Antikörper
Antikörper (auch Immunglobuline genannt) sind große Y-förmige Proteine, die an der Oberfläche von Bakterien und Viren haften können. Sie finden sich im Blut oder anderen Körperflüssigkeiten von Wirbeltieren. Antikörper sind das Schlüsselelement im adaptiven Immunsystem.
Der Antikörper erkennt einen einzigartigen Teil des fremden Ziels, das so genannte Antigen. Jede Spitze des "Y" eines Antikörpers enthält eine Struktur (wie ein Schloss), die zu einer bestimmten schlüsselähnlichen Struktur auf einem Antigen passt. Dadurch werden die beiden Strukturen miteinander verbunden.
Mit Hilfe dieses Bindungsmechanismus kann ein Antikörper eine Mikrobe oder eine infizierte Zelle für den Angriff durch andere Teile des Immunsystems markieren oder sein Ziel direkt neutralisieren. Die Produktion von Antikörpern ist die Hauptfunktion der humoralen Immunität.
Jeder Antikörper ist anders. Sie sind alle darauf ausgelegt, nur eine Art von Antigen (in der Praxis bedeutet dies Virus oder Bakterien) anzugreifen. Zum Beispiel kann ein Antikörper, der die Pocken vernichten soll, weder die Beulenpest noch die Erkältung bekämpfen.
Obwohl die allgemeine Struktur aller Antikörper sehr ähnlich ist, ist dieser kleine Bereich an der Spitze des Proteins extrem variabel. Dies ermöglicht die Existenz von Millionen von Antikörpern mit unterschiedlichen Spitzenstrukturen. Jede dieser Varianten kann sich an ein anderes Antigen binden. Diese enorme Vielfalt von Antikörpern ermöglicht es dem Immunsystem, eine ebenso große Vielfalt von Antigenen zu erkennen.
1. Fragment-Antigen-Bindungsregion2 . Kristallisierbare Region des Fragments3 . Schwere Kette (blau) mit einer variablen (VH)-Domäne, gefolgt von einer konstanten Domäne (CH1), einer Gelenkregion und zwei weiteren konstanten (CH2 und CH3)-Domänen. 4. Leichte Kette (grün) mit einer variablen (VL) und einer konstanten (CL) Domäne5 . Antigenbindungsstelle (Paratop) 6. Scharnier-Regionen
Jeder Antikörper bindet an ein spezifisches Antigen; dies funktioniert wie ein Schloss und Schlüssel.
Immunglobulin-Diversität
Grundsatzfrage
Obwohl eine große Vielfalt verschiedener Antikörper in einem einzigen Individuum hergestellt wird, ist die Anzahl der Gene, die für die Herstellung dieser Proteine zur Verfügung stehen, durch die Größe des Genoms begrenzt.
Es gibt eine große Anzahl von Mikrobenstämmen, so dass Wirbeltiere Millionen verschiedener Antikörper benötigen. Tatsächlich erzeugt der Mensch etwa 10 Milliarden verschiedene Antikörper, von denen jeder in der Lage ist, eine bestimmte Antigenstelle zu binden. Dies muss mit einer sehr viel geringeren Anzahl von Genen geschehen: Das gesamte menschliche Genom hat nur etwa 20.000 Gene.
Mehrere komplexe genetische Mechanismen haben sich entwickelt. Diese ermöglichen es den B-Zellen der Wirbeltiere, aus einer relativ geringen Anzahl von Antikörpergenen einen riesigen Pool von Antikörpern zu erzeugen. Die vollständigen Einzelheiten sind hier nicht dargestellt, sondern nur eine Zusammenfassung.
Die Vielfalt der Antikörper entsteht durch die Kombination von Segmenten aus einem Pool von Genen auf viele verschiedene Arten. Dann kommt es zu Hypermutationen im Bereich der Bindungsstelle des Antikörpergens. Dies schafft weitere Vielfalt.
Schwere Ketten
Antikörper sind Glykoproteine, die zur Superfamilie der Immunglobuline gehören; die Begriffe Antikörper und Immunglobulin werden oft synonym verwendet. Antikörper bestehen in der Regel aus Grundstruktureinheiten - jeweils mit zwei großen schweren Ketten und zwei kleinen leichten Ketten. Es gibt mehrere verschiedene Arten von schweren Antikörperketten und mehrere verschiedene Arten von Antikörpern, die in verschiedene Isotypen gruppiert werden, je nachdem, welche schwere Kette sie besitzen. Bei Säugetieren sind fünf verschiedene Isotypen von Antikörpern bekannt. Sie tragen dazu bei, die geeignete Immunreaktion für die verschiedenen Arten von Fremdkörpern, denen sie begegnen, zu steuern.
Variable Spitzen
Obwohl die allgemeine Struktur aller Antikörper sehr ähnlich ist, ist eine kleine Region an der Spitze des Proteins extrem variabel, wodurch Millionen von Antikörpern mit leicht unterschiedlichen Spitzenstrukturen oder Antigenbindungsstellen existieren können. Diese Region wird als hypervariable Region bezeichnet. Jede dieser Varianten kann sich an ein anderes Antigen binden. Diese enorme Vielfalt von Antikörpern ermöglicht es dem Immunsystem, eine ebenso große Vielfalt von Antigenen zu erkennen. Die große und vielfältige Population von Antikörpern entsteht durch zufällige Kombinationen eines Satzes von Gensegmenten, die für verschiedene Antigenbindungsstellen (oder Paratope) kodieren, gefolgt von zufälligen Mutationen in diesem Bereich des Antikörpergens, die eine weitere Vielfalt schaffen. Antikörpergene reorganisieren sich auch in einem Prozess, der als Klassenwechsel bezeichnet wird und es ermöglicht, dass ein einziger Antikörper von mehreren verschiedenen Teilen des Immunsystems verwendet werden kann.
Fragen und Antworten
F: Was sind Antikörper?
A: Antikörper sind große Y-förmige Proteine, die an der Oberfläche von Bakterien und Viren haften können. Sie befinden sich im Blut oder in anderen Körperflüssigkeiten von Wirbeltieren und spielen eine Schlüsselrolle im adaptiven Immunsystem.
F: Wie funktionieren Antikörper?
A: Jede Spitze des "Y" eines Antikörpers enthält eine Struktur (wie ein Schloss), die zu einer bestimmten schlüsselartigen Struktur auf einem Antigen passt. Dadurch werden die beiden Strukturen miteinander verbunden, so dass sie Mikroben oder infizierte Zellen markieren können, um von anderen Teilen des Immunsystems angegriffen zu werden, oder um ihr Ziel direkt zu neutralisieren.
F: Was ist humorale Immunität?
A: Von humoraler Immunität spricht man, wenn als Reaktion auf das Eindringen fremder Antigene in den Körper Antikörper gebildet werden. Sie ist ein Teil des adaptiven Immunsystems, das zum Schutz vor Krankheiten und Infektionen beiträgt.
F: Sind alle Antikörper unterschiedlich?
A: Ja, jeder Antikörper ist so konzipiert, dass er nur eine bestimmte Art von Antigen angreift (in der Praxis bedeutet dies Viren oder Bakterien). Ein Antikörper, der die Pocken vernichten soll, kann beispielsweise nicht gegen die Beulenpest oder die Erkältung wirken. Obwohl sie eine ähnliche allgemeine Struktur haben, gibt es Variationen an ihren Spitzen, so dass Millionen verschiedener Varianten mit unterschiedlichen Spitzenstrukturen existieren, die an unterschiedliche Antigene binden können.
F: Wie hilft diese Vielfalt unserem Körper?
A: Diese enorme Vielfalt an Antikörpern ermöglicht es unserem Immunsystem, eine ebenso große Vielfalt an Antigenen zu erkennen, so dass es uns besser vor Krankheiten und Infektionen schützen kann.
F: Wo finden wir Antikörper?
A: Antikörper finden sich im Blut oder anderen Körperflüssigkeiten von Wirbeltieren wie Menschen und Tieren.
