Antikroppar:Från gen till protein skapande av diversitet. Kursbok: The immune system Peter Parham

Transkript

1 Antikroppar:Från gen till protein skapande av diversitet. Kursbok: The immune system Peter Parham Kapitel Vilken substans som helst kan ge upphov till ett antikroppssvar. Som svar på närvaron av ett antigen, kommer det att skapas en stor mängd antikroppar, var och en med helt unik affinitet och en enorm specificitet. Antikropp repertoar: Hela utbudet av antikroppar, minst antikroppar. Denna repertoar skapas under B-cells utvecklingen genom DNA rearrangering (Rearrangering av genomiskt DNA segment), kallas också SOMATISK REKOMBINERING. DNA rearrangering: processen där olika V-gen segment kombineras och ansamlas utifrån en relativt liten grupp ärvda V-sekvenser vid varje locus. Diversiteten förstärks ytterligare genom somatisk hypermutation i mogna B-celler. Somatisk hypermutation sker när B-cellerna svarar på närvaro av antigen. Allelisk exkludering (allelic exclusion): Varje B-cell har en uppsättning av 2 olika antikroppar, men endast en av dessa kommer att uttryckas. 1

2 De funktionella gensegment är organiserade i tre olika grupper: 2 lätta kedjor och en tung kedja. Ig gener skiljer sig från andra gener genom att de består av ett antal oberoende bitar (vanligtvis består en gen av ett stycke som kodar för ett protein). De 3 olika grupperna ligger på olika kromosomer och har liknande organisation. L: Leader peptid; V: variabel; C: Konstant; D: Diversitet Antikropp diversitet skapas genom fyra olika processer: 1. Lätta kedjan; rekombinering mellan ett V- och ett J-segment. Tunga kedjan; rekombinering mellan ett V-, ett D- och ett J-segment. Varje segment selekteras slumpmässigt för varje rekombinering. Man har totalt rekombinationsmöjligheter. 2. Junctional Diversity: Ytterligare diversitet introduceras vid länkarna mellan de olika gen segmenten pga den approximativa sammanfogningen av V-, D- och J-gener. Detta bidrar till att kraftfullt öka diversiteten i CDR3 (endast 1/3 del av rekombinationerna lyckas). Ökar diversiteten med 3x Olika lätta och tunga kedjokombinationer paras ihop för att skapa antigen bindande området. 4. Somatisk hypermutation sker i de sekundära lymforganen. Punktmutationer introduceras slumpmässigt i de rearrangerade variabla regionerna. En slutgiltig Darwinistisk slutkamp mellan olika selekterade antikroppar där alla mutationer testas för sin förmåga att binda antigenet. Förekommer efter att antikroppen har antagit sin slutliga form (detta förekommer ej hos TCR). Större delen av Ig diversiteten hos vuxna kommer från somatisk hypermutation. 2

3 Slumpmässig rekombinering skapar diversitet Icke kodande Siffrorna här skiljer sig från människa till människa. 3

4 Looping out Junctional Diversity Terminal Deoxynucleotidyl Transferase 4

5 Junctional diversity: lite mera detaljerat: RAG-1 RAG-2 När VDJ väl har rearrangerats, kan den konstanta delen som motsvarar en viss isotyp kopplas till. 5

6 En naiv B-cell har inte träffat på antigen än. IgM och IgD är de antikropparna som den naiva B-cellen producerar. Antikroppen binder antigenet mha 2 antigen bindande områden. Den kan själv bindas till andra celler (Makrofager, Neutrofiler...) när dess konstanta (Fc) del interagerar med Fc-receptorer som finns på dessa cellers yta. Men Fc-delens intracytoplasmiska region är alldeles för kort för att direkt kunna kommunicera med andra proteiner inne i B-cellen. Antikroppen använder sig istället av två andra transmembrana molekyler (Igα och Igβ), som bygger en heterodimer ihop och binder till antikroppens Fc-del. 6

7 En B-cell producerar membranbundna och utsöndrade versioner av samma antikropp. Somatisk hypermutation: Sista sättet att skapa variation i det antigen bindande området. Sker efter antigen bindning. En mutation införs vid varje celldelning. Affinitetsmognad (affinity maturation): Antikroppar med starkare och starkare affinitet till antigenet produceras under hela det adaptiva svaret. 7

8 Somatisk hypermutation skapar diversitet inom de redan befintliga och funktionella Ig molekylerna. IgM är alltid den första antikroppen som produceras. Den är inte alls lika utvecklad i sin specificitet som t.ex. IgG. För att kompensera för detta, utsöndras IgM som en pentamer, med 10 antigen bindande regioner. Den binder väl till patogen med repetitiva mönster. J-kedja: Polypeptid som länker samman de fem olika IgM till en pentamer. 8

9 Isotyp switching: Händer endast efter att B-cellen träffat på antigen. Skillnader mellan isotyp switching och rekombinering av variabla regionen: Alla isotyp switch lyckas (100% success). Olika typer av signal sekvenser och enzymer. Isotyp switch händer efter antigen stimulation. Isotyp switching är inte slumpartad. Den är tvärtom styrd av Th celler som meddelar B-cellen vilken typ av antikropp som behövs. 9

10 10

11 11