在抗體輕鏈（ light chain ）的生成過程中， V區與J區的重組以及 J區與C區的重組分別是在那個層面上進行？

本題觀念：

免疫球蛋白基因重組 (Immunoglobulin Gene Rearrangement) 與表現

本題測驗的核心觀念是 B 細胞發育過程中，抗體輕鏈（Light chain）基因如何從胚系基因（Germline DNA）狀態轉變為可轉譯的 mRNA。這涉及兩個不同層次的生物學過程：體細胞 DNA 重組（Somatic Recombination） 與 RNA 剪接（RNA Splicing）。

選項分析

• A. DNA；DNA

  • V區與J區的重組：確實是在 DNA 層面 進行。B 細胞在發育早期，透過 RAG1/RAG2 酵素的作用，將 DNA 上相距甚遠的 Variable (V) 基因片段與 Joining (J) 基因片段剪接在一起，形成連續的 V-J 外顯子。這是永久性的基因體改變。
  • J區與C區的重組：錯誤。在 DNA 層面上，重組後的 V-J 複合體與 Constant (C) 區之間仍然隔著一段內含子（Intron）。C 區並不會透過 DNA 重組直接連接到 J 區。

• B. DNA；RNA

  • V區與J區的重組（DNA 層面）：如上所述，這是 V(D)J 重組過程，發生在 DNA 層次，移除 V 與 J 之間的 DNA 片段。
  • J區與C區的重組（RNA 層面）：正確。當重組後的 DNA 被轉錄成初級 RNA 轉錄本（Primary transcript / pre-mRNA）後，V-J 區域與 C 區域都位在同一條 RNA 上，但中間仍有內含子。接著透過 RNA 剪接（Splicing） 機制，切除內含子，將 V-J 區段與 C 區段連接在一起，形成成熟的 mRNA。因此，J 與 C 的連接是發生在 RNA 層面。
  • 結論：此選項正確描述了兩個過程分別發生的分子層次。

• C. DNA；蛋白質

  • J區與C區的重組：錯誤。蛋白質層面是轉譯（Translation）後的產物。在轉譯之前，J 區與 C 區在成熟 mRNA 上已經是連續的序列。因此它們的連接發生在 RNA 剪接階段，而非蛋白質摺疊或修飾階段。

• D. RNA；RNA

  • V區與J區的重組：錯誤。V-J 重組是基因組 DNA 的斷裂與連接，並非發生在 RNA 層面。如果 DNA 沒有重組，V 區啟動子（Promoter）無法靠近增強子（Enhancer），基因通常無法有效轉錄。

答案解析

正確答案是 (B) DNA；RNA。

抗體輕鏈的生成遵循以下步驟：

1. DNA 層面（V-J 重組）：在 B 細胞發育過程中，DNA 上的 V 基因片段與 J 基因片段經由 V(D)J 重組 連接，形成 V-J 序列。此過程移除了中間的 DNA，是不可逆的基因改變。
2. 轉錄（Transcription）：重組後的 DNA（包含 V-J 區、中間的內含子、以及 C 區）被轉錄成初級 RNA（pre-mRNA）。
3. RNA 層面（J-C 連接）：透過 RNA 剪接（Splicing），初級 RNA 中位於 J 區與 C 區之間的內含子被移除，使 V-J 序列與 C 序列在 mRNA 上直接相連。
4. 轉譯（Translation）：成熟 mRNA 被轉譯成輕鏈蛋白質。

因此，V-J 的結合發生在 DNA 層面，而 J-C 的結合發生在 RNA 層面。

核心知識點

考生應掌握免疫球蛋白基因重組的 "Central Dogma" 流程：

1. V(D)J Recombination (DNA Level)：

   • 酶：RAG1, RAG2 (Recombination Activating Genes)。
   • 輕鏈：V + J (無 D 區)。
   • 重鏈：D + J 先重組，V + DJ 再重組。
   • 機制：體細胞重組 (Somatic Recombination)，發生於骨髓 (B cell) 或胸腺 (T cell)。

2. Class Switching (DNA Level)：

   • 重鏈常數區 (C region) 的變換 (如 IgM -> IgG) 涉及 DNA 重組 (Switch recombination)，使用 AID 酵素。

3. RNA Splicing (RNA Level)：

   • 輕鏈 J-C 連接：透過剪接移除內含子。
   • 重鏈 IgM 與 IgD 的共表現：成熟 B 細胞同時表現 IgM 和 IgD 是透過同一條 pre-mRNA 的 選擇性剪接 (Alternative Splicing) 達成，而非 DNA 重組。
   • 膜結合型 vs 分泌型 (Membrane vs Secreted Ig)：也是透過 RNA 選擇性剪接決定（保留或切除跨膜區外顯子）。

參考資料

1. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. - Generation of diversity in immunoglobulins
2. Microbiology and Immunology On-line - GENETICS OF IMMUNOGLOBULINS