免疫球蛋白重链恒定区 MU

免疫球蛋白（Ig）是 B 细胞的抗原识别分子。Ig 分子由通过二硫键连接的 2 条相同的重链和 2 条相同的轻链（参见147200 ）组成，因此每条重链连接到一条轻链，两条重链连接在一起。每个 Ig 重链都有一个包含抗原结合位点的 N 端可变（V）区和一个由单个 C 区基因编码的 C 端恒定（C）区，它决定抗体的同种型并提供效应子或信号功能。重链 V 区由 3 种基因中的每一种编码：V 基因（见147070）、连接（J）基因（见147010）和多样性（D）基因（见146910）。C 区基因聚集在 14 号染色体重链基因座内 V 区基因的下游。IGHM 基因编码 mu 重链的 C 区，它定义了 IgM 同种型。幼稚 B 细胞在其表面表达跨膜形式的 IgM 和 IgD（参见 IGHD；147170 ）。在抗体反应期间，激活的 B 细胞可以通过称为同种型转换的体细胞重组过程转换到单个下游重链 C 区基因的表达。此外，可通过重链 C 区序列的替代 RNA 加工产生充当抗体的分泌型 Ig 形式。尽管所有 Ig 同种型的膜形式都是单体，但分泌的 IgM 在血浆中形成五聚体，偶尔也形成六聚体（Janeway 等人总结，2005）。

▼ 克隆与表达

弗里德兰德等人（1990）报道了人 IgM 重链膜形式的完整核苷酸序列。

▼ 测绘

兔子等人（1981）证明 mu 常数（C）区的基因包含 4 个由短插入序列隔开的结构域。他们还表明，C（mu）和 C（δ）（IGHD; 147170 ）基因密切相关，C（δ）基因位于 C（mu）下游约 5 kb 处。一个克隆包含 mu 基因的 3 素数部分和 δ 基因的 5 素数部分。

埃里克森等人（1982）表明，在 Burkitt 肿瘤细胞系中，14q+ 染色体保留了编码免疫球蛋白重链恒定区的基因，而编码所有或部分可变区的基因易位至 8q-染色体。这表明与着丝粒相关的方向是中心-IGHC-IGHV-ter。

勒弗朗克等人（1982）通过 Southern 分析表明，单个 BamHI 条带与 C（mu）探针杂交。这组工人和其他使用不同酶的人发现了相同的情况（Lefranc，1991）。

瓦布尔等人（1980）发现在小鼠中，IgM 和 IgD 均由仅包含一条小鼠 12 号染色体的混合仓鼠-小鼠亚克隆表达。

▼ 基因结构

刘等人（2005）分析了 333 个 Ig 基因的推定启动子区域（PPR）以确定它们的 CpG 岛含量。CpG 岛是大约 200 bp 富含 CpG 二核苷酸的区域，这些二核苷酸通常与管家基因相关。刘等人（2005）注意到IGK轻链基因位于2号染色体的正负链上，IGH重链基因仅位于14号染色体负链上，IGL轻链基因仅位于染色体正链上22. 他们发现没有一个连接区域的基因在其 PPR 中具有 CpG 岛。虽然 IGKC（ 147200 ）和 11 个 IGHC 恒定区基因中有 6 个具有 CpG 岛，但 7 个 IGLC（IGLC1; 147220）恒定区基因具有 CpG 岛。在 Ig 可变区基因中，14 号染色体上的重链基因的 CpG 岛频率略高于 2 号和 22 号染色体上的轻链基因。与 22 号染色体上的非 Ig 基因相比，富含 CpG 的染色体， Ig 基因具有 CpG 岛的可能性显着降低，而具有较低密度 CpG 岛的可能性显着增加。刘等人（2005）得出结论，人类和小鼠 Ig 基因的 PPRs 中 CpG 岛的出现是非随机和非中性的。

▼ 基因功能

等位基因排斥确保每个 B 细胞 Ig 基因的单等位基因表达，以维持单一受体特异性。Mostoslavsky 等人使用 FISH 分析小鼠脾细胞中的 DNA 复制时间（2001）表明 IGKC（ 147200 ）、IGKV（ 146980 ）和 IGHM 以及 TCRB（参见186930 ）异步复制，表现为单（复制前）和双（复制后）杂交信号的高频率在间期核的基因座中，以类似于 X 染色体失活过程的方式。莫斯托斯拉夫斯基等人（2001）得出结论，单等位基因失活不是 X 染色体独有的，但也可以以区域方式发生在常染色体上。他们指出，异步复制也发生在嗅觉受体（参见 OR2H3，600578 ）、IL2（147680）和 IL4（147780）的基因座上。

斯科克等人（2001）使用 FISH 分析和多色荧光显微镜来证明，在成熟 B 细胞激活后，单个内源性 IGHM 等位基因以及 3 个 IGL（参见147220）等位基因被募集到含有 Ikaros（ 603023 ）的着丝粒异染色质，一种蛋白质B 和 T 淋巴细胞发育所必需的，并与特定靶基因的沉默有关，而其他 IGHM 和 IGK 等位基因位于远离着丝粒异染色质的地方。斯科克等人（2001）得出结论，表观遗传因素可能在维持正常 B 细胞中 Ig 的单等位基因表达中起作用。

▼ 分子遗传学

耶尔等人（1996）研究了 2 个在 B 细胞发育中存在常染色体隐性遗传缺陷的家族，导致无丙种球蛋白血症（AGM1; 601495 ）。两个家庭都是近亲；1 在 3 个相关的兄弟姐妹中包含 3 名受影响的男性和 1 名受影响的女性。第二个包含受影响的兄弟姐妹。在这些家族的 IGHM 基因中鉴定出四种不同的突变。在 1 个家族中，有一个 75 至 100 kb 的纯合缺失，包括 D 区基因、J 区基因和 mu 恒定区基因（ 147020.0001 ）。在第二个家族中，在 mu 重链基因（ 147020.0002 ）的可变剪接位点存在纯合碱基对替换）。这种突变会抑制mu链的膜形式的产生并产生分泌形式的氨基酸取代。Yel 等人的另一名患者是一名男性，其母亲为韩国人，父亲为白人，最初被认为患有 X 连锁无丙种球蛋白血症（ 300755 ）（1996）发现mu 链 C 端免疫球蛋白结构域中链内二硫键所需的不变半胱氨酸（ 147020.0003 ）处的氨基酸取代的复合杂合性；并且，在另一条染色体上，包括免疫球蛋白基因座的大缺失。结果被解释为表明完整的膜结合 mu 链对于 B 细胞发育至关重要，并且基因中的缺陷可导致无丙种球蛋白血症。

在随后的一篇论文中，同一组（Lopez Granados 等人，2002 年）表示使用的 IGHM 序列与Yel 等人的论文中使用的不同（1996 年）。因为免疫球蛋白的可变区长度不同，所以密码子分配基于将mu重链的CH1结构域的第一个密码子指定为第一个密码子。洛佩兹格拉纳多斯等人（2002）在 9 个无丙种球蛋白血症 1 家族的受影响成员中鉴定了 IGHM 基因的不同突变（参见，例如，147020.0004和147020.0005 ）。其中两个突变是大缺失，在 IGHM 基因座处去除了超过 40 kb 的 DNA。六个家族携带相同的剪接位点突变（147020.0002）存在于不同的单倍型上，表明存在突变热点。与 X 连锁无丙种球蛋白血症患者（ 300755 ）相比，具有 IGHM 突变的患者发病更早，并发症也更多。洛佩兹格拉纳多斯等人（2002）得出结论，20% 到 30% 的 B 细胞发育常染色体隐性遗传缺陷患者的 IGHM 基因发生突变。

▼ 细胞遗传学

大约 60% 的 DCLRE1C（ 605988 ）和 IGHM 基因缺陷涉及严重缺失，而大约 6% 的 BTK 基因（ 300300 ）缺陷涉及。范泽尔姆等人（2008）比较了涉及 DCLRE1C、IGHM 和 BTK 的总体缺失断点，以确定这些总体缺失频率差异背后的机制。他们的分析表明，总体缺失涉及转座因子或大同源区域，而不是重组基序。范泽尔姆等人（2008）假设基因的转座因子含量与其总缺失频率有关。

▼ 动物模型

在小鼠中，基因靶向是使用胚胎干细胞完成的，但在其他物种中仅通过使用原代体细胞然后进行胚胎克隆才能成功。与胚胎干细胞相比，体细胞中的基因靶向是一个挑战。因此，报道的成功很少，没有一个包括靶向转录沉默基因或双重靶向以产生纯合子。黑岩等人（2004）报道了一种广泛适用且快速的方法，用于在牛中产生多个基因靶向事件。他们报告了其用于原代成纤维细胞的用途，用于敲除沉默基因的两个等位基因，即编码免疫球蛋白-mu（IGHM）的牛基因，产生杂合子和纯合子敲除小牛。他们还对在同一基因系中编码牛朊病毒蛋白（PRNP; 176640 ）的成纤维细胞中具有活性的基因的两个等位基因进行连续敲除靶向，以产生双纯合敲除胎儿。他们使用的顺序基因靶向系统减轻了复杂基因修饰对种系传递的需求。

刘易斯等人（2009）产生了缺乏 C1qa（ 120550 ）和/或血清 IgM 以及 Ldlr（ 606945 ）的小鼠，并在低脂和高脂半合成饮食中研究了它们。在这两种饮食中，血清 IgM/Ldlr -/- 小鼠的面部和主动脉根部动脉粥样硬化病变明显更大，更复杂，胆固醇晶体形成加速，主动脉根部病变中平滑肌含量增加。TUNEL 分析显示 C1qa/Ldlr -/- 和血清 IgM/Ldlr -/- 小鼠的细胞凋亡增加。在缺乏 IgM 而不是 C1q 的小鼠中，总体损伤更大，这表明 IgM 保护机制部分孤立于经典补体途径激活和凋亡细胞清除。刘易斯等人（2009）得出的结论是，IgM 抗体在预防动脉粥样硬化方面起着核心作用。

▼ 等位基因变体（ 5个精选示例）：

.0001 AγGLOBULINEMIA 1
IGHM，75 KB 删除
在一个土耳其血统的家庭中，Yel 等人（1996）观察到一个兄弟姐妹的表亲父母患有低丙种球蛋白血症-1（AGM1; 601495 ），原因是涉及 D 区基因、J 区基因和 IGHM 的 75 至 100 kb 缺失的纯合性mu恒定区基因。

在后续论文中，Lopez Granados 等人（2002）指出，土耳其家族是 IGHM 基因 75-kb 缺失的纯合子。

.0002 AγGLOBULINEMIA 1
伊格姆，IVS4AS，乔治亚州，-1
在居住在阿巴拉契亚的苏格兰-爱尔兰血统的近亲家庭中，Yel 等人（1996）观察到 3 名男性和 1 名女性患有常染色体隐性遗传无丙种球蛋白血症-1（ 601495 ）的 3 名相关兄弟姐妹。发现受影响的个体是 IGHM 基因中 1831G-A 转变的纯合子（根据Friedlander 等人的编号系统（1990））。该点突变位于用于产生膜的选择性剪接供体位点的-1 位置，而不是分泌性 mu 转录物。这个关键位点的突变预计会产生 3 种影响。首先，这种变化会导致 mu 链分泌形式中的甘氨酸被丝氨酸取代。其次，在 mu 链的膜形式中，带正电的赖氨酸将取代野生型带负电的谷氨酸。最后，由于选择性剪接供体位点与共有剪接供体序列的同源性较弱，预期在-1位置失去共有 G 会显着降低该位点的有效剪接，导致膜缺失mu 重链的形式。

在后续论文中，Lopez Granados 等人（2002）指出，这种突变发生在外显子 4 的密码子 433。另外 5 个患有无丙种球蛋白血症 1 的家族被发现携带剪接位点突变。单倍型分析显示不同的单倍型，表明存在突变热点。受影响的家庭来自瑞典、西班牙和意大利。

.0003 AγGLOBULINEMIA 1
IGHM，CYS412GLY
Yel 等人的儿子患有常染色体隐性遗传无丙种球蛋白血症（ 601495 ），最初被认为患有 X 连锁无丙种球蛋白血症（ 300755 ），其母亲为韩国母亲和白人父亲（1996）发现了涉及 IGHM 基因座的突变的复合杂合性。在一条染色体上，核苷酸 1768 处的 G 到 T 转换导致突变链 C 末端免疫球蛋白结构域中密码子 536 处的野生型半胱氨酸被甘氨酸取代。该位点的半胱氨酸是参与链内二硫键的 3 元半胱氨酸，这是所有免疫球蛋白结构域的特征。预计这种突变会导致膜和分泌的μ链的不稳定形式。另一条染色体被发现有一个大的缺失（大于 260 kb），包括免疫球蛋白基因座。

洛佩兹格拉纳多斯等人（2002）将此突变称为 CYS412GLY。

.0004 AγGLOBULINEMIA 1
IGHM，2-BP DEL，AA
Lopez Granados 等人在 2 个患有 1 型丙种球蛋白血症（ 601495 ）的西班牙家庭的受影响成员中（2002）鉴定了 IGHM 基因外显子 2 的密码子 168 处的纯合 2-bp 缺失（AA）。这种突变导致移码和过早终止。单倍型分析表明有共同的祖先。

.0005 AγGLOBULINEMIA 1
IGHM，TRP258TER
在一名患有 aγglobulinemia-1（ 601495 ）的阿根廷女孩中， Lopez Granados 等人（2002）鉴定了 IGHM 基因外显子 3 中的杂合 G 到 A 转换，导致父系衍生的等位基因上的 trp258 到 ter（W258X）取代。确定母体等位基因在 IGHM 基因座处有缺失。