В кластере генов IGH присутствует несколько С-генов, экспрессируемых в определенной последовательности в комбинации с одним и тем же V-геном благодаря особому механизму переключения (рис. 3.18). Это служит молекулярной основой изотипического разнообразия иммуноглобулинов и последовательной смены их классов при активации и антигензависимой дифференцировке В-лимфоцитов.
Последовательность расположения С-генов в кластере !СНтакова (см. рис. 3.18):
  • у мышей — Сц, С5, Су3, Су1, Cy2b, Cy2a, Ce, Са;
  • у человека — Сц, С5, Су3, Су1, Са1, Су2, Су4, Ce, Са2.

У человека между Су1 и Са1 расположен псевдоген, гомологичный Се. С учетом этого можно предположить, что расположение и набор С-генов у


Рис. 3.18. Локализация константных генов иммуноглобулинов на хромосоме и роль цитокинов в переключении на конкретные изотипы


человека отражает последствия дупликации (Су3, Су1, уСе, Сa1 и Су2, Су4, Се, Сa2 представляют гомологичные наборы генов).
В наивных В-клетках при экспрессии генов кластера IGH информация считывается с генов IGHV, IGHCM и IGHCD. В результате сплайсинга из мРНК удаляется интрон, расположенный между генами V и Cp и формируется мРНК, кодирующая p-цепь, или удаляются упомянутый интрон и участок, кодирующий p-цепь, и формируется мРНК, кодирующая 5-цепь. В конечном счете одновременно синтезируются IgM и IgD, одновременно экспрессируемые на поверхности наивной зрелой В-клетки.
Переключение изотипов Н-цепей запускается в процессе иммунного ответа. Для этого необходимо взаимодействие с Т-клетками, реализуемое через молекулы CD40 и CD154, а также при помощи цитокинов. Основную роль в переключении играет последовательность S (от switch — переключение), расположенная после V-гена и перед каждым С-геном, кроме C5. S-последовательность имеет состав — GAGCT или GGGGGT. Переключению предшествует ее полимеризация (до 150 повторов). Одновременно происходит реорганизация хроматина с повышением доступности для ферментов участков, вовлекаемых в переключение. Происходит сближение полимерных участков S и формируется петля, в которую попадают С-гены, расположенные между V-геном и «избранным» для экспрессии С-геном. Полимеризация S-сайтов делает их чувствительными к ДНКазе (эндонуклеазе) осуществляющей двунитевые разрывы. Свободные концы сближаемых участков немедленно воссоединяются. Важно отметить, что разные С-гены соединяются с одним и тем же V-геном — единственным, присутствующим в данной В-клетке, т.е. специфичность антител разных классов, продуцируемых данной клеткой, не изменяется. Процесс переключения изотипов проиллюстрирован на рис. 3.19.
Обычно переключение — необратимый процесс, поскольку при этом происходит утрата материала, попадающего в вырезаемую петлю. Есть единичные данные об обратимости переключения, что позволяет допустить существование альтернативных механизмов переключения без утраты промежуточных генов. Так, считают, что может формироваться транскрипт,

Рис. 3.19. Молекулярно-генетические основы переключения изотипов


содержащий продукт сразу нескольких С-генов, при этом последовательности, кодирующие «ненужные» С-гены, удаляются процессингом.
Для переключения необходимо действие цитокинов, секретируемых в основном Т-хелперами. Именно поэтому переключение изотипов происходит преимущественно при Т-зависимом иммунном ответе. На схеме (ж. рис. 3.18) отражено дифференцированное действие цитокинов при переключении на различные изотипы иммуноглобулинов. Особенно четко роль цитокинов в переключении изотипов показана для иммуноглобулинов мыши. Известно, что IL-4 обеспечивает переключение на IgG1 и (особенно специфично) на IgE, а IFNy — на IgG2a (c меньшей определенностью — на IgG3). Еще один цитокин — трансформирующий фактор роста в (TGFP) — способствует переключению на IgA и, вероятно, на IgG2b. У человека подобные закономерности проявляются менее четко, хотя не вызывает сомнений роль IL-4 в переключении на IgE. Проявление действия цитокинов на посттранскрипционном уровне будет рассмотрено ниже.