章节内容
第一节 免疫球蛋白超家族的组成和特点
一、Ig超家族的组成
| 成 员 | 分子量（kDa) | Ig结构域类型 | 人染色体 定 位 | 主要功能 |
| C1 C2 V | ||||
| 识别抗原和信号转导 | ||||
| Igμ重链 | 4 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 | |
| Igγ重链 | 52～58 | 3 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 |
| Igδ重链 | 3 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 | |
| Igε重连 | 4 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 | |
| Igα重连 | 52～56 | 3 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 |
| Igκ重连 | 24 | 1 - 1 | 2p12 | 识别抗原 |
| Igλ重连 | 24 | 1 - 1 | 22q11.12 | 识别抗原 |
| Ig-α（CD79a） | 47 | （一个Ig结构域） | mIg复合体成分，信号转导 | |
| Ig-β（CD79b） | 37 | （一个Ig结构域） | mIg复合体成分，信号转导 | |
| TCRα链 | 45～60 | 1 - 1 | 14q11.12 | 识别MHC/多肽复合物 |
| TCRβ链 | 40～50 | 1 - 1 | 7q32 | 识别MHC/多肽复合物 |
| TCRγ链 | 45～60 | 1 - 1 | 7p15 | 识别MHC/多肽复合物 |
| TCRδ链 | 40～60 | 1 - 1 | 14q11.2 | 识别MHC/多肽复合物 |
| TCRγ链 | 25～28 | - 1 - | 11q23 | TCR信号传导 |
| TCRδ链 | 20 | - 1 - | 11q23 | TCR信号传导 |
| TCRε链 | 20 | - 1 - | 11q23 | TCR信号传导 |
| 成 员 | 分子量（kDa) | Ig结构域类型 | 人染色体 定 位 | 主要功能 |
| C1 C2 V | ||||
| MHC抗原及相关分子 | ||||
| MHCⅠ类抗原α链 | 44 | 1 - - | 6p21.3 | α1、α2结合肽片段， α3结合CD8 |
| MHCβ2m | 12 | 1 - - | 15q21-q22 | 稳定MHCⅠ类分子α链 |
| MHCⅡ类抗原 α链 | 32～34 | 1 - - | 6p21.3 | α1结合肽片段，α2结合CD4 |
| MHCⅡ类抗原 β链 | 29～32 | 1 - - | 6p21.3 | β1结合肽片段，β2结合CD4 |
| MHCⅡ类抗原 γ链 | 30 | （属IGSF） | 参与Ⅱ类抗原功能 | |
| CD1 | 43～49 | 1 - - | 1q22-q23 | TCRγ/δ限制成分？ |
| Qa/TL重链 | 48 | 1 - - | (小鼠） | TCRγ/δ限制成分？ |
| 免疫球蛋白Fc段受体 | ||||
| polyIgR | 100 | - 1 4 | 1q31-q42 | 多聚Ig受体（肝细胞上 polyIgR是HBV受体） |
| FcγRⅠ（CD64） | 70 | - 3 - | 1q23-q24 | IgG Fc高亲和力受体 |
| FcγRⅡ（CD32） | 40 | - 2 - | 1q23-q24 | IgG Fc低亲和力受体 |
| FcγRⅢ（CD16） | 50～70 | - 2 - | 1q23-q24 | IgG Fc低亲和力受体 |
| FcεRⅠα链 | 25 | - 2 - | 1q23-q24 | IgE Fc高亲和力受体 |
| FcαR（CD89） | 60 | - 2 - | (尚未鉴定出） | IgA Fc受体 |
| 细胞因子受体 | ||||
| M-CSFR（C-fms) | 165 | -4 1 | 5q33.2-q33.3 | 细胞因子受体 |
| (CSF-1R)(CD115) | ||||
| SCFR(C-kit)(CD117) | 145 | -4 1 | 4q31-3 | 细胞因子受体 |
| IL-1RtI(CDw121a) | 82 | - 3 - | 2q12 | 细胞因子受体 |
| IL-1RtⅡ(CDw121b) | 68 | - 3 - | 2q12 | 细胞因子受体 |
| IL-6R(CD126) | 80 | - 1 - | 细胞因子受体 | |
| G-CSFR | 150 | - 1 - | 细胞因子受体 | |
| PDGFR | 180 | - 4 1 | 5q31-q32 | 细胞因子受体 |
| FGFR | 130 | (3个Ig结构域) | 细胞因子受体 | |
| gp130(CDw130) | 130 | （属IGSF） | 细胞因子受体 | |
| VEGFR | (7个Ig属结构域) | 细胞因子受体 | ||
| 粘附分子和分化抗原 | ||||
| CD2 | 50 | - 2 - | 1p13 | LFA-3（CD58）配体 |
| CD4 | 55 | - 1 2 | 12pter-q12 | 结合MHCⅡ类抗原 |
| CD7 | 40 | - - 1 | 17q25 | T细胞活化 |
| CD8α链 | 34 | - - 1 | 2p12 | 结合MHCⅠ类抗原 |
| CD8β链 | 30 | - - 1 | 2p12 | 结合MHCⅠ类抗原 |
| CD19 | 95 | （2个Ig样结构域） | B细胞活化 |
| 成 员 | 分子量（kDa) | Ig结构域类型 | 人染色体 定 位 | 主要功能 |
| C1 C2 V | ||||
| CD22（MAG类似物） | 130/140 | - 5 - | B细胞粘附 | |
| CD28（同源二聚体） | 90 | - - 1 | 2q33-q34 | T细胞活化，结合CD80 |
| CTLA-4（CD28类同物） | - - 1 | 2q33-q34 | 活化CTL | |
| PECAM-1（CD31） | 140 | - 6 - | 粘附 | |
| CD33 | 67 | （2个Ig结构域） | 19q13 | 髓样细胞粘附？ |
| CD48（blast-1) | 41～45 | - 1 1 | 1q21-q23 | B细胞粘附，结合CD2 |
| ICAM-3 （CD50） | 124 | - 5 - | LFA-1配体 | |
| ICAM-1（CD54） | 80～114 | - 5 - | 1q | LFA-1配体（鼻病毒受体） |
| LFA-3（CD58） | 40～65 | - 2 - | 1p13? | CD2配体 |
| CEA（癌胚抗原）（CD66e） | 175～200 | - 2～6 1 | 19q13.1-q13.2 | 粘附作用？ |
| B7/BB1（CD80） | 60 | （2个Ig结构域） | B细胞活化抗原，结合CD28 | |
| B7-2（CD86） | 80 | （2个Ig结构域） | 活化T细胞，结合CD28 | |
| Thy-1(CDw90) | 17.5～18.7 | - - 1 | 11q23 | T细胞活化和粘附 |
| CD96(TACTILE) | 160 | （3个Ig结构域） | T细胞激活 | |
| ICAM-2(CD102) | 60 | - 2 - | LFA-1配体 | |
| VCAM-1(CD106) (血管细胞粘附分子-1） | 110 | - 7 - | VLA-4配体 | |
| MRC OX-2 | 41～47 | - 1 1 | 3 | |
| 妊娠特异性蛋白 | 54～72 | - 3 1 | 19q13.2-13.3 | 粘附作用？ |
| α1BgP(血清α1胆汁糖蛋白) | 63 | - 5 - | （与CEA结构相似） | |
| BMLP（基底膜连接蛋白） | 44.5～48.5 | - - 1 | 粘附 | |
| 脊髓灰质炎病毒受体（PVR）与神经组织细胞粘附及其它功能有关 | 67 | - 2 1 | 19q | V区与PV结合 |
| NCAM（CD56）（神经细胞粘附分子） | 97～220 | - 5 - | 11q23 | 神经细胞粘附 |
| NCAM-L1（神经细胞粘附分子-L1） | 200 | - 6 - | （小鼠） | 轴索成束和延长，神经元的移行 |
| MAG | 67/72 | - 5 - | （大鼠） | 髓鞘形成中轴索和神经胶质的相互作用 |
| （大鼠髓鞘磷脂相关糖蛋白） 外周髓磷脂糖蛋白（po myelin protein) | 28～30 | - - 1 | （大鼠） | 使髓鞘质紧密 |
二、Ig超家族的特点
（一）Ig超家族的结构特点
Ig超家族成员均含有1～7个Ig样结构域，每个Ig样结构域约含70～110个氨基酸残基。其二级结构是两个各含3～5个反平行β折叠股所形成的β片层（anti-parallel β-pleated sheet)平面，每个反平行β折叠股由5～10个氨基酸残基组成，β片层内侧的疏水性氨基酸起到稳定Ig折叠的作用。大多类结构域内有一个垂直连接两个β片层的二硫键，组成二硫键的两个半胱氨酸之间约含55～75个氨基酸。少数Ig结构域如CD2、LFA-3第1个结构域，PDGFR第4个结构域，CD4第3个结构域等缺乏二硫键。肽链这种球形结构的折叠方式称为免疫球蛋白折叠（Ig fold)。
xibaohefenzimianyixue025.jpg人Igλ轻链多肽的折叠（示意图）
图3-1 人Igλ轻链多肽的折叠（示意图）
不同IGSF分子穿膜区结构差异较大，Thy-1缺乏胞浆部分，通过一个GPI锚连接在细胞膜上，而PDGFR胞浆区含有543个氨基酸残基，并具有酪氨酸激酶的结构。除CD4第一个结构域和N-CAM分子外，Ig超家族中的一个结构域通常由一个外显子所编码。有些Ig超家族成员的基因连锁在一起，如Thy-1，N-CAM，CD3γ、δ、ε链的基因在11q23。Ig Fc段受体FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ和FcεRⅠα链基因在1q23-q24。
根据IGSF结构域中Ig折叠方式、两个半胱氨酸之间氨基酸残基的数目以及IgV区或C区同源性的程度，IGSF结构域可分为V组、C1组和C2组。
xibaohefenzimianyixue026.jpg免疫球蛋白超家族V组、C1组和C2组（举例）
图3-2 免疫球蛋白超家族V组、C1组和C2组（举例）
1.V组 V组结构域的两个半胱氨酸之间含有氨基酸数量较多，约65～75个氨基酸残基，2个β片层区共有9个反平行β折叠股，比C1、C2组多一对β折叠股。许多IGSF分子具有V组结构，如IgH链和L链V区，TCRα、β、γ、δ链V区，CD4V区，CD8α、β链V区，CD28、CTLA-4、CD7、Thy-1、pIgR和分泌型IgA中分泌成分N端四个结构域，CEaN端第一个结构域，M-CSFR、SCFR和PDGFR靠近胞膜的结构域等。
2.C1组 又称C组。C1组结构域中二个半胱氨酸之间约含50～60个氨基酸残基，有7个β折叠股，如IgH链和L链C区（γ、δ和α链的CH1～CH3或μ和ε链的CH1～CH4），TCRα、β、γ、δ链C区，MHCⅠ类分子重链α3结构域，β2m、MHCⅡ类分子α2和β2结构域，CD1、Qa 和TL分子靠近胞膜结构域等。
3.C2组 又称H组。C2组结构域的氨基酸排列类似V组，但形成二硫键的两个半胱氨酸之间所含氨基酸残基数约为50～60，有7个β折叠股，这种结构介于V组和C1组之间，如CD3γ、δ和ε链，CD2和LFA-3（CD58），pIgR靠近胞膜结构域，FcγRⅠ、FcγRⅡ、FcγRⅢ、FcεRⅠα链、FcαR、ICAM-1，CEA第2至7个结构域，IL-6R、M-CSFR、G-CSFR、M-MAG、SCFR、PDGFR第1至4个结构域，与神经系统相关的分子N-CAM、N-CAM-L1、MAG、Po、F3、NILE、TAG1等以及CD22、CD48、α1-BgP分子等。某此IgH链中CH2和CH3可有8个β折叠，在这种情况下，其中一个β折叠股只有3个氨基酸残基。
在V、C1和C2三组中，有些Ig超家族成员之间的同源性要大于该组中平均的类似程度，如在V组中IgV、TCR-V、和CD8V结构域；C1组中IgC、TCR-C、MHC-C结构域；C2组中CD2和LFA-3，NCAM、NCAM-L1和MAG，PDGFR、M-CSFR和SCFR，这些同源性较高的成员它们的功能往往也很相似。
（二）Ig超家族的功能特点
Ig超家族的功能是以识别为基础，因此又称为识别球蛋白超家族（cognoglobulin superfamily)。Ig折叠形成一个紧密的球状结构，提供了与不同球状结构多肽或化学基团粘附的部位，使之获得不同的生物学功能。IGSF很可能最早起源于原始的具有粘附功能的基因，通过复制和突变衍生形成了识别抗原、细胞因子受体、IgFc段受体、细胞间粘附分子以及病毒受体等不同的结构域。IGSF识别的基本方式有以下几种。
1.IGSF和IGSF相互识别 IGSF分子相互识别中有嗜同种的相互作用和异嗜性相互作用两种形式。（1）嗜同种的相互作用（homophilic interaction)：如相同神经细胞粘附分子（NCAM）之间的相互识别，血小板内皮细胞粘附分子-1（PECAM-1，CD31）的相互识别。（2）异嗜性相互作用（heterophilic interaction)，如CD2与LFA-3，CD4与MHC Ⅱ类分子的单态部分（α2和β2），CD8与MHCⅠ类分子的单态部分（α3），PolyIgR与多聚Ig，FcγRⅠ（CD64）、FcγRⅡ(CD32)、FcγRⅢ（CD16）与Ig Fc段，FcεRⅠ与IgE Fc段，FcαR（CD89）与IgA Fc段，CD28与B7/BB1（CD80）等之间的相互识别。
2.IGSF和integrin相互识别 如ICAM-1（CD54）、ICAM-2（CD102）、ICAM-3（CD50）与LFA-1（CD11a/CD18），VCAM-1（CD106）与VLA-4（CD49d/CD29)之间的相互作用。
3.IGSF和其它分子的相互识别 包括TCR识别MHCⅠ类或Ⅱ类分子与抗原复全物，细胞因子受体识别细胞因子等。
三、CD、粘附分子与Ig超家族的关系
免疫分子的命名根据不同的角度往往有不同的归类和命名，图3-3归纳了人白细胞分化抗原（CD）、粘附分子（AM）、免疫球蛋白超家族（IGSF）、细胞因子受体（CKR）、补体受体（CR）以及主要组织兼容性复合体抗原（MHC）等免疫分子命名的相互关系。
（1）A表示CD命名范围中的粘附分子，如CD49a/CD29、CD49b/CD29、CD49c/CD29、CD49d/CD29、CD49e/CD29、CD49f/CD29、CD51/CD29、CD11a/CD18、CD11b/CD18、CD11c/CD18、CD41/CD61、CD51/CD61、CD49f/CD104、CD2、CD4、CD8、CD28、CD31、CD50、CD54、CD56、CD58、CD80、CD102、CD106、CD62L、CD62P、CD62E、CD15、CD15s、CD44等。
（2）B表示CD命名范围中属IGSF结构的分子，如CD79a、CD79b、CD1、CD64、CD32、CD16、CD115、CD117、CDw121a、CDw121b、CD126、CDw130、CD2、CD4、CD7、CD8、CD19、CD28、CD31、CD48、CD50、CD54、CD58、CD66e、CD80、CDw90、CD96、CD102、CD106、CD56等。
（3）C表示粘附分子中属IGSF结构的分子，无CD编号，如MHCⅠ类和Ⅱ类分子。
（4）D表示CD命名范围中，具有粘附功能且属于IGSF结构的分子，如CD2、CD4、CD8、CD28、CD31、CD50、CD54、CD56、CD58、CD80、CD102、CD106等。
（5）有CD命名的CR有CR1（CD35）、CR2（CD21）、CR3（CD11b/CD18）、CR4（CD11c/CD18）和C5aR(CD88)，其中CR3和CR4属于粘附分子中整合素超家族成员。
（6）有CD编号的CKR有CD115～CDw130；属于IGSF结构的CKR有CD115、CD117、CDw121a、CDw121b、CD126、CDw130、G-CSFR、PDGFR和VEGFR等。
xibaohefenzimianyixue027.jpg免疫分子命名的相互关系
图3-3 免疫分子命名的相互关系
第二节 免疫球蛋白基因的结构和多样性
| 编码多肽链 | 基因符号（人） | 基因定位（染色体） | |
| 人 | 小鼠 | ||
| κ轻链 | IGK | 2p11 | 6 |
| λ轻链 | IGL | 22q11 | 16 |
| H重链 | IGH | 14q32.3 | 12 |
一、 Ig重链基因的结构和重排
| 细胞因子 | IgM | IgG1 | IgG2a | IgE | IgA |
| 对照（不加外源性细胞因子） | 85 | 2 | <1 | <1 | <1 |
| IL-4 | 70 | 20 | <1 | 5 | <1 |
| IFN-γ | 80 | 2 | 10 | <1 | <1 |
| THF-β和IL-2 | 75 | 2 | <1 | <1 | 15 |
二、Ig轻链基因的结构和重排
| 分类 | 名称 | 在基因片段中的位置 | 编码氨基酸在轻链中的位置 | 编码氨基酸数 |
| 先导序列基因片段 | ||||
| L1 | 基因组5′端 | 第-19～-5先导肽段 | 15 | |
| 外显子 | L2 | 紧接V基因5′端 | 第-4～-1先导肽段 | 4 |
| V基因片段 | L2的3′端 | V区1～96或98 | 96或98 | |
| J基因片段 | V基因片段3′端 | V区97或99～112 | 14或16 | |
| C基因片段 | J基因片段3′端 | C区113～214 | 102 | |
| 内含子 | IS1 | 在L1与L2之间 | 93 bp | (不编码） |
| IS2 | J与C之间 | 1205 bp | （不编码） | |
三、免疫球蛋白基因表达的调节
（一）核因子对Ig基因转录的调节作用
Ig基因转录活性是由两个顺式作用组件（cis-acting elements)即启动子（promoter,P）和增强子（enhancer,E)来调节。而启动子和增强子的功能又由反式作用的核因子（trans-acting nuclear factor)所控制。这些核因子也称为DNA结合蛋白（DNA-binding proteins,DBP)，结合到启动子或增强子内特异的核苷酸序列，从而抑制或刺激启动子和增强子的活性。许多种类细胞受到某些刺激后可诱导或活化特定的DBP。
1.ATGCAAAT序列及其核因子 Ig重链启动子含有8个保守的核苷酸序列ATGCAAAT，这个序列也存在于κ轻链的启动子、重链增强子以及许多非Ig的启动子中。B细胞Ig基因的转录依赖于启动子中这一完整的ATGCAAAT序列的存在。哺乳动物细胞中至少存在三种特异性结合ATGCAAAT的蛋白质，即Oct1、Oct2(OTF2A)和OTF2B。Oct1又称OTF1(octamer transcription factor 1),广泛存在于哺乳动物的细胞中；OTF2A和OTF2B为淋巴细胞特异性，活化Ig基因的转录。
2.GGGACTTTCC序列和NF-κB 小鼠κ链增强子含有GGGACTTTCC10bp 的序列，是一种称之为NF-κB(nuclearfactor of kappa B)DNA结合蛋白结合的靶序列。
（1）NF-κB结合靶序列的分布：NF-κB结合的DNA序列也存在于许多其它淋巴细胞、非淋巴细胞、病毒基因增强子和启动子以及HIV-1的长未端重复序列中，如某些MHCⅠ类基因，IL-2Rα链,TCRβ链,IL-2、IL-3、IL-6、IFN-α、IFN-β、IFN调节因子、GM-CSF、SV40基因等。在不转录κ基因的前B细胞（pre-b cell)系中无NF-κB活性，这些细胞用LPS处理后可诱导出有功能的NF-κB，随之也刺激κ链基因的转录。
（2）NF-κB结构及作用特点：NF-κB是一个异源四聚体复合物，包含两个与DNA结合的50kDa多肽和两个不与DNA直接结合的65kDa多肽链NF-κB解离常数在10-12～10-13M之间，这种高亲和力是它发挥功能所必需的。在大多数细胞系中由于抑制因子IκB与p65的偶联作用，使整个NF-κB分子以无活性的形式存在于细胞质内。IκB由于磷酸化（如PKC作用）或其它的修饰作用丧失功能，从NF-κB/IκB复合物上解离下来，洲离的NF-κB随即进入细胞核，结合靶基因的特定序列，从而激活这一基因的转录反应。如抗原结合到B细胞mIg后刺激B细胞内PKC活化。LPS也可活化PKC。NF-κB在有效合成κ链的骨髓瘤细胞中是无活性或是缺乏的，提示NF-κB和κ链基因的增强子在B细胞分化早期对于起始κ基因转录是需要的，但对于分化后期维持转录过程中并不是必需的。
xibaohefenzimianyixue036.jpg免疫球蛋白基因转录的调节
图3-12 免疫球蛋白基因转录的调节
注：VDJ重排使启动子（P）靠近位于Jκ和Cκ之间的增强子，增加了已重排V2基因的转录水平，DNA结合蛋白NF-κB结合到增强子内靶序列，Oct1、Oct2可结合到启动子上。
（二）等位基因排斥现象
免疫球蛋白基因表达中一个重要的发现是等位基因排斥现象（allelic exclusion)。编码人Ig重链基因位于第14对染色体上，在B细胞发育过程中，这一对同源染色体中仅有一条染色体Ig基因得到表达。例如一个人B细胞内来自母本的染色体上的Ig重链基因得到表达，则来自父本的第14号染色体的Ig重链基因受到抑制而不表达。这可能是通过已发生有效重排的染色体产生反馈抑制（feedbackinhibition)信号抑制另一条同源染色体上的Ig重链基因发生重排。一条染色体上Ig重链基因的有效重排，一方面抑制了另一条同源染色体重链基因的重排，另一方面可发出信号使第2号染色体上Igκ轻链基因发生重排，如果一对同源染色体上的κ轻链基因重排均无效，才发生22号染色体λ轻链基因重排，这种现象称为轻链同种型排斥现象（light chain isotype exclusion)。
四、免疫球蛋白的多样性
| 多肽链 | 基因片段数 | 可变区基因 | 经重排和随机配对后 | |
| V J | 重组方式 | 推算的多样性数目 | ||
| 重 链 | 1000 12 4 | V-D-J | 4.8×104 | |
| 4.8×107 | ||||
| κ轻链 | 250 | V-J | 1.0×103 |
第三节 T细胞受体基因
| TCR基因 | 染色体定位 | |
| 人 | 小鼠 | |
| α 链 | 14q11.12 | 14 |
| β 链 | 7q32 | 6 |
| γ 链 | 7p15 | 13 |
| δ 链 | 14q11.2 | 14 |
一、TCR基因的结构
TCR基因的结构和重排与Ig基因有许多相似之处。在胚系中，编码TCR多肽链的DNA是由几个分隔开的DNA片段组成，在胸腺细胞中重排后，形成编码一条完整多肽的基因。TCR多肽链可变区基因是由2～4个基因片段通过重排连接在一起。V基因片段编码信号序列和可变区氨基端95～100个氨基酸残基；J基因片段编码可变区羧基端13～23个氨基酸残基。TCRβ、δ链V区基因除V、J基因片段外，还有1～2个D基因片段，编码V与J之间数个氨基酸残基。TCR不同多肽链可变区基因的重排可有V-J、V-D-J或V-D-D-J等几种方式。TCR多肽链C基因片段通常由3～4个外显子所组成，位于J基因片段的下游。与IgC基因片段不同，TCrC基因片段是由数个外显子编码一个结构域，如β链的连接肽（connectingpeptide)是由3个分隔的外显子所编码。
（一）TCRα链基因
TCRα链基因与TCRβ链和Ig基因结构有很大差别。小鼠α链V基因约100个，至少可分为12个家族。人Vα大约在100个左右，长约数百个kb。TCRα基因没有Dα基因片段。人和小鼠α链基因都含有J基因片段（Jα），小鼠约有60个，相互间隔至少500bp。VαJα连接具有多样性。TCRα链基因只有1个Cα基因片段，含有4个外显子。在TCRα链基因座中有TCRδ链基因。TCRα链基因重组信号中长的间隔序列（23bp)3′端靠近Vα，短的间隔序列（12bp)的5′端靠近Jα，这种重组信号的排列方式类似Ig轻链V区的基因，允许Vα基因直接与Jα基因重排，而不需要VD基因片段。
（二）TCRβ链基因
小鼠胚系中未重排的β链基因结构已经搞清，长约数百kb。Vβ基因数目约30个，大多数Vβ基因片段位于Cβ1的上游，至少有1个Vβ（Vβ14）在Cβ2基因3′下游10kb处，与转录的方向相反。人Vβ基因片段约有100个。小鼠和人都有2个Dβ基因片段，12～14bp长，分别位于Jβ1和Jβ2基因片段组上游约500～600bp处。小鼠和人都有2组（cluster)Jβ基因片段，称为Jβ1和Jβ2，与相应的Cβ1和Cβ2基因片段间隔2～3kb。小鼠Jβ1和Jβ2各含7个Jβ基因片段，其中6个有功能，Jβ基因片段相互间隔36～421bp。人Jβ1和Jβ2各含7个有功能的Jβ基因片段。人和鼠TCRβ基因都有2个基本相同的Cβ基因片段，各含4个外显子。Cβ1和Cβ2高度同源，2个Cβ基因片段的编码产物中只有4个氨基酸残基（小鼠）或5个氨基酸（人）不同。
TCRα和β链V基因编码区域包括了相当于Ig的CDR1和CDR2，主要是识别MHC分子和抗原的复合物。CDR3主要是由于V-D-J或V-D-D-J连接的多样性（junctionaldiversity)和广泛分布的N核苷酸插入（Nnucleotide insertion)所造成，其有高度的多样性，可识别众多种类的抗原。
xibaohefenzimianyixue039.jpg小鼠TCR基因的结构
图3-15 小鼠TCR基因的结构
（三）TCRγ链基因
Vγ基因片段数较少，在Balb/c小鼠Vγ基因片段有7个，分为5个家族，其中4个家族各只含1个Vγ，另一家族有3个Vγ。人Vγ有14个，其中8个是有功能的。人和小鼠TCRγ链基因均不含D基因片段。在小鼠，有4个Jγ基因片段，基中Jγ1、Jγ3和Jγ4分别位于3个Cγ基因片段的上游，Jγ3为假基因。在人类共有5个Jγ基因片段，可分为Jγ1和Jγ2两组，其中Jγ1的3个片段位于Cγ1上游，Jγ2的2个片段位于Cγ2基因片段的上游。不鼠有4个Cγ基因片段，其中Cγ3是假基因。人有2个Cγ基因片段，相距约10kb，其中1个Cγ有3个外显子，另一个Cγ含有4个或5个外显子。编码γ链连接肽部分的两个Cγ基因外显子组成存在着差异，有一个Cγ基因片段不编码半胱氨酸，因此造成了TCRγ链在分子量、N-连接糖基化的形式以及是否与TCRδ链之间形成二硫键有所不同。
xibaohefenzimianyixue040.jpg人TCR基因的结构
图3-16 人TCR基因的结构
（四）TCRδ链基因
人和小鼠TCr δ链基因结构十分相似，均位于α链基因座内。在Balb/c小鼠，Vδ基因片段数约为8个。在小鼠δ链基因中有2个Dδ、2个Jδ和1个Cδ基因。在胸腺细胞分化过程中，δ链先于α链表达。Vα与Jα重排可导致δ基因复合物中D、J和C基因片段的缺失。在人δ链基因中有8个Vδ基因片段，2个Dδ、3个Jδ和1个Cδ。某些Vδ基因片段是与TCRα链Vα基因共用的。
TCRδ链基因连接信号的排列方式是：每个Vδ基因片段的3′端紧靠着“七聚体-长间隔序列-九聚体”（7-23-9）结构；Dδ基因片段5′端是“九聚体-短间隔序列-七聚体（9-12-7）结构，3′端是“7-23-9”结构；2个Jδ基因片段的5′端是“9-12-7”结构。这种TCRδ链基因重组信号排列的方式使得V、D、J链接可有以下几种不同方式：（1）V-D-J连接，在小鼠胚胎TCRγδ胸腺细胞最常见到Vδ-Dδ2-Jδ的连接，人胚胎胸腺细胞最常见到Vδ-Dδ3-Jδ；（2）V-J的直接连接；（3）大多数成年小鼠TCRγδ胸腺细胞以Vδ-Dδ1-Dδ2-Jδ连接，人妊娠后期胎儿TCRγδ胸腺细胞也存在着Vδ-Dδ1-Dδ2-Jδ的排列方式。Vδ基因位于Vα基因之中，同一个V基因片段可用作Vδ或Vα，如果V基因片段是用作Vδ，多发生V-D（-D）-J重排。
小鼠TCRγδ T细胞γ和δ链配对的，Vδ1几乎总是和Vγ5或Vγ6配对。小鼠TCRγδ阳性树突状表皮细胞（DEC）几乎都是Vγ5与Vδ1配对。在人Vδ2几乎总是与Vγ9配对。
xibaohefenzimianyixue041.jpg小鼠TCRβ基因重排顺序、转录和合成
图3-17 小鼠TCRβ基因重排顺序、转录和合成
二、TCR基因的重排
T细胞在胸腺中发育成熟过程中，TCR基因按照一定的顺序发生重排。TCR基因的重排顺序和表达与免疫球蛋白基因的重排和表达十分相似。在基因组中的识别序列包括了一个保守的七聚体和九聚体，七聚体与九聚体之间含有一个不保守的12碱基对或23碱基对间隔序列（spacer sequence)。
TCRβ链基因座的重排要先于α链。首先是一个Dβ片段与一个Jβ片段连接，然后D-J与一个Vβ片段相连，完成了VDJ基因的重组。TCRβ链初级的RNA转录本在重组的VDJ和C基因之间含有内含子。VDJ与Cβ1或Cβ2的重排是随机的，目前尚未发现Cβ类似Ig重链类别转换那样从一个Cβ基因转换到另一个Cβ基因上。在小鼠Cβ2基因的3′端推测有一个增强子。
TCRβ链基因的功能性重排和表达，诱导了TCRα基因的重排。α链基因的重排与β链相似，由于α链基因不存在D片段，故α链基因只有V-J的连接。小鼠Vα转录起始点的5′端有一个启动子，Cα基因的3′端也有一个增强子。此外，靠近α链增强子处有“静息顺序”（silencersequences），这些顺序可抑制非T细胞或者是TCRγδT细胞中α链的转录。由于α链只有一个Cα基因，因此一旦初始的转录本形成后，经过RNA加工只能产生一种完整的α链mRNA。
如同Ig基因的重排和表达，TCRα和β链基因的重排和表达也有等位基因排斥现象（al-lelicexclusion),如果在一条染色体上TCR基因的重排是有效的，那末就可以抑制另一条染色体相应等位基因座的重排。当一条染色体上α链或β链基因座的重排、转录或翻译无效时，则另一条染色体上相应α或β链相应的等位基因座开始发生重排。如果两条染色体上TCRα或β链基因重排都无效，则未成熟的T细胞死亡。
三、T细胞库的多样性
推测T细胞库（T cell repertoire)中多样性在1010以上，其多样性的原因与Ig相似，主要有以下几方面。
1.胚系中有众多的V、D和J基因片段 尽管TCRα和β基因中V基因片段数比Ig基因少，但J基因片段明显比Ig基因为多，如小鼠中约50～100个Jα和至少12个Jβ基因片段，而IgH和κ链基因座中J基因片段各只有4个。
2.连接处连接的多样性 与IgVDJ连接的多样性相似。
3.N区的插入 N区插入在Ig基因重排中只发生在重链基因，而TCRα和β链基因均可发生N区的插入。此外，在TCRα和β链基因中都发现一种称之为“易变性”（flexibility)的现象，如有一个以上Vα基因3′端可以连接到Jα片段。
4.TCRα与β链的随机配对 人TCRαβ库多样性可推算为：α链（Vα（100）×Jα（100））×β链（Vβ（100）×Dβ（2）×Jβ（14））=2.8×107，这种多样性尚未包括N区插入所扩展的多样性。
（金伯泉）
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