Molekulare Mechanismen der Antikörpervielfalt

Erkennen, Spezifität und Erinnern an körperfremde Substanzen uns Strukturen

Antigene werden durch Produktion von Antikörpern innaktiviert und beseitigt

 

10^11 Antikörper werden hergestellen, obwohl im Vergleich weniger Gene haben.

 

20-22000 Gene und ca. 100 Milliarden Antikörper: Antikörper in der Struktur alle gleich, aber sie erkennen ein unterschiedliches Antigen, was fremd istàalle eigenen Proteine werden von diesem Immunsystem nicht erkannt sondern alle gegen ein fremdes Antigene gerrichtet

Körperfremde Stoffe

Körpereigene Schutzstoffe, auch Immunglobulin genannt

Die B-Zellen produzieren Abwehrstoffe, die sogenannten Antikörper. Diese richten sich jeweils spezifisch gegen ein als körperfremd erkanntes Antigen. Die T-Zellen erkennen Antigene, also körperfremde Strukturen, wenn sie von körpereigenen Zellen auf ihrer Oberfläche präsentiert werden. T-Zellen unterstützen B-Zellen.

• Zelltyp produziert Antikörper= B-Zellen des Immunsystems:
• -kommen von einer Stammzelle, die sich im Knochenmark entwickelt->geht dur selektion, wo Programm induziert wird (zum Beispiel bei der Milz, bei den Lymphknote->dort Abgleich: alles was eigen erkennt wird eliminiert)

-Aktive B-Zellen-> die Gene, die für die Antikörper verantwortlich sind, werden in den B-Zellen spezifisch aktiviert-> differenzierte B-Zelle als Transmembran Proteine exprimiert

• ->kann nur B-Zelle, bei den anderen wird Genabschnitt stark komprimiert.
• sind für den humoralen Ast verantwortlich->scheiden die Antikörper aus

• T-Zeleln_
• zellulären Ast der Immunantwort-> machen Zell-Zell-Intraktionen und töten die Zelle.

• -Synthese von Antikörper durch B-Lymphozyten
• -Sekretion der Antikörper ins Blut
• -Rezeptorproteine-Struktur von Antigenen- an B-Zelloberflächen erkennen und binden Antikörper
• -Jede Zelle besitzt nur eine Art von Rezeptor->Antigenspeziftät
• -Antigen bindet an Rezeptormolekül->Zelle teilt sich->einige differenzieren zu Plasmazellen->Sekretieren Antikörper

Negative Selektion: 

• Virus, das intrazellulär die Zelle infiziert:
• -infizierte Zelle beginnt virale Proteine an der Oberfläche zu exponieren(schwarze Dreiecke->Virus vermehrt sich durch diese Zelle)
• -werden erkannt von der B-Zelle über die Antikörper, weil die Antikörper die Abfolge der Proteinen erkennen

Antikörper->werden Sekretiert Sie sind im Gesamtkörper vorhanden, unabhängig von der B-Zelle.

 

Antikörper können Antigen wiederzufinden: durch Veränderung vom Membran zu Sezernierten, wird Erkennung des Antigens nicht verändert->erkennt genau gleich Epitop.

• nur verändert, ob der Antikörper an der Membran ist oder sezerniert->dekoriert die Zelle und kann über sein Teil das Komplementsystem aktivieren-> Komplementfaktoren: Wenn sie aktiviert werden, 
• ->kann Zelle Antikörper binden, die kann lysiert werden. =durch das Immunsystem induzierter Zelltod. Die Lyse ist nicht apoptotisch, die Membran wird löchrig und die Zelle zerfällt. Hier induziert das Immunsystem eine extreme Entzündungsreaktion durch die Lyse der infizierten Zelle.

90: eine Kette mit 100 Aminosäuren und  ein Antikörper kann die Aminosäuren 1-10 erkennen.

 Verrückt das nach einer Aminosäuren->ein zweiter unterschiedliche Antikörper die Aminosäure -Sequenz kann 2-11 erkennen und anschliesend 3-12.

 

COVID: vom Spike-S bei SARS-COV2-> Protein ist relativ groß->hat hunderte von Antikörpern generiert bei der Infektion->gleiche bei der Immunisierung.

Proteinkomplex, der aus vier Ketten besteht-> Punktuell bildet sich antigenbindendes Fragment->wird von angewiesenen AS erkannt

-Besteht aus vier Untereinheiten ->bei beiden einen variablen Teil

• *zwei identisch leichte =L: 
• leichte Ketten: light Chains, berühren sich nicht.

• *zwei identisch schwere = H: 
• schwere Ketten: sind schwerer im Molekulargewichtàschwere Ketten=heavy chains, H-Ketten, hierdurch die Disulfit-Brücken kovalent miteinander verbunden

-Variable Region, V-Region = variable Domäne:

• *N-terminale Bereich von 110 AS à->VL und VH:
• *AS ist Variabel
• *Entscheidet über Spezifität des Antikörpers
• *Auf beiden Seiten genau dasselbe Epitop gebunden ->sind identisch
• *bei der leichten Kette als auch bei der schweren Kette, unterscheiden sich die unterschiedlichen Antikörper

-Konstante Region, C-Domäne, konstante Domäne= heavy chain (schwarze Abschnitt): 

• *Bestandteil, der alle Antikörper in , ihrem Körper gemeinsam haben. à Aminosäurenzusammensetzung ist immer gleich.
• *CH und CL

• -
• FAB-Fragment: im variablen Teil,verantwortlich für die Antigenbindung (AB), wird gebildet von einem Teil der schweren Kette und der ganzen leichten Kette-> variable Teil vorne massgebend.

• -
• FC-Fragment: konstant, zusammen gehängt mit den Disulfit-Brücken, nur von der schweren Kette gebildetàwichtig für Komplementsystem interessiert oder einen anderen Rezeptor binden kann. Antikörper auch als Signalmolekülsequenzen sehen->kann über FC-Fragment binden.

Aussehen Antikörper:

Es sind Dimere, es hat zwei Schwierigkeiten und zwei leichte Ketten.

schwere Ketten: sind schwerer im Molekulargewicht->schwere Ketten=heavy chains, H-Ketten, hierdurch die Disulfit-Brücken kovalent miteinander verbunden

 

Ein Antikörper kann zwei Moleküle Antigen binden->kein bifunktionaler Antikörper sein -> nur monovalente Antikörper. Sie binden immer ein Antigen und haben die gleiche Abfolge an Aminosäuren.

 

Disulfidbrücken trennen sich nicht durch Erhitzen, braucht noch etwas dazu.

In Keimbahnzelle ist die genetische Information für eine Immunglobulinpolypeptidkette in vielen Gensegmenten über ein ganzes Chromosom verstreut->Differenzierung B-Lymphozyten; Gensegmente durch Rekombination der DNA gezielt und spezifisch zusammengesetzt->bilden so ein komplettes, exprimierbares Gen für eine bestimmte Immunglobulinkette.

Zusätzlich somatische Mutationen in aminoterminalen Region einführbar.

Rekombination für leichte und schwere Ketten unterscheiden sich

Vielfallt für Möglichkeit an Rezeptor zu binden:

zwei loci für die Schwere und die leichte Kette->differenziert bei leichten Ketten noch in zwei loci-> nicht alle Tierarten können beide loci aktivieren.


leichte Kette: verschiedene Segmente V-, J-, C-Segment, C-Segment hat einen Leader.

Rekombination zuerst auf DNA-Ebene: V mit J verbunden.

Ganze Lokus wird transkribiert und Exone nach dem J herausgespleisst->offenen Leseraster mit V-, J- und C-Segment-> in das Gen transportiert.

Rekombination fehlschlägt: zweite Möglichkeit->das mütterliche Allel kann rekombiniert werden.

schwere Kette: zusätzlich zu drei Segmenten ein D-Segment

Rekombination in 2 Schritten-> zwei Genlocationen: D mit J.

Rekombinationsvorgänge in der DNA

Somatische Rekombination in einem Schritten

Drei verschiedene Gensegmenttypen.

V-J-C- Rekombination 

• Variable Region:
• -L-Segment->300
• -V- Segment ->300, durch Intron von Leader-Sequenz (L) getrennt
• -J-Segment->5
• -C-Segment->1

L+V und J sind durch langen nicht kodierbaren Abschnitt miteinander verbunden.

Jedes V-Segment hat seinen eigenen Leader. Das L ist vor jedem V-Segment vorangestellt.

• Konstante Region:
• -C-Segment

J ist mit C durch nicht-kodierenden Abschnitt verbunden

b-Lymphoztendifferenzierung-> L+ V-Gensegment rekombinieren mit einem J-Gensegment und mit C-Segment entsteht aktives Gen->in hnRNA (Vorläufer RNA) umgeschrieben und Intron herausgespleisst->mRNA->Protein durch ER sekretiert->aminoterminale Ende durch L-Sequenz kodiert wird proteolytisch abgespalten->aktive Form für die leichte Kette



1500 Möglichkeiten für leichte Kette

• Die Polymerase beginnt nicht vorne, sondern beim LV-Segment, das die Rekombination gemacht hat. Alles was voran ist, interessiert die Polymerase nicht, und wo sie synthetisiert, dass synthetisiert sie bis hinter das C-Segment und macht ein high-nuclear rna.

• Es gibt einen Gen-Lokus für Gene und einen für Antikörper. Hat nur ein Gen für die schwere Kette und eines für die leichte Kette->Genrekombination->DNA codiert für verschiedene Exons( schwarze Balken):
• -V-Exon: 300 verschiedene V-Exone
• -5 Y-Exone

Doppelstriche: relativ viele Nukloide, die nicht codiert sind

Es kommt bei der Differenzierungzu einer Gentranslokation kommt-> V-Exone mit Y-Exonen verbunden -> zufällig-> 1500 Möglichkeiten, um diese miteinander zu verbinden->differenziertes Gen.

Kappa= leichte Kette

Exone, die vorgeschaltet sind oder nachgeschaltet sind, sind noch da-> alles dazwischen herausgeschnitten->schneidet es am Ende das raus und verbinden es mit den Worten Ende von Y3. ->Abschnitt dazwischen wird rausgeschnitten und geht verloren.

 

 Lokus sieht nach der Translokation: Vorgeschaltet und nachgeschaltet sind diejenigen, die nicht verwendet wurden. RNA-Polymeraseà liest Lokus ab: beginnt mit V. Jedes LV hat einen Promotor, dort begrenzt die Transkription. Vor V immer L->liest bis Determinationssignalà ganze Lokus wird transkribiert. Begonnen wird dort, wo die Transformation gestartet wurde.

 

nicht translatierte Region, alle für die Rekombination nicht verwendeten Segmente.

Im Zellkern wird gesplized-> offenes Leseraster: besteht aus einem L, einem V, einem J und dem C. Rest ist rausgeschnitten. Nur noch rekombinierte Exon ist hier. -> Ende des Stückes verwendet, und an das C-Exon rangefügt-> mRNA, die besteht aus LVJC.

 

Wofür braucht die leichte Kette eine Leader Sequenz?

Wohin muss die synthetisiert werden, dass sie am Schluss einen Transmembranantikörper haben?

endoplasmatisches Retikulum -> Leader ist ein Targetin-Sequenz->stellt sicher, dass leichte Kette in das endoplasmatische Retikulum synthetisiert. Die leichte Kette hat keine Transmembran- Domäne, sie wird in das Lumen abgegeben.

L= Leader

J=Join

D=Diversity

C=Constant

 

Constantin joined the Leader of Diversity-shit.

Nein-> Es gibt einen Gen-Lokus für Gene und einen für Antikörper. Hat nur ein Gen für die schwere Kette und eines für die leichte Kette->Genrekombination->DNA codiert für verschiedene Exons

4 verschiedene Gensegmenttypen in der Keimbahnkonfiguration

Somatische Rekombination in zwei Schritten

V-D-J- Rekombination

• -L+V-Segment->200
• -J-Segment->4
• -C-Segment->8
• -D-Segment->12

76800 Rekombinationsmöglichkeiten für schwere Ketten.

• B-Lymphoztendifferenzierung-> Zuerst wird D- mit J- Gensegment rekombiniert und im zweiten Schritt L+V-Gensegment mit D/J-Segment rekombiniert. Diese L+V/J/D-Segment bildet mit C-Segment ein aktives, differenziertes, exprimierbares Gen für schwere Ketten->in hnRNA (Vorläufer RNA) umgeschrieben und Intron herausgespleisstàmRNA->Protein durch ER sekretiert->aminoterminale Ende durch L-Sequenz kodiert wird proteolytisch abgespalten->aktive Form für die leichte Kette

ähnlich wie bei der Leichten.

Leader: mRNA ins Retikulum synthetisiert

D-Segmente: Schweren Kette ist sie länger-> zusätzliches Exon Zustandekommen->machen den größten Unterschied, obwohl nur so klein wie die J

Hier haben wir 200 V, 12 D und 4, J.

• Im Gegensatz:
• -leichten Kette->V-J-C- Rekombination
• -schweren Kette von einer V-D-J- Rekombination.

 

2 Rekombination-> Auf Stufe DNA: zuerst zufällig ein D- mit einem J- Segment verbunden.

-> 48 verschiedene Rekombination auf der ersten Stufe.

Bei der Reifung der B-Zele, kommt es wieder zu einer Rekombination und 2 von 200 L+V ->48 mal 200=1000 ->Genebene. Bei Aktiver B-Zelle: Gen exprimiert durch ablesen des bestimmten Teil bis  erste konstante Kette-> Dort hat es Terminator und es bricht ab.

hnRNA werden Introns in Trance raus gesplyced: V ist mit D und J verbunden und alles was zwischen J3 ist unc CH1, die Exone werden raus gesplyced, sodass sie nach dem Splicing bei der schweren Kette ein Open-Reading-Frame haben 1 L, 1 V, 1 J und 1 C-Segemtn. -> translatiert in das endoplasmatische Retikulum.

 

Achtung: Bei der schweren Kette ist das Ch1, der konstante Domäne, ist eine TransmembranDomäne. -> schwere Kette wird in das Retikulum synthetisiert bis der CH-Teil kommt und das ganze Polypeptid wird aus dem Locum in die Membran überführt, sodass die schwere Kette mit dem Transmembrandomäne in der Membran verankert ist.

im endoplasmatisch Retikulum: leichte Kette an die schwere Kette durch die Disulfit Brücken eingebunden und zwei schwere mit den Leichten werden zusammen geknüpftà membranstämmigen Antikörper im endoplasmatischen Retikulum, im Golgi.

-> Antikörper an Zellmembran und bleibt verankert. Die sind nach außen extrazellulär gerichtet.

Rekombination der schweren Kette zweimal, und einmal eine Rekombination der leichten Kette:

Möglichkeiten von leichten und schweren Ketten bestimmt und deren Zusammenfügung.

 

V von V-Exon bestimmt.

J ist die Verbindung.

C der abschnitt mit leichten Ketten.

 

Leichten Ketten: C-,J-,V-,L-,Exon

Schwere Ketten: C-,J-,D-,V-,L-,Exon

->Sie kommen in einen sehr großen Bereich, zehn noch sechs verschiedene Variationen mit nur zwei Genbereichen. Bei denen Sie aber eine Rekombination machen können.

• Gensehment für Rekombination besitzen charakteristische DNA-Sequenz in der nahen Umgebung.
• -Alle V- und D-Gensegmente am 3’ OH Ende: verbunden mit repetitiven Sequenzen
• *ein konserviertes Heptamer ->CACAGTG
• *und ein konserviertes Nonamer -> ACAAAAAACC
• *die Beiden sind durch eine nicht konservierte Sequenz getrennt

• -Alle D- und J- Segment am 5’OH Ende:
• *Konservatives Nonamer->GGTTTTTGT (komplementär zu ACAAAAACC)
• *Konserviertes Heptamer->CACTGTG (komplementär zu CACAGTGàes macht einen Bogen und geht zurück zu CACTGTG)
• *Nonamer ist spigelbildlich angeordnet
• *die Beiden sind durch eine nicht konservierte Sequenz getrennt

nicht konservierten Sequenzen= «Spacer»-Signale->aus 12 oder 23 Basen




Rekombinaseenzymsystem (=Rekombinase): postuliert (es fordern) dies in differenzierenden B-Lymphozyten, welches Sequenzordnung erkennt, in der Nähe schneidet und rekombiniert. Erkennungssignale der Rekombinase->Spiegelbildähnliche Sequenzmerkmale

 

Man vermutet: zuerst binden zwei asymmetrische DNA-Bindungsproteine (Hetrodimer) an Hepta/Nonamer-Sequenz->anschliessend Dimerisierung->dann Herausschneiden und Ligieren der nicht kodierenden DNA Sequenzen





Oberes Bild: V und J sind miteinander verbunden durch ein Intron. àdie beiden Heptamere und die beiden Nonamere können zusammen interagieren à Sequenz intramolekular zwischen zwei Molekülen und eine intermolekulare Hybridisierung und es entstehen Blasen dazwischen

 

Blasen charakteristisch mit einem 12er und 23er: 12 ist oben und 23 hintenà Struktur wird erkannt.

Rekombination von einem Enzym: schneidet in der Hetamer- Stammregion.

Der Schnitt: oberen unteren Strang machen beide die gleiche Struktur.

komplettären Basenbau: Stränge müssen nachher wieder zusammenpassen aufgrund der Sequenz.

Auseinandernehmen-> intermolekulare Stockdoppelung, aufgrund der komplementären Basenpaarung 7 und 9->geschnitten in den Baum beim Heptamer.

untere Strang genau gleich-> Abfolge der Sequenzen oben und unten.

Oberer und unterer Strang gehen zusammen.

Der Stamm kann unterschiedlich geschnitten werden->muss auf dreifaches schauen

 

Bei leichten Ketten wird Kappa oder Lambda genommen je nach Tierart.

In der Genetik wird nur ein Allel eines Elternteil verwendet und wenn es dann funktioniert, wird das andere wird chromatisiert und wenn beide nicht gehen geschieht Apoptose.


Bei der Rekombination werden Doppelstränge auseinander genommen und vereinen sich intramolekular mit Wasserstoffbrücken->es entstehen wie Bäumchen (unteres Bild)

 ->so entsteht eine enorme Vielfallt

für die leichte Kette 2 Loci-> also 2 Bereiche auf dem Genom: Kappa-Locus und Lambda-Locus.

Je nach Tierart wird Kappa oder Lambda genommen.

Rekombination: Sie muss funktionieren.

Mütterliches und väterliches Allel: Wenn Rekombination an der Kappa-Kette, wird zuerst nur das eine Allel verwendet und die Rekombination gemacht (nur an dem einen Allel)

• -Wenn das Funktioniert hat, wird das zweite Allel chromatimisiert und dadurch stillgelegt->ist dann zu und kann nicht abgelesen werden und es wird so nur eines abgelesen
• -Wenn Rekombination an ersten Allel nicht Funktioniert: , wird erstes chromatimisert und dadurch stillgelegt und das zweite Allel wird genommen.
• -Wenn keiner der beiden Allele geht: T-Zelle induziert Apoptose->verschwindet aus dem System
• -Es werden nie beide Allele gleichzeitig Rekombiniert bzw. beide rekombinieren unterschiedlich.

8 verschiedene C-> bei der ersten membranständigen Isotyp ist das für den membranständigen Antikörper codiert. Nach Spleissing-> offenen Leseraster

schwere Kette direkt in den Membran sekretiert und bleibt dort verankert. Zwei schwere Ketten in Membran verankert und Verankerung wird durch das CA1 codiert.

Start aller B-Zellen: schwere Kette wird membranständigen Antikörper

leichte Ketten Rekombinationen machen und verschiedene schwere und das muss man modifizieren und dann sind wir bei C6

 

Verbindungsvariabilität: Orte der Rekombinationen -> unterschiedlich miteinander verbunden. Molekular oder die DNA-Sequenz-Aspekte-> bei der linken Kette ein V mit J verbunden. Bei einzelsträngig n-> komplementär miteinander verbunden.

 

Dazwischen haben wir nukleotidische und am Schluss haben wir einen Doppelstrang.

Bei intermolecularer Aktion: verbinden es und nehmen es auseinander-> bei jedem Strang eine solche Struktur und am unteren Strang genau die gleiche Struktur.

Der Stamm wird so geschnitten, dass wir entweder 0, 3, 6, 9, 12 Basenpaare haben bis das J beginnt.

->Erhöhung unterschiedlichen Antikörpervielfalt bei.

Obwohl zwei Antikörper oder Fragmente, die unterschiedlich geschnitten sind, genau das gleiche V oder J haben. Die zwei oder drei Aminosäuren, die dazwischen liegen, sind kritisch für die Situation mit dem Antigen und entsprechend hilft das, die große Anzahl von Antikörpern zu steigern auf 10-100. Wenn der Schnitt so geschieht, wenn es nicht ein Vielfaches von drei ist, kann das System das prüfen. Das würde einen Antikörper geben, der nicht funktioniert und das J-Segment ist nicht im Raster mit dem V, da gibt es dann die Terminale Desoxynukleotidyltransferase, das Nucleotide einbauen kann, sodass wir ein Vielfaches von drei haben, sodass die offene Leseraster garantiert ist.

 

Es gibt Nucleotide, die nicht im Stamm sind und man hat zwei oder drei Schnitte->gebe dann 5

Sie hängt an diesem Ort, wo Sie zwei, ein Nucleotide an, so hat man Leseraster von 3 × 3->Nucleotide eingefügt werden von diesem Enzym.

Ja, außer bei den B-Zellen->fehlen die herausgeschnitten Sequenzen, weil Genom heraustranslatiert wurde

Nicht abgeschlossene Auswahl von Enzymen.

Beispiel Rag-1, Rag-2: haben offenes Leseraster, bei Fehler folgt ein Reparatursystem.

 Diese Enzyme sind wichtig für die Antikörpervielfalt-> Antikörperpräparation im Tier: klinisch wichtig

Tiere, die diese Vollmutation haben (welche keine Enzyme mehr herstellen), überleben.

 

(Wenn Tiere wegen dieser Mutation nicht überlebensfähig wären: wichtig für die Entwicklung. Es gäbe keine Tiere, weil in der Gebärmutter absorbiert wird.)

 

->diese Gene können mutiert sein und die Tiere kommen auf die Welt.

 

Haben geschwächtes Immunsystem, weil die B-Zellen nicht richtig funktionieren. Diese Tiere kommen immer wieder in die Praxis. Fressen nicht.



Geschwächtes Immunsystem:

-durch HIV

• -zelluläre, oder der humorale Ast funktioniert nicht. àBeide braucht es, um sehr viele Autogene (Pilze, Bakterien, Viren) bekämpfen zu können.
• ->Falls ein Ast fehlt und Mutation des Gens->ganze B-Ast fehlt.
• Zelluläre Ast ist wichtiger für alles intrazelluläre. Dieser Ast findet Antikörper und markiert sie für andere Zelle zur Elimination

-Tieren, wo die B-Zellen nicht mehr differenziert werden können-> entzündlichem Geschehen. angeboren, weil die Proteine nicht gebildet werden->B-Zellen nicht differenzieren.

Leichte Ketten:

• -Verbindungsenden (L+V,D und J) sind ungenauàAntikörpervariabilität beitragen
• -Variabilität ist nicht sehr gross, da auch unproduktive -Verbindungen entstehen: wenn nachfolgenden Basen nicht mehr im Leseraster des genetischen Kodes sind
• -Variabilität: auch durch Einfügen einer oder mehrerer Basen durch das Enzym Terminale Desoxynukleotidyltransferase.
• -ungenaue Rekombination trägt etwa einen Faktor 10 zur Variabilität bei.

• Bei den schweren Ketten:
• -ungenaue Rekombination trägt etwa einen Faktor 100 zur Variabilität bei.
• Grund: zwei Rekombinationsschritte durchgeführt werden.

Immunglobulin-Gene aus vielen dutzend verschiedenen Zellinien-> Basensequenz der verschiedenen Regionen untereinander verglichen.

Somatische Mutationen: vor allem in V-Gensegmenten (etwas weniger häufig in J- und D-Segmenten) in vermehrtem Masse als im übrigen Genom Abweichungen in einer Base -> nimmt somatische Mutationen an = Hypermutation.

Mutationen entweder während der semikonservativen DANN-Replikation oder während der DNA-Reparatur eingeführt.

(Über diesen somatischen Mutationsmechanismus ist noch wenig bekannt.)

letzten Schritt der Antikörperreifung in B-Lymphozyten-> rekombinatorische Veränderungen in den konstanten Regionen der schweren Ketten.

Unreife B-Lymphozyten: noch nie einem Antigen ausgesetzt, exprimieren den IgM Antikörperisotyp an ihrer Zelloberfläche.

Vollständig differenzierte B-Lymphozyten: exprimieren sowohl IgM als auch IgD Isotypen, sind bereit Antigene zu binden.

Im weiteren Verlauf einer Immunantwort: Lymphozyten differenziert zu Antikörper-produzierenden Zellen, die andere Antikörperisotypen mit unterschiedlichen Funktionen sekretieren.

Class Switch-Rekombination:

-unterschiedlichen Antikörperisotypen werden durch eine spezielle Rekombination (intrachromosomale Deletionen) der DNA Sequenzen generiert. Die DNA- Sequenz kodieren für die konstanten Regionen der schweren Ketten.

-findet an Switch (S) Regionen statt: liegen vor den Genen für die konstanten Abschnitte der schweren Ketten.

-Die Rekombination wird durch das Enzym AID (activation-induced cytidine deaminase) iniziert, welches Cytosine in der S-Region zu Uracil konvertiert. In weiteren Schritten werden die so generierten Uracil-Basen herausgeschnitten und es entstehen erst Einzelstrangbrüche und im folgenden Doppelstrangbrüche. Die so generierten DNA-Enden rekombinieren daraufhin miteinander




Tab. 3 Immunogloblin-Rekombination: leichte Kette, schwere Kette, Phänotyp an der Oberfläche

 

Stammzelle: Proteine nicht exprimiert

Stammzelle beginnen sich zu differenzieren-> B-Zelle.

Gebe werden transkribiert und transportiert, damit Rekombination beginnt:

Zuerst schweren Ketten dann die leichten

 

membranlokalisierten Antikörper: Subgruppe M für Membran. B-Zelle bleibt so, bis sie das Antigen bindet. ->Dann kommt Signal der B-Zelle und sie beginnt sich zu teilen und zusätzlich zu der Teilung macht sie class switch->kann dann auch sekretierte Immunglobuli herstellen nach gwünschter Immunklasse sein. Das sind die Reifenzellen.

Zuerst wird die schwere Kette rekombiniert und anschliessend die leicht.

Unteres Bild:

• prä B Zelle wird stimuliert und zur Reifenzelle: 
• -produziert nicht nur membranständiges Antikörper, sondern Subtyp, der sekretiert wird.
• -Synthese des Antikörpersà leichte Kette bleibt, die schwere Kette wird synthetisiert mit anderen C-Domäne.
• -Diese, die jetzt angehängt wird, hat keine Transdomäne, es kommt zu einer leichten Kette.
• -schwere Kette nicht mit der Membran verbunden und leichte Kette finden sich und bilden eine Antikörperstruktur.
• -schwere Kette nicht mit der Membran verbunden-> Antikörper bleibt im Lumen des Vesikel,
• -Wenn es mit Plasma-Membran verschmilzt und den Inhalt abgibt->Sektionshirten Antikörper.

Locus der schweren Kette: mehrere C und nur das CH1. (anderen Figuren war es CH1 oder CHµ).

C mit Transdomäne kopiert Membran ständige Antikörper. Dahinter ist dann zB delta, epsylon, und Ca. (Buchstaben symbolisieren die Subklassen)

Unterscheidet auch Igg1, Igg2. Subklassen sind definiert durch die C. -> weiterer DNA switch auf der DNA-Ebene notwendig.

erste Kombinationen-> Transkript wird generiert, das µ-Transkript-> Termination und die RNA wird als µ-Messager-RNA gespliced->Durch die Stimulierung kommt es zu einer Verlängerung der Transkription. Dabei noch keine Rekombination, sondern nur Stimulierung der B-Zellen durch das Antigen wird RNA gelesen und in das nächste Exon, in das Delta. ->Termination.

 

Kann zwischenIgM und IgD switchen durch Weiterführen Transkription->lange messager RNA, machen ein alternatives splicing.

Delta und J ist möglich und µ mit dem J.

Je nach splicen kann es IgM oder IgD sein. -> IgB und IgM einer reifen B-Zelle nach der Stimulierung. Das funktioniert rein durch das Splicing.

 

Jetzt kommt aber der Switch bei der Klasse.

 

S-Sequenz kann sich paaren. Kann Loop herstellen, wenn neben VDJ ein C-Alpha kann man es vorne mit letzten S überlagern. Alle Elemente dazwischen werden ausgespart->kombinieren direkt die DNA über diese S-stellen und verlieren alle C.

nur noch einen Lokus mit C-Alpha: Transaktion kommt von vorne und es wird dann entsprechend gestoppt->messager Rna mit einem C alpha konstanten TeilàZelle begrinnt IgA Subtyp zu generieren. Das VDJ wird beibehalten, aber sezerniert.

 

Ig1 machen: Rekombinationà Loop, Sequenz herausschneiden und andere behalten.

Hat dann gamma 1 statt C alpha. messager RNA Bildung bis zum ersten C, dann bricht es ab-> anderen C werden nicht abgelesen von der Transkription->hat so ein Immunglobulin der Klasse eins generiert.

Unterschied zwischen Gamma eins oder zwei: diese FC- Domäne kann mit anderen Proteinen interagieren. àbraucht nun an der Oberfläche (zB Schleimhaut) IgA, das mit zum Beispiel IgE bei einer allergischen Reaktion interagiert.

 

B-Zelle länger stimuliert->Classswitch. keine Rekombination mehr und Antikörper startet immer mit IgM. Bei Classswitch kann es eine B-Zelle werden, die nur ein IgM oder IgD produziert.

 -Zelle macht IgD: kann sich teilen, aber die Nachbarszelle macht den Classswitch, Sie verlieren das Reportaire nicht, sie haben für den gleichen Antikörper alle Subtypen, die Sie sich vorstellen können, für den einen oder anderen Subtyp. Das führt nicht nur zur Vielfältigkeit, sondern dass sie an dem gewählten Ort der Infektion den entsprechenden Subtyp vom Immunglobulin haben und mit den anderen Teilen des Immunsystems oder anderen Zellen entsprechend interagieren können.

(gleiche Konzept bei den T-Zellen-> Immunologievorlesung.)

 

B-Zellen: werden aktiviert-> beginnen sich zu teilen.

 

Bei Teilung: zusätzliche Variabilität hinein bei Teilung unter Replikation des Genoms, wird das Genom absolut basengetreu repliziert. ->Reparatursystem schaut, dass die Vorlage treu der Basenpaare abgelesen wird.

 

Ausnahme, glonalen Expansion: bei der Vermehrung der B-Zellen-> vor allem die Rekombinationsstellen kommt es bei Vj zu Hypermutationen-> DNA-Polymerase beginnt dort Fehler zu machen und diese werden nicht repariert-> es kommt zu einem Nukleotiden-Austausch,

-->d. h., eine Zelle hat IGM, teilt sich und die Tochterzellen produzieren genau dasselbe. ->kann aber sein, dass diese Zelle hypermutiert an dieser Stelle und teilt sich. Auf Bild: vier Zellen mit sehr ähnlichen Antikörper aber zwei Zellen haben Hypermutation und in der Region eine oder zwei Aminosäuren ausgetauscht->dadurch wird Antikörper Besser oder schlechter gebildet. Bei Besserung wird es stimuliert und so haben Sie eine glonale Expansion, die verändert wird.

 

Veränderung positiv: Klon vermehrt sich

Negative Veränderung: schwächeren Bindung-> Teil der Expansion weniger stark stimuliert, weil das Antigen schwächer IgM bilden kann.



Folgen Expansion:

- haben mehr Zellen haben, die mehr Antikörper herstellen können

- durch Replikation verändere ich den Antikörper->noch besser an das Antigen anzupassen.

->Klone, diese Zellen, die die Mutation haben, generieren eine höhere Affinität. = Variabilität durch Mutationen bei den B-Zellen.


Replikation NORMALERWEISE fehlerfrei, bei B-Zellen haben wir die Ausnahme: Mutationen gebildet ohne sie zu reaprieren

• prinzipiellen molekularen Mechanismen, welche die Antikörpervariabiliät erklären:
• Die kombinatorsiche Vielfalt verschiedener rekombinierbarer Gensegmente, die für die variable Region des Antikörpermoleküls kodieren
• Die Variabilität an den Verbindungsstellen selber
• Die somatische Mutation

Der grössten Anteil der Variabilitätsmöglichkeiten kommt vom Rekombinieren der leichten (300V x 5J = 1‘500) und der schweren (200V x 12D x 4J x 8C = 76‘800) Ketten. Das Variabilitätspotential beider Ketten zusammen ist demnach 1,15 x 108 (1‘500 x 76‘800).

Die Verbindungsvariabilität trägt einen Faktor 103 bei (10 für leichte, 100 für schwere Ketten), woraus sich eine Mindestvariabilität von 1,15 x 1011 ergibt.

Diese Zahl ist eine absolute Minimalschätzung, da die somatische Mutation dabei noch gar nicht berücksichtigt ist.

Rekombination in der DNA der leichten und schweren Ketten

DNA-Sequenzmerkmale an den Rekombinationsorten

Variabilität an den Orten der RekombinationàVerbindungsvariabilität

Variabilität durch Mutation= somatische Mutation

«Class-Switch»-Rekombination