Immunglobuline (Igs) oder auch Antikörper sind von Plasmazellen synthetisierte und sezernierte Glykoproteinmoleküle, die bei der Immunantwort bestimmte Antigene erkennen und binden. Antikörper durchlaufen unterschiedliche Mechanismen, die die Antigenaffinität verbessern und durch Klassenwechsel eine zielgerichtete Abwehrreaktion ermöglichen. Die verschiedenen Ig-Klassen sind IgG (am häufigsten vorkommend), IgM, IgE, IgD und IgA. Sie unterscheiden sich in ihren biologischen Merkmalen, Struktur, Zielspezifität und Vorkommen. Allgemeine Aufgaben sind die Opsonisierung und Neutralisierung der Infektiosität von Pathogenen sowie Einleitung einer zytotoxischen Reaktion und die Komplementaktivierung. Die einzelnen Ig-Isoformen verfügen über einzigartige, individuelle Mechanismen zur Abwehr von Krankheitserregern.
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Lernleitfaden
Medizin ➜
Klassenwechsel:
Schwere Ketten haben unterschiedliche Gensegmente: variable Region (V), Diveritäts-Region (D), Joining-Region (J) und konstante Region (C).
Die C-Region der schweren Kette bestimmt die Ig-Klasse/den Isotyp. Bei Antigenkontakt findet ein Klassenwechsel reifer IgM-positiver B-Zellen statt. Exzision der Exone, die für das konstante Gensegment (Cμ) der schweren Ketten kodieren. Es gibt sich wiederholende Bereiche der DNA, die als „switch regions“ (schwarze Rauten) bezeichnet werden.
Dort leiten Enzyme wie die aktivierungsinduzierte Cytidin-Desaminase (AID) DNA-Doppelstrangbrüche ein und VDJ-Segmente und neue konstante Regionen werden durch Reparaturenzyme verbunden. Das Cμ-Segment wird durch ein neues konstantes Gensegment (z.B. Cγ, Cε oder Cα) ersetzt. Im Bild ist Cγ1 an das VDJ-Segment gebunden, wodurch IgG1 entsteht.
Die gebildeten Antikörper haben wichtige Eigenschaften (Diversität und Spezifität), die grundlegend für die Immunantwort sind.
Einzigartige Mechanismen erzeugen Diversität:
B-Zell-Aktivierungs- und Reifungsprozesse im Keimzentrum:
Bei Aktivierung bewegt sich die B-Zelle aus der Mantelzone und dringt in das Keimzentrum ein. Es findet eine B-Zell-Proliferation (klonale Expansion) statt und die Antikörperaffinität zum Antigen wird durch den Prozess der somatischen Hypermutation erhöht. Wiederholte Zyklen der Proliferation und Hypermutation verfeinern den B-Zell-Rezeptor. Allerdings differenzieren nicht alle B-Zellen weiter, insbesondere wenn die Affinität schwach ist. Es kommt zur Apoptose, wenn die Antigen-Antikörper-Bindung nicht ausreichend gut ist. B-Zellen mit starker Affinität überleben (Selektion) durch Überlebenssignale follikulärer dendritischer Zellen und T-Zellen. So selektierte B-Zellen gehen zum Klassenwechsel und zur Differenzierung in Plasmazellen oder Gedächtniszellen über.
Monomere und Polymere:
IgG, IgD und IgE sind Monomere (Struktur im Bild ganz links dargestellt). IgA wird in Mukus zu einem Dimer. IgM bildet ein Pentamer.
Bild von Lecturio.Die 5 Ig-Klassen, ihre Strukturen und Eigenschaften
Bild: „Five immunoglobulin classes“ von OpenStax College. Lizenz: CC BY 3.0