2024年5月29日,波士顿儿童医院的研究人员在 Nature 期刊发表了题为Molecular basis for differential Igk versus Igh V(D)J joining mechanisms的文章。
在发育中的 B 细胞中,V(D)J 重组将 Igh 和 Igk 基因座上的数百个基因片段组装成编码 IgH 和 Igκ 可变区的外显子。V、D和J基因片段的两侧是保守的重组信号序列(RSS),其目标是RAG内切酶。RAG 在基于 JH-RSS 的重组中心 (RC) 内捕获 JH-RSS 后,协调 Igh V(D)J 重组。JH-RSS 定向可使 RAG 扫描上游含 D 和 VH 的染色质,这些染色质通过粘合素介导的环挤压以线性方式呈现。在 Igh 扫描过程中,RAG 只稳健地利用 D-RSS 或与 JH-RSS 呈趋同(缺失)取向的 VH-RSS。然而,对于 Vκ 到 Jκ 的连接,RAG 利用的是来自缺失方向和反转方向簇的 Vκ-RSS8 ,这与线性扫描不一致。
该研究描述了 Vκ 到 Jκ 连接机制的特征。Igk 会发生强烈的初级和次级重排,这就给扫描测定带来了困难。因此,研究人员对细胞进行了设计,使其只发生初级 Vκ 到 Jκ 的重排,并发现从初级 Jκ-RC 开始的 RAG 扫描仅在 CTCF 位点的 Sis 元件上游8kb 处终止。Sis和Jκ-RC几乎不与Vκ基因座相互作用,而Sis上游4kb处基于CTCF位点的Cer元件则与基因座上的各种环路挤压障碍相互作用。与 VH 基因座反转相似,DJH 基因座反转削弱了 VH 到 DJH 的连接;而 Vκ 基因座或 Jκ 基因座反转则允许 Vκ 到 Jκ 的连接。这些实验共同表明,环路挤压使 Vκ 片段靠近 Cer,从而被基于 RC 的 RAG 短程扩散介导的捕获。为了确定 Igk 与 Igh 中扩散性 V(D)J 重组的关键机制要素,研究人员检测了由定向染色体易位产生的杂交 Igh-Igk 基因座中的 Vκ 对 JH 和 D 对 Jκ 重排,并确定了非常强的 Vκ 和 Jκ RSS。事实上,与 Igh-RSS 相比,杂交或正常 Igk 和 Igh 基因座的 RSS 置换证实了 Igk-RSS 促进强健的扩散连接的能力。研究人员认为,Igk进化出了强大的RSS来介导Vκ到Jκ的扩散连接,而Igh则进化出了较弱的RSS,这是通过RAG扫描阻碍来调节VH连接所必需的。