hogarth P. M. Structure and mapping of the gene encoding mouse high affinity Fc gamma RI and chromosomal location of the human Fc gamma RI gene // J. Immunol. 1992. V. 148. P. 1570-1575.
73. Pang J., Taylor G. R., Munroe D. G., Ishaque A., Fung-Leung W. P., Lau C. Y., Liu F. Т., Zhou L. Characterization of the gene for the human high affinity IgE receptor (Fc epsilon RI) alpha-chain//J. Immunol. 1993. V. 151. P. 6166-6174.
74. Pearson W. R. Rapid and sensitive sequence comparison with FASTP and FASTA // ф Methods Enzymol. 1990. V. 183. P. 63-98.
75. Pelesh S. L. Networking with protein kinases // Current Biology. 1993. V. 3. P. 513-520.
76. Peltz G. A., Grundy H. O., Lebo R. V., Yssel H., Barsh G. S., Moore K. W. Human Fc gamma RIII: cloning, expression, and identification of the chromosomal locus of two Fc receptors for IgG //Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. V. 86. P. 1013-1017.
77. Qiu W. Q., de Bruin D., Brownstein В. H., Pearse R., Ravetch J. V. Organization of the human and mouse low-affinity Fc gamma R genes: duplication and recombination // Science. 1990. V. 248. P. 732-735.
78. Ra C., Jouvin M. H., Blank U., Kinet J. P. A macrophage Fc gamma receptor and the mast cell receptor for IgE share an identical subunit//Nature. 1989. V. 341. P. 752-754.
79. Ravetch J. V., Luster A. D., Weinshank R., Kochan J., Pavlovec A., Portnoy D. A., Hulmes J., Pan Y. C., Unkeless J. C. Structural heterogeneity and functional domains of murine immunoglobulin G Fc receptors // Science. 1986. V. 234. P. 718-725.
80. Ravetch J. V., Clynes R. A. Divergent roles for Fc receptors and complement in vivo // Annu. Rev. Immunology. 1998. V. 16. P. 421-432.
81. Ravetch J., Lanier L. L. Immune inhibitory receptors // Science. 2000. V. 290 P. 84-96.
82. Ravetch J. V., Kinet J.-P. Fc receptors // Annu. Rev. Immunol. 1991. V. 9. P. 457 492.
83. Reth M. Antigen receptors on В lymphocytes // Annu. Rev. Immunol. 1992. V. 10. P. 97-121.
84. Reynaud C. A., Bertocci В., Dahan A., Weill J. C. Formation of the chicken B-cell repertoire: ontogenesis, regulation of Ig gene rearrangement, and diversification by gene conversion //Adv. Immunol. 1994. V. 57. P. 353-378.
85. Roitt I., Brostoff J., Male D. Immunology the 3rd edition. London: Mosby, 1993.
86. Rudd С. T. Adaptors and molecular scaffolds in immune cell signaling // Cell. 1999. V.96. P. 5-8.
87. Sagawa K., Kimura Т., Swieter M., Siraganian R. P. The protein-tyrosine phosphatase SHP-2 associates with tyrosine-phosphorylated adhesion molecule PECAM-1 (CD31) // J. Biol. Chem. 1997. V. 272. P. 31086-31091.
88. Schwager J., Burckert N., Courtet M., Du Pasquier L. Genetic basis of the antibody repertoire in Xenopus: analysis of the Vh diversity//EMB О J. 1989. V. 8. P. 2989-3001.
89. Sekizawa A., Fujii Т., Tochinai S. Membrane receptors on Xenopus macrophages for two classes of immunoglobulins (IgM and IgY) and the third complement component (C3) // J. Immunol. 1984. V. 133. P. 1431-1435.
90. Simmons D., Seed B. The Fc gamma receptor of natural killer cells is a phospholipid-linked membrane protein // Nature. 1988. V. 333. P. 568-570.
91. Sinclair N. R. Immunoreceptor tyrosin-based inhibitory motifs on activating molecules // Crit. Rev. Immunol. 2000. V. 20. P. 82-102.
92. Smith, R. F., Wiese B. A., Wojzynski M. K., Davison D. В., Worley К. С. В CM Search Launcher An Integrated Interface to Molecular Biology Data Base Search and Analysis Services Available on the World Wide Web // Genome Res. 1996. V. 6. P. 454462.
93. Smith D. K., Xue H. Sequence profiles of immunoglobulin and immunoglobulin-like domains // J. Mol. Biol. 1997. V. 274. P. 530-545.
94. Strimmer K., von Haeseler A. Quartet puzzling:A quartet maximum likelihood method for reconstructing tree topologies // Mol. Biol. Evol. 1996. V. 13. P. 964-969.
95. Su K., Wu J., Edberg J. C., McKenzie S. E., Kimberly R. P. Genomic organization of classical human low-affinity Fcgamma receptor genes // Genes Immun. 2002. Suppl. 1. P. 51-56.
96. Swofford D. L. PAUP*. Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*and Other Methods). Version 4. Sinauer Associates, Massachusetts. 1999.
97. Tamm A., Schmidt R. E. IgG binding sites on human Fc gamma receptors. Int. Rev. Immunol. 1997. V. 16. P. 57-85.
98. Taylor L. S., Paul S. P., McVicar D. W. Paired inhibitory and activating receptor signals // Rev. Immunogenet. 2000. V. 2. P. 204-211.
99. Teichmann S. A., Chothia C. Immunoglobulin superfamily protein in Caenorhabditis elegans // J. Mol. Biol. 2000. V. 296. P. 1367-1383.
100. Thanaraj T. A. and Robinson A. J. Prediction of exact boundaries of exons // Brief Bioinform. 2000. V. 1. P. 343-356.
101. Tymowska J. A comparative study of the karyotypes of eight Xenopus species and subspecies possessing a 36-chromosome complement // Cytogenet. Cell Genet. 1977. V. 18. P. 165-182.
102. Thomas M. L. The leukocyte common antigen family // Annu. Rev. Immunol. 1989. V. 7. P. 339-369.
103. Tomlinson M. G., Lin J., Weiss A. Lymphocyte with a complex: adapter protein in antigen receptor signaling // Immunol, today. 2000. V. 21. P. 584-591.
104. Tung W.L., Chow K.-C. A modified medium for efficient electrotransformation of E.coli // Trends In Genetics. 1995. V. 11. P. 128-129.
105. Turtinen L. W. and Juran B. D. Protein salting-out method applied to genomic DNA Isolation from fish whole blood // BioTechniqes. 1998. V. 24. P. 238-239.
106. Unkeless J. C., Fleit H., Mellman I. S. Structural Aspects and Heterogeneity of Immunoglobulin Fc Receptors //Adv. Immunol. 1981. V. 31. P. 247-270.
107. Vivier Е., Daeron М. Immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif // Immunology today. 1997. V. 18. P. 286-291.
108. Vuly F., Vivier E. Conservation of structural features reveals the existence of large family of inhibitory cell surface receptors and noninhibitory / activatory counterparts // J. of Immunol. 1997. V. 159. P. 2075-2077.
109. Williams A. F., Barclay A. N. The immunoglobulin superfamily domains for cell surface recognition// Annu. Rev. Immunol. 1988. V. 6. P. 381-405.
110. Wilson M. J., Torkar M., Haude A., Milne S., Jones Т., Sheer D., Beck S., Trowsdale J. Plasticity in the organization and sequences of human KIR/ILT gene families // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. P. 4778-4783.
111. Winkel J. G. J., Capel P. J. A. Human IgG Fc Receptors. Germany: Springer-Verlag. 1996. 241 p.
112. Ye Z. S., Kinet J. P., Paul W. E. Structure of the gene for the alpha-chain of the mouse ® high affinity receptor for IgE (Fc epsilon RI) // J. Immunol. 1992. V. 149. P. 897-900.
113. Zharkikh A. A., Rzhetsky A. Yu., Morosov P. S., Sitnikova T. L., Krushkal J. S. VOSTORG: a package of microcomputer programs for sequence analysis and construction of phylogenetic trees // Gene. 1991. V. 101. P. 251-254.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.