Skip to main content

Thank you for visiting nature.com. You are using a browser version with limited support for CSS. To obtain the best experience, we recommend you use a more up to date browser (or turn off compatibility mode in Internet Explorer). In the meantime, to ensure continued support, we are displaying the site without styles and JavaScript.

Somatic generation of antibody diversity

Abstract

In the genome of a germ-line cell, the genetic information for an immunoglobulin polypeptide chain is contained in multiple gene segments scattered along a chromosome. During the development of bone marrow-derived lymphocytes, these gene segments are assembled by recombination which leads to the formation of a complete gene. In addition, mutations are somatically introduced at a high rate into the amino-terminal region. Both somatic recombination and mutation contribute greatly to an increase in the diversity of antibody synthesized by a single organism.

This is a preview of subscription content, access via your institution

Access options

Rent or buy this article

Prices vary by article type

from$1.95

to$39.95

Prices may be subject to local taxes which are calculated during checkout

References

  1. Jerne, N. K. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 41, 849 (1955).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  2. Jerne, N. K. A. Rev. Microbiol. 14, 341 (1960).

    Article  CAS  Google Scholar 

  3. Jerne, N. K. Eur. J. Immun. 1, 1 (1971).

    Article  CAS  Google Scholar 

  4. Cohn, M. Cell Immun. 1, 461 (1970).

    Article  CAS  Google Scholar 

  5. Hilschmann, N. & Craig, L. C. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 53, 1403 (1965).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  6. Putnam, F. W. & Easley, C. W. J. biol. Chem. 240, 1626 (1965).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  7. Wu, T. T. & Kabat, E. A. J. exp. Med. 132, 211 (1970)..

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  8. Davies, D. R., Padlan, E. A. & Segal, D. A. Rev. Biochem. 44, 639 (1975).

    Article  CAS  Google Scholar 

  9. Dreyer, W. J. & Bennett, J. C. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 54, 864 (1965).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  10. Mage, R. in et al. The Antigens Vol. 1 (ed. Sela, M.) 299 (Academic, New York, 1973).

    Book  Google Scholar 

  11. Hozumi, N. & Tonegawa, S. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 73, 3628 (1976).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  12. Tonegawa, S., Brack, C., Hozumi, N. & Schuller, R. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 74, 3518 (1977).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  13. Brack, C. & Tonegawa, S. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 74, 5652 (1977).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  14. Tonegawa, S., Maxam, A. M., Tizard, R., Bernard, O. & Gilbert, W. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 75, 1485 (1978).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  15. Seidman, J. G. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A 75, 3881 (1978).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  16. Rabbitts, T. H. & Foster, A. Cell 13, 319 (1978).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  17. Brack, C., Hirama, M., Lenhard-Schuller, R. & Tonegawa, S. Cell 15, 1 (1978).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  18. Lenhard-Schuller, R., Hohn, B., Brack, C., Hirama, M. & Tonegawa, S. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 75, 4709 (1978).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  19. Bernard, O., Hozumi, N. & Tonegawa, S. Cell 15, 1133 (1978).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  20. Seidman, J. G. & Leder, P. Nature 276, 790 (1978).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  21. Sakano, H., Huppi, K., Heinrich, G. & Tonegawa, S. Nature 280, 288 (1979).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  22. Sakano, H., Maki, R., Kurosawa, Y., Roeder, W. & Tonegawa, S. Nature 286, 676 (1980).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  23. Max, E. E., Seidman, J. G. & Leder, P. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 76, 3450 (1979).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  24. Early, P., Huang, H., Davs, M., Calame, K. & Hood, L. Cell 19, 981 (1980).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  25. Cohn, M. et al. in The Immune System, Genes, Receptors, Signals (eds Sercarz, E. E., Williamson, A. R. & Fox, C. F.) 89 (Academic, New York, 1974).

    Google Scholar 

  26. Rabbitts, T. H., Matthyssens, G. & Hamlyn, P. H. Nature 284, 238 (1980).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  27. Hieter, P. A., Korsmeyer, S. J., Waldmann, T. A. & Leder, P. Nature 290, 369 (1981).

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. Sheppard, H. W. & Gutman, G. A. Cell 29, 121 (1982).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  29. Matthyssens, G. & Rabbitts, T. H. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 77, 6561 (1980).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  30. D'Eustachio, P., Bothwell, A. L. M., Takaro, T. K., Baltimore, D. & Ruddle, F. H. J. exp. Med. 153, 793 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  31. Hengartner, H., Meo, T. & Muller, E. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 75, 4494 (1978).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  32. Swan, D. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 76, 2735 (1979)

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  33. Meo, T. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 77, 550 (1980).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  34. D'Eustachio, P., Pravcheva, D., Marcu, K. & Ruddle, F. H. J. exp. Med. 151 1545 (1980).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  35. Kabat, E. A., Wu, T. T., Bilofsky, H. in Sequence of Immunological Chains NIH Publ.No. 80-20008 (1979).

    Google Scholar 

  36. Blomberg, B., Traunecker, A., Eisen, H. & Tonegawa, S. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78, 3765(1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  37. Miller, J. & Storb, U. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 79, 4681 (1981).

    Google Scholar 

  38. Blomberg, B. & Tonegawa, S. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 79, 530 (1982).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  39. Blomberg, B. & Tonegawa, S. UCLA Symp. molec. cell. Biol. 26 (in the press).

  40. Miller, J., Selsing, E. & Storb, U. Nature 295, 428 (1982).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  41. Hozumi, N., Brack, C., Pirrotta, V., Lenhard-Schuller, R., Tonegawa, S. Nucleic Acids Res. 5, 1779 (1978).

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  42. Weigert, M., Cesari, I. M., Yondovich, S. J. & Cohn, M. Nature 228, 1045 (1970).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  43. Dugan, E. S., Bradshaw, R. A., Simms, E. S. & Eisen, H. N. Biochemistry 12, 5400 (1973).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  44. Azuma, T., Steiner, L. & Eisen, H. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78, 569 (1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  45. Elliot, B. W. Jr, Eisen, H. N. & Steiner, L. Nature 299, 559 (1982).

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. Seidman, J. G., Leder, A., Nau, M., Norman, B. & Leder, P. Science 202, 11 (1978).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  47. Gough, N. M., Cory, S. & Adams, J. M. Nature 281, 394 (1979).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  48. Cory, S., Tyler, B. M. & Adams, J. M. J. molec. appl. Genet. 1, 103 (1981).

    CAS  Google Scholar 

  49. Weigert, M., Gatmaitan, L., Loh, E., Schilling, J. & Hood, L. Nature 276, 785 (1978).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  50. Schilling, J., Clevinger, B., Davie, J. M. & Hood, L. Nature 283, 35 (1980).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  51. Sakano, H., Kurosawa, Y., Weigert, M. & Tonegawa, S. Nature 290, 562 (1981).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  52. Kurosawa, Y. et al. Nature 290, 565 (1981).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  53. Kurosawa, Y. & Tonegawa, S. J. exp. Med. 155, 201 (1982).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  54. Givol, D. et al. Nature 292, 426 (1981)

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  55. Kemp, D. et al. J. molec. appl. Genet. 1, 245 (1981).

    ADS  CAS  Google Scholar 

  56. Gough, N. M. & Bernard, O. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78, 509 (1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  57. Tucker, P. W., Liu, C.-P., Mushinski, J. F. & Blattner, F. R. Science 209, 1353 (1980).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  58. Roeder, W., Maki, R., Traunecker, A. & Tonegawa, S. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78, 474 (1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  59. Maki, R. et al. Cell 24, 353 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  60. Shimizu, A., Takahashi, N., Yaoita, Y. & Honjo, T. Cell 28, 499 (1982).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  61. Sakano, H. et al. Nature 277, 627 (1979).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  62. Early, P. W., Davis, M. M., Kaback, D. B., Davidson, N. & Hood, L. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 76, 857 (1979).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  63. Rogers, J. et al. Cell 20 303 (1980).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  64. Early, P. et al. Cell 20, 313 (1980).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  65. Alt, F. et al. Cell 20, 293 (1980).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  66. Moore, K. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78, 1800 (1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  67. Knapp, M. R. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 79 2996 (1982).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  68. Davis, M. M. et al. Nature 283 733 (1980).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  69. Maki, R., Traunecker, A., Sakano, H., Roeder, W. & Tonegawa, S. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 77, 2138 (1980).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  70. Obata, M. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78 2437 (1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  71. Kataoka, T., Miyata, T. & Honjo, T. Cell 23, 357 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  72. Marcu, K. B. Cell 29, 719 (1982).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  73. Weigert, M. et al. Nature 283 497 (1980).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  74. Altenburger, W., Steinmetz, M. & Zachau, H. G. Nature 287, 603 (1980).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  75. Max, E. E., Seigman, J. G., Miller, H. & Leder, P. Cell 21, 793 (1980).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  76. Walfield, A., Selsing, W., Arp, B. & Storb, U. Nucleic Acids Res. 9, 1101 (1981).

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  77. Hozumi, N. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78 7019 (1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  78. Alt, F. & Baltimore, D. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 79, 4118 (1982).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  79. Early, P. & Hood, L. Cell 24, 1 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  80. Dubinski, S. J. Immun. 103, 120 (1969).

    Google Scholar 

  81. Tonegawa, S., Hozumi, N., Matthyssens, G. & Schuller, R. Cold Spring Harb. Symp. quant. Biol. 41, 877 (1977).

    Article  PubMed  Google Scholar 

  82. Höchtl, J., Müller, C. R. & Zachau, H. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 79, 1383 (1982).

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. Van Ness, B. G., Coleclough, C., Perry, R. P. & Weigert, M. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 79, 262 (1982).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  84. Seidman, J. G. et al. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 77 6022 (1980).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  85. Steinmetz, M., Altenburger, W. & Zachau, H. Nucleic Acids Res. 8, 1709 (1980).

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  86. Lewis, S., Rosenberg, N., Alt, F. & Baltimore, D. Cell 30, 807 (1982).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  87. Höchtl, J. & Zachau, H. G. Nature 302, 260–263 (1983).

    Article  ADS  PubMed  Google Scholar 

  88. Burnet, M. Nature 210, 1308 (1966).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  89. Lederberg, J. Science 129, 1649 (1959).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  90. Brenner, S. & Milstein, C. Nature 211, 242 (1966).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  91. Hood, L. & Talmage, D. Science 18, 325 (1970).

    Article  ADS  Google Scholar 

  92. Gally, J. A. & Edelman, G. M. Nature 227, 341 (1970).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  93. Whitehouse, H. L. K. Nature 215, 371 (1967).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  94. Smithies, O. Science 157, 267 (1967).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  95. Weigert, M. & Riblet, R. Cold Spring Harb. Symp. quant. Biol. 41, 837 (1976).

    Article  Google Scholar 

  96. Selsing, E. & Storb, U. Cell 25, 47 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  97. Gershenfeld, H. K., Tsukamoto, A., Weissman, I. L. & Joho, R. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78, 7674 (1982).

    Article  ADS  Google Scholar 

  98. Weigert, M., Gatamaitan, L., Loh, E., Schilling, J. & Hood, L. Nature 276, 785 (1978).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  99. McKean, D. J., Bell, M. & Potter, M. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 75, 3913 (1978).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  100. Potter, M. Adv. Immun. 25, 141 (1977).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  101. Valbuena, O., Marcu, K., Weigert, M. & Perry, R. Nature 276, 780 (1978).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  102. Gearhart, P. J., Johnson, N. D., Douglas, R. & Hood, L. Nature 291, 29 (1981).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  103. Crews, S., Griffin, J., Huang, H., Calame, K. & Hood, L. Cell 25, 59 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  104. Kim, S., Davis, M., Sinn, E., Patten, P. & Hood, L. Cell 27, 573 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  105. Bothwell, A. L. M. et al. Cell 24 625 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  106. Baltimore, D. Cell 24, 592 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  107. Dildrop, R., Brüggemann, M., Radbruch, A., Rajewsky, K. & Beyreuther, K. EMBO J. 5, 635 (1982).

    Article  Google Scholar 

  108. Schreier, P. H., Bothwell, A. L. M., Müller-Hill, B. & Baltimore, D. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 78, 4495 (1981).

    Article  ADS  CAS  Google Scholar 

  109. Bothwell, A. L. M. et al. Nature 290 65–67 (1981).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  110. Pech, M., Höchtl, J., Schnell, H. & Zachau, H. G. Nature 291, 668 (1981).

    Article  ADS  CAS  PubMed  Google Scholar 

  111. Zakut, R., Cohen, J. & Givol, D. Nucleic Acids Res. 8, 3591 (1980).

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  112. Bernard, O. & Gough, N. M. Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 54, 864 (1980).

    Google Scholar 

  113. Hood, L. et al. Cold Spring Harb. Symp. quant. Biol 45 887 (1980).

    Article  Google Scholar 

  114. Honjo, T. et al. Cold Spring Harb. Symp. quant. Biol 45 913 (1980).

    Article  Google Scholar 

  115. Early, P., Nottenburg, C., Weissman, I. & Hood, L. Molec. cell. Biol. 2, 829 (1982).

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  116. Kindt, T. J., Mandy, W. J. & Todd, C. W. Biochemistry 9, 2028 (1970).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  117. Landucci-Tosi, S., Mage, R. G. & Dubiski, S. J. Immun. 104, 641 (1970).

    Google Scholar 

  118. Jerne, N. K. Ann. Immun. 125 C, 373 (1974).

    CAS  Google Scholar 

  119. Baltimore, D. Cell 26, 295 (1981).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Tonegawa, S. Somatic generation of antibody diversity. Nature 302, 575–581 (1983). https://doi.org/10.1038/302575a0

Download citation

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1038/302575a0

This article is cited by

Comments

By submitting a comment you agree to abide by our Terms and Community Guidelines. If you find something abusive or that does not comply with our terms or guidelines please flag it as inappropriate.

Search

Quick links

Nature Briefing

Sign up for the Nature Briefing newsletter — what matters in science, free to your inbox daily.

Get the most important science stories of the day, free in your inbox. Sign up for Nature Briefing