《細胞和分子免疫學》 一、TCR基因的結構

TCR基因的結構和重排與Ig基因有許多相似之處。在胚系中，編碼TCR多肽鏈的DNA是由幾個分隔開的DNA片段組成，在胸腺細胞中重排后，形成編碼一條完整多肽的基因。TCR多肽鏈可變區(qū)基因是由2～4個基因片段通過重排連接在一起。V基因片段編碼信號序列和可變區(qū)氨基端95～100個氨基酸殘基；J基因片段編碼可變區(qū)羧基端13～23個氨基酸殘基。TCRβ、δ鏈V區(qū)基因除V、J基因片段外，還有1～2個D基因片段，編碼V與J之間數個氨基酸殘基。TCR不同多肽鏈可變區(qū)基因的重排可有V-J、V-D-J或V-D-D-J等幾種方式。TCR多肽鏈C基因片段通常由3～4個外顯子所組成，位于J基因片段的下游。與IgC基因片段不同，TCrC基因片段是由數個外顯子編碼一個結構域，如β鏈的連接肽（connectingpeptide)是由3個分隔的外顯子所編碼。

（一）TCRα鏈基因

TCRα鏈基因與TCRβ鏈和Ig基因結構有很大差別。小鼠α鏈V基因約100個，至少可分為12個家族。人Vα大約在100個左右，長約數百個kb。TCRα基因沒有Dα基因片段。人和小鼠α鏈基因都含有J基因片段（Jα），小鼠約有60個，相互間隔至少500bp。VαJα連接具有多樣性。TCRα鏈基因只有1個Cα基因片段，含有4個外顯子。在TCRα鏈基因座中有TCRδ鏈基因。TCRα鏈基因重組信號中長的間隔序列（23bp)3′端靠近Vα，短的間隔序列（12bp)的5′端靠近Jα，這種重組信號的排列方式類似Ig輕鏈V區(qū)的基因，允許Vα基因直接與Jα基因重排，而不需要VD基因片段。

（二）TCRβ鏈基因

小鼠胚系中未重排的β鏈基因結構已經搞清，長約數百kb。Vβ基因數目約30個，大多數Vβ基因片段位于Cβ1的上游，至少有1個Vβ（Vβ14）在Cβ2基因3′下游10kb處，與轉錄的方向相反。人Vβ基因片段約有100個。小鼠和人都有2個Dβ基因片段，12～14bp長，分別位于Jβ1和Jβ2基因片段組上游約500～600bp處。小鼠和人都有2組（cluster)Jβ基因片段，稱為Jβ1和Jβ2，與相應的Cβ1和Cβ2基因片段間隔2～3kb。小鼠Jβ1和Jβ2各含7個Jβ基因片段，其中6個有功能，Jβ基因片段相互間隔36～421bp。人Jβ1和Jβ2各含7個有功能的Jβ基因片段。人和鼠TCRβ基因都有2個基本相同的Cβ基因片段，各含4個外顯子。Cβ1和Cβ2高度同源，2個Cβ基因片段的編碼產物中只有4個氨基酸殘基（小鼠）或5個氨基酸（人）不同。

TCRα和β鏈V基因編碼區(qū)域包括了相當于Ig的CDR1和CDR2，主要是識別MHC分子和抗原的復合物。CDR3主要是由于V-D-J或V-D-D-J連接的多樣性（junctionaldiversity)和廣泛分布的N核苷酸插入（Nnucleotide insertion)所造成，其有高度的多樣性，可識別眾多種類的抗原。

圖3-15　小鼠TCR基因的結構

（三）TCRγ鏈基因

Vγ基因片段數較少，在Balb/c小鼠Vγ基因片段有7個，分為5個家族，其中4個家族各只含1個Vγ，另一家族有3個Vγ。人Vγ有14個，其中8個是有功能的。人和小鼠TCRγ鏈基因均不含D基因片段。在小鼠，有4個Jγ基因片段，基中Jγ1、Jγ3和Jγ4分別位于3個Cγ基因片段的上游，Jγ3為假基因。在人類共有5個Jγ基因片段，可分為Jγ1和Jγ2兩組，其中Jγ1的3個片段位于Cγ1上游，Jγ2的2個片段位于Cγ2基因片段的上游。不鼠有4個Cγ基因片段，其中Cγ3是假基因。人有2個Cγ基因片段，相距約10kb，其中1個Cγ有3個外顯子，另一個Cγ含有4個或5個外顯子。編碼γ鏈連接肽部分的兩個Cγ基因外顯子組成存在著差異，有一個Cγ基因片段不編碼半胱氨酸，因此造成了TCRγ鏈在分子量、N-連接糖基化的形式以及是否與TCRδ鏈之間形成二硫鍵有所不同。

圖3-16　人TCR基因的結構

（四）TCRδ鏈基因

人和小鼠TCr δ鏈基因結構十分相似，均位于α鏈基因座內。在Balb/c小鼠，Vδ基因片段數約為8個。在小鼠δ鏈基因中有2個Dδ、2個Jδ和1個Cδ基因。在胸腺細胞分化過程中，δ鏈先于α鏈表達。Vα與Jα重排可導致δ基因復合物中D、J和C基因片段的缺失。在人δ鏈基因中有8個Vδ基因片段，2個Dδ、3個Jδ和1個Cδ。某些Vδ基因片段是與TCRα鏈Vα基因共用的。

TCRδ鏈基因連接信號的排列方式是：每個Vδ基因片段的3′端緊靠著“七聚體-長間隔序列-九聚體”（7-23-9）結構；Dδ基因片段5′端是“九聚體-短間隔序列-七聚體（9-12-7）結構，3′端是“7-23-9”結構；2個Jδ基因片段的5′端是“9-12-7”結構。這種TCRδ鏈基因重組信號排列的方式使得V、D、J鏈接可有以下幾種不同方式：（1）V-D-J連接，在小鼠胚胎TCRγδ胸腺細胞最常見到Vδ-Dδ2-Jδ的連接，人胚胎胸腺細胞最常見到Vδ-Dδ3-Jδ；（2）V-J的直接連接；（3）大多數成年小鼠TCRγδ胸腺細胞以Vδ-Dδ1-Dδ2-Jδ連接，人妊娠后期胎兒TCRγδ胸腺細胞也存在著Vδ-Dδ1-Dδ2-Jδ的排列方式。Vδ基因位于Vα基因之中，同一個V基因片段可用作Vδ或Vα，如果V基因片段是用作Vδ，多發(fā)生V-D（-D）-J重排。

小鼠TCRγδ T細胞γ和δ鏈配對的，Vδ1幾乎總是和Vγ5或Vγ6配對。小鼠TCRγδ陽性樹突狀表皮細胞（DEC）幾乎都是Vγ5與Vδ1配對。在人Vδ2幾乎總是與Vγ9配對。

圖3-17　小鼠TCRβ基因重排順序、轉錄和合成