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免疫球蛋白(或抗体分子)是由B细胞特异性产生的介导体液免疫的重要效应分子。在B细胞发育过程中,抗体基因需要进过复杂的调控和加工,才能产生功能性的抗体分子。在未成熟的B细胞中,通过抗体重轻链可变区基因的V(D)J重排,产生完整的抗体基因并建立抗体库的多样性;而在未成熟的B细胞和初始B细胞(na(i)ve B)中,在抗原刺激激活B细胞之前,抗体分子以膜蛋白形式表达在细胞的表面。膜型抗体以IgM类别为主,IgD也有一定的表达,主要发挥信号转导的功能。在抗原的诱导下,B细胞会被激活,抗体也由膜型转换为分泌型分泌到体液中介导体液免疫应答。这个抗体膜型与分泌型的转换过程是由RNA结合蛋白调控的RNA选择性加工(包括选择性剪接和选择性加尾两个机制)来决定的;同时,激活的B细胞中抗体重轻链可变区碱基的经过体细胞高频突变(SHM)作用,抗体将产生出新的多样性,增加了抗体结合抗原的机会和亲和力;而类别转换重组(CSR)作用则使抗体由IgM向IgG等其他类别转变。本论文主要针对抗体分子的膜型向分泌型转换以及体细胞高频突变两个过程展开研究。 首先,在过去的研究中,RNA结合蛋白hnRNPLL(Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein L-like)在终末分化的淋巴细胞中高表达,能够调节浆细胞中免疫球蛋白重链(IgH)的膜型与分泌型的转换过程,但具体的机制还没有得到阐明。在本论文的研究中,我们发现在T细胞和浆细胞中,RNA结合蛋白PABPC1(poly(A)binding protein,cytoplasmic1)特异性地与hnRNPLL相互作用。虽然PABPC1并不像hnRNPLL一样,调控CD45的选择性剪接,但其能够促进浆细胞中hnRNPLL与IgH的结合并能够调节膜型与分泌型IgH的转换。考虑到目前有研究证实PABPC1参与mRNA的选择性加尾过程,我们的研究提示PABPC1通过选择性加尾机制来调控抗体的膜型与分泌型转换,并通过与hnRNPLL相互作用调节抗体的这种转换过程。 其次,单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的高度均一且仅针对某一特定表位的抗体,在临床检测和治疗及科学研究中都有非常广泛的运用。如何增强单克隆抗体的亲和力从而提高功效显得很有实际意义,并且也可以减少单克隆抗体的使用量来降低交叉反应的风险。我们建立了基于CRISPR-Cas9系统基础上发展起来的TAM(靶向AID诱导突变)技术,即将核酸酶活性缺失的dCas9(dead Cas9)与B细胞特异性的胞嘧啶脱氨酶AID连接起来形成融合蛋白,由sgRNA(small guide RNA)将融合蛋白定向到特定的需要发生碱基突变的DNA序列上,经dCas9结合序列后由AID发挥胞嘧啶脱氨基成为尿嘧啶的作用,然后经过DNA修复机制对突变的胞嘧啶进行修复,达到靶向单碱基突变的目的。鉴于TAM技术,我们在体外模拟AID介导的体细胞高频突变进行诱导单克隆抗体亲和力增强的研究。针对一个低亲和力的抗HEL单克隆抗体,我们结合哺乳动物细胞表面展示,以TAM技术诱导出亲和力增强的有效突变,证明了TAM技术体外诱导单克隆抗体亲和力增强的可行性。 因此,我们的研究揭示了抗体分子膜型与分泌型转换的新调控机制,同时,为体外增强单克隆抗体对抗原的亲和力提供了一种新思路。