Antikörpervielfalt

Unser Körper produziert täglich Millionen verschiedener B-Lymphozyten. Damit ist die Wahrscheinlichkeit ausreichend groß, gegen die allermeisten Eindringlinge (und deren molekularen Strukturen) einen passenden Antikörper zu besitzen.

Doch woher kommt diese Antikörper-Vielfalt?

Die DNA-Ebene der Antikörper verfügt lediglich über rund 1.000 Antikörpergene! Würden Antikörper allein durch Transkription und Translation der Erbinformation erzeugt, wiese der Mensch eben nur ca. 1.000 verschiedene Antikörper auf.

Erzeugung der Proteinvielfalt durch Genkombination

Antikörpergene werden aus Genfragmenten zusammengesetzt. In jedem Lymphozyten werden diese bei der Mitose der Stammzellen über Zufallsreaktionen rekombiniert, was den überwiegenden Anteil der großen Vielfalt von Antikörpern (ca. 300 Millionen) ausmacht.

Darüber hinaus kann die prä-mRNA unterschiedlich gespleißt werden.

Wie in der Abbildung gezeigt, bestehen Antikörper aus schweren und leichten Ketten, die ihrerseits aus einer variablen und einer konstanten Region bestehen.

Die variable Region der schweren Kette setzt sich aus sogenannten V-, D- und J-Genabschnitten zusammen:

• V: Genabschnitt 1–100
• D: Genabschnitt 1–27
• J: Genabschnitt 1–15
• C: konstante Genabschnitte 1–8

Vielfalt der Immunglobuline.

Der variable Teil der leichten Kette entsteht aus V- und J-Regionen. Die Vorgänge sind analog zur Beschreibung im Abbildungstext.

Schließlich sei die hohe Mutationsrate innerhalb der Immungene erwähnt.

Variationen der Verknüpfungsstelle

Durch Variationen der Verknüpfungsstelle (Joining Region) unterschiedlicher Regionen steigt die Anzahl der möglichen Antikörper nochmals um den Faktor 100.

Somatische Mutation

Nach der Aktivierung eines B-Lymphozyten führen somatische Mutation und Selektion von Antikörpern, die besser zum Antigen passen, zu einem tausendfachen Anstieg der Bindungsstärke.

Nachteile:

• Das Immunsystem reagiert verhältnismäßig langsam, sodass es einige Tage dauern kann, bis die Immunreaktion vollständig angelaufen ist und der Erreger effektiv bekämpft wird.
• Die außerordentliche Vielfalt der Antikörper birgt die Gefahr, dass Reaktionen gegen körpereigene Strukturen (Autoimmunreaktion) auftreten.

Unterbindung von Autoimmunreaktionen

Lymphozyten durchlaufen einen langwierigen Anpassungsprozess. In ihrer Reifungsphase ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass das gebundene Molekül ein körpereigenes ist. Ist dies der Fall, wird der bindende B-Lymphozyt eliminiert. Nur solche Vorstufen von B-Lymphozyten, welche die Rasterung nach dem Prinzip „fremd vs. eigen“ überleben, entwickeln sich zu reifen B-Lymphozyten, die eine Immunantwort auslösen können.