免疫系生理学

リンパ球の多様性

特定の免疫システム（言い換えれば、すべてのリンパ球の合計）は、自然や科学が考案したほぼすべての複雑な分子を認識することができます。この驚くべき能力は、Bリンパ球とTリンパ球によって生成される何兆もの異なる抗原受容体に起因します。各リンパ球は独自の特定の受容体を生成します。受容体は構造的に組織化されているため、異なる抗原に応答します。細胞が認識する抗原に遭遇した後、細胞は刺激されて増殖し、その特定の受容体を持つリンパ球の集団が増加します。

侵入する分子に常に反応する準備ができている受容体の信じられないほどの多様性が体にあるのはなぜですか？これを理解するには、遺伝子とタンパク質の簡単なレビューが役立ちます。抗原受容体分子は、いくつかのポリペプチド鎖（すなわち、ペプチド結合として知られている化学結合によって結合されたアミノ酸の鎖）で構成されるタンパク質です。特定のポリペプチド鎖を形成するためにアミノ酸が組み立てられる配列は、遺伝子と呼ばれるDNAの個別の領域によって指定されます。しかし、すべての抗原受容体のすべてのポリペプチド領域が異なる遺伝子によってコード化されている場合、人間のゲノム（細胞の染色体上で運ばれるDNAにコード化されたすべての遺伝情報）は、これらの免疫だけをコード化するために何兆もの遺伝子を費やす必要がありますシステムタンパク質。ヒトのゲノム全体には約25,000の遺伝子が含まれているため、特定の抗原受容体コンポーネントごとに遺伝子を継承することはできません。代わりに、限られた数の遺伝子から非常に多様な受容体を生成するメカニズムが存在します。

受け継がれているのは、各タイプのポリペプチド鎖の遺伝子セグメントのプールです。各リンパ球が成熟すると、これらの遺伝子セグメントがつなぎ合わされて、特定の抗原受容体を構成する各ポリペプチドに対して1つの遺伝子が形成されます。代替遺伝子セグメントのこの再配置は、完全ではないが主にランダムに発生するため、膨大な数の組み合わせが生じる可能性があります。追加の多様性は、遺伝子セグメントの不正確な組換え（接合多様化と呼ばれるプロセス）によって生成され、それによって遺伝子セグメントの末端を短縮または延長することができます。幹細胞から生成されたリンパ球が最初に機能するようになる段階で遺伝的再構成が起こり、成熟した各リンパ球は1種類の受容体しか作ることができません。したがって、わずか数百の遺伝子のプールから、無制限の多様な抗原受容体を作成できます。

さらに他のメカニズムが受容体の多様性に貢献しています。上記の簡略化された用語で概説されているメカニズムに重ね合わされているのが、体細胞変異と呼ばれる別のプロセスです。変異は、細胞分裂の過程でDNAに小さな変化が自然に発生することです。生殖細胞（卵子と精子）ではなく、体細胞（ギリシャ体細胞とは「体」を意味します）で起こる場合、体細胞と呼ばれます。体細胞変異はあらゆる体細胞で偶然の出来事である可能性がありますが、リンパ球の抗原受容体をコードするDNAで定期的に発生します。したがって、リンパ球が抗原によって刺激されて分裂すると、その抗原受容体の新しいバリアントがその子孫細胞に存在する可能性があり、これらのバリアントのいくつかは、元の刺激の原因となった抗原により優れた適合を提供します。