服务案例

国家模式与特色实验细胞资源库为免疫受体多样化研究提供资源和技术支撑

服务时间：2021-01-01/2022-12-31

服务对象和范围：中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）孟飞龙研究组等。

服务背景和意义：抗体作为适应性免疫系统中的关键效应分子，时刻守卫着机体的健康。面对复杂多变的外界环境，机体的免疫系统通过抗体多样化机制产生数量庞大的抗体分子，从而特异性地识别和清除病原体。抗体多样化通常包含胞苷脱氨酶AID起始的体细胞超突变SHM和抗体类型转换CSR过程，体细胞超突变可在抗体基因的可变区编码区引入高频突变。但是，超突变在抗体可变区外显子上并非均匀分布，而偏好性积累在可变区中的互补决定区CDR。CDR偏好突变科学问题，在上世纪八十年代由著名免疫学家David Baltimore与Klaus Rajewsky提出。

服务成效：在最新的这项研究中，研究成员从经典的生化方法出发联合高通量测序技术，首先建立了体外检测抗体基因突变的新体系，发现AID酶活反应重现了小鼠体内抗体基因突变谱式。随后，他们将生化实验的DNA底物扩展到27种有颌脊椎动物的1000余条抗体基因序列，发现CDR突变偏好在使用体细胞高频突变SHM作为抗体主要多样化策略的四足动物中高度保守。同时，研究人员发现序列改变越靠近CDR3区内的突变热点对该位点的突变频率影响越大，且将上下文范围缩小到突变位点上下游各12-15 nt。尺度中DNA序列柔性越大越有利于结合AID表面的正电荷片区，进而越有助于突变的发生。单链DNA的柔韧性与嘧啶-嘧啶二核苷酸的含量呈正相关。抗体基因CDR的编码序列在进化中获得了高度柔性的特征。柔性序列极大地提高了FR的突变频率。该项成果以“Mesoscale DNA Feature in Antibody-Coding Sequence Facilitates Somatic Hypermutation”为题于2023年4月发表于国际学术期刊《Cell》。该工作揭示了抗体基因CDR编码区DNA柔性促进了偏好性突变的发生，抗体基因编码序列具有调控AID突变靶向的非编码功能。这一工作为DNA力学性质参与调控细胞生命过程中提供了例证，也提示DNA柔性等力学性质可能在其他生命活动如肿瘤的发生发展中发挥重要作用。中尺度序列特征的发现，为设计下一代抗体基因人源化动物模型构筑了底层理论。

服务内容和主要方式：国家模式与特色实验细胞资源库长期为孟飞龙研究员等团队提供HEK 293T等实物细胞及技术共享服务支持，支持其开展“免疫受体多样化”的研究。平台将继续发挥主观能动性，持续优化资源结构，自主创新勇于开拓，创建更多优秀资源及技术，服务中国科学技术研究及重大国家战略。

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