Les 4: H47.2

Adaptieve Immuunsysteem

Receptoren voorzien pathogenen door specifieke herkenning.

Werkt met speciale witte bloedcellen

Worden gemaakt uit stamcellen

Lymfocyten

T-cellen

B-cellen

Dit zijn stamcellen die van beenmerg naar thymus gaan. Vandaar de naam T-cellen.

Dit zijn stamcellen die in het beenmerg blijven. Vandaar B-cellen.

Stamcellen worden in botten in het beenmerg gemaakt.

3e type lymfocyten

Specialiseren zich om natural killer cellen te worden.

Antigenen en B-cellen en T-cellen

Een molecuul dat een reactie van een B- of T-cell uitlokt heet een antigen.

Een B-cell of T-cell herkent een antigeen (pathogeen) aan een vlaggetje dat een antigeen-receptor wordt genoemd. Hier bindt een B of T-cell dan aan.

Een B of T-cell heeft stekels die antigeen-receptors worden genoemd. Deze stekeltjes binden aan het antigeen.

Elk antigeen-receptor bindt aan een specifiek molecuul van het antigeen.

De cellen van het immuunsysteem produceren miljoenen verschillende antigeen-receptors (stekeltjes van B- of T-cellen).

Een bepaalde lymfocyt (B-cell of T-cell) produceert één verscheidenheid antigeen-receptoren. Al deze antigeen-receptoren zijn identiek aan elkaar.

Infectie door een pathogeen veroorzaakt activatie van een B-cell of T-cell met antigenen (stekeltjes) die specifiek zijn voor delen van het pathogeen. Hierdoor kunnen de stekeltjes inwerken op de pathogeen en deze onschadelijk maken.

Antigenen zijn grote lichaamsvreemde moleculen die vaak bestaan uit polysachariden of eiwitten.

Veel antigenen steken uit het oppervlak van vreemde cellen of virussen (bij de Y zijn er verschillende kleuren en dat zijn antigenen). Andere antigenen, zoals toxines die door bacteriën worden uitgescheiden, komen vrij in de extracellulaire vloeistof. antigeen

Het kleine stukje van een antigeen dat bindt aan een antigeen-receptor (stekels van B-cellen of T-cellen) heet een epitoop. Één antigen heeft meerdere epitopen, die elk een receptor met een andere specificiteit binden. Omdat alle antigen receptors die geproduceerd zijn door een enkele B-cell of T-cell identiek zijn binden zijn aan hetzelfde epitoop. Elke b- of t-cel vertoont dus specificiteit voor een bepaald epitoop, waardoor het kan reageren op elk pathogeen dat moleculen produceert die dat epitoop bevatten.

De antigeen receptoren van B-cellen en T-cellen hebben vergelijkbare componenten, maar ze pakken antigenen anders aan.

Antigeen herkenning door B-cellen en antilichamen

Structuur B-cellen

Y-vormige eiwit

4 polypeptiden ringen

2 identieke heavy chains

2 identieke light chains

De chains zijn verbonden aan elkaar door di-sulfide bruggen.

Elke chain heeft een Constante C-ring

Elke lichte of zware keten heeft een regio waar aminozuursequenties weinig variëren tussen de receptoren op verschillende B-cellen.

Het C-gebied van een zware keten bevat een transmembraangebied, dat de receptor verankert in het plasmamembraan van de cel.

Elke chain heeft ook een Variabele V-ring.

Het wordt zo genoemd, omdat de aminozuurvolgorde sterk verschilt van de ene B-cel tot de andere B-cell.

Delen van een V-gebied met een zware keten en delen met een V-gebied met een licht keten vormen samen een asymmetrische bindingsplaats voor een antigeen. Daarom heeft elke B-cel-antigeenreceptor twee identieke antigeenbindingsplaatsen. Het binden van een B-cel antigeen receptor aan een antigeen is de eerste stap in B-cel activatie. Dit leidt tot de vorming van cellen die een oplosbare vorm van de receptor afscheiden. Het afgescheiden eiwit is een antilichaam, dat ook een immunoglobulin (Ig) genoemd wordt.

Antilichamen hebben hetzelfde Y-vormige structuur als B-cel antigeen receptors, maar zonder membraananker.

De antigeenbindingsplaats van een membraan gebonden receptor of antilichaam heeft een unieke vorm dat een sleutel-slot methode bevat voor een bepaald epitoop. Deze sleutel-slot interactie betreft alle niet-covalente bindingen tussen een epitoop en het oppervlak van de bindplaats. Verschillen in de aminozuurvolgorde van variabele regio's zorgen voor de variatie in bindingsoppervlakken waardoor binding zeer specifiek kan zijn. B cell antigenen receptoren en antilichamen binden aan antigenen in het bloed en lymfe. Antilichamen kunnen binden aan antigenen op het oppervlak van pethogenen.

B-cellen antigeen receptoren en antilichamen binden aan intacte antigenen in bloed en lymfe.

Antilichamen binden aan antigenen op de oppervlakte van pathogenen of in lichaamsvloeistof.

Antigeen herkenning door T-cellen

Structuur T-cellen

2 verschillende polypeptide kettingen

Alfa keten

Beta keten

De 2 polypeptiden worden gelinkt door disulfide bruggen

Bij de onderkant van een T-cell receptor is er een transmembraan regio dat de moleculen in het plasma membraan van de cel verankert.

Bij de buitenste topje van het molecuul vormen de variabele (V) regio's van de Alfa en Beta kettingen een single antigeen binding site. Hierop kan één antigeen binden. De rest van het molecuul bestaat uit C regio's.

Of de antigeen receptoren van T cellen nu binden aan epitopen of intacte antigenen, antigeen receptors van T-cellen binden alleen aan fragmenten van antigenen die gepresenteerd zijn (uitsteken) aan het oppervlak van de host cellen (ziekteverwekkers). De host eiwit dat het antigeen fragment presenteert op het oppervlak wordt een Major Histocompatibility Complex (MHC) molecule genoemd. Doordat deze moleculen antigeen fragmenten weergeven op het oppervlak zijn deze MHC moleculen essentieel voor antigeen herkenning bij T-cellen.

De herkenning en weergave van antigenen begint wanneer een pathogenen een cel infecteert van de gastheer of wanneer er delen van de pathogeen worden opgenomen door het immuunsysteem. Binnen in het dierlijke cel splijten enzymen de antigenen in kleine antigeen fragmenten, deze zijn kleiner peptiden. Elke antigeen fragment bindt aan een MHC molecuul die het gebonden peptiden naar het oppervlak transporteert van de cel. Dit resulteert in een antigeen presentatie (de weergave van het antigeenfragment in een blootgestelde groef van het MHC-eiwit). Figuur 1. Als een cel, die een antigeen fragment presenteert, een T-cell tegenkomt met de goede specificity dan kan de antigeen receptor op de T-cell binden aan zowel het antigeen fragment en de MHC molecuul. Dit veroorzaakt een immuunsysteem respons. Displayed+antigen+fragment+T+cell

B-cell en T-cell ontwikkeling

4 belangrijkste kenmerken

  1. Het immense hoeveelheid aan lymfocyten en receptoren maakt detectie mogelijk van antigenen en pathogenen die nog nooit eerder zijn aangetroffen.
  1. Adaptieve immuniteit heeft normaal gesproken zelftolerantie. Dit is het gebrek aan reactiviteit tegen de eigen moleculen en cellen van een dier. Het imuunsysteem valt lichaamseigen cellen niet aan.
  1. Cell groei en verspreiding veroorzaakt door activering (door bijvoorbeeld een pathogeen) verhoogt het aantal B- en T-cellen dat specifiek is voor een antigeen.
  1. Er is een sterkere en snellere reactie op een antigeen dat eerder is aangetroffen, vanwege een kenmerk dat bekend staat als immunologisch geheugen. De pathogenen worden herkent.

Receptordiversiteit en zelftolerantie (niet aanvallen van eigen cellen) ontstaan naarmate een lymfocyt rijpt. Groei en deling van cellen en de vorming van immunologisch geheugen treden later op, nadat een volwassen lymfocyt een specifiek antigeen ontmoet en zich daaraan bindt.

Generatie van B-cellen en T-cellen diversiteit

Elke persoon maakt meer dan 1 miljoen verschillende B-cel antigeen receptoren en meer dan 10 miljoen verschillende T-cel antigeen receptoren. Maar er zijn alleen maar 20.000 eiwit coderende genen in het menselijke lichaam. Hoe maakt het lichaam zoveel verschillende antigeen receptoren? Het antwoord ligt in combinaties.

Door variabele elementen te combineren, verzamelt het immuunsysteem miljoenen verschillende elementen, het immuunsysteem brengt miljoenen verschillende receptoren samen uit een zeer kleine verzameling onderdelen.

overweeg een immunoglobulinegen dat codeert voor de lichte keten van zowel membraangebonden B-celantigeenreceptoren als uitgescheiden antilichamen (immunoglobulinen). Het vermogen tot het genereren van diversiteit zit ingebouwd in de structuur van Ig-genen. Een lichte keten van een receptor wordt gecodeerd door drie gensegmenten: een variabel (V) -segment, een verbindend (J) -segment en een constant (C) -segment. Het V- en J-segment coderen samen voor het variabele gebied van de receptorketen, terwijl het C-segment codeert voor het constante gebied. Het lichte-ketengen bevat een enkel C-segment, 40 verschillende V-segmenten en 5 verschillende J-segmenten. De alternatieve kopieën van de V- en J-segmenten zijn in serie langs het gen gerangschikt. Omdat een functioneel gen is opgebouwd uit één kopie van elk type segment, kunnen de stukjes op 200 verschillende manieren worden gecombineerd (40 V 5J 1C). Het aantal verschillende combinaties van zware ketens is nog groter, wat resulteert in nog meer diversiteit. Het samenstellen van een functioneel Ig-gen vereist het herschikken van het DNA. Vroeg in de ontwikkeling van B-cellen verbindt een enzymcomplex genaamd recombinase een V-gensegment met een lichte keten aan een J-gensegment. Deze recombinatiegebeurtenis elimineert het lange stuk DNA tussen de segmenten en vormt een enkel exon dat deel V en deel J is. Recombinase werkt willekeurig en koppelt elk van de 40 V-gensegmenten aan een van de 5 J-gensegmenten. Genen met zware ketens ondergaan een vergelijkbare herschikking. In een bepaalde cel wordt echter slechts één allel van een gen met een lichte keten en één allel van een gen met een zware keten opnieuw gerangschikt. Bovendien zijn de herrangschikkingen permanent en worden ze doorgegeven aan de dochtercellen wanneer de lymfocyt zich deelt. Nadat zowel een lichte keten als een zware keten gen zijn herschikt, kunnen antigeenreceptoren worden gesynthetiseerd. De herschikte genen worden getranscribeerd en de transcripten worden verwerkt voor vertaling. Na translatie lijken de lichte keten en de zware keten samen en vormen ze een antigeenreceptor. Elk paar willekeurig herschikte zware en lichte ketens resulteert in een andere antifen-bindingsplaats. Voor de totale populatie van B-cellen in een menselijk lichaam is het aantal van dergelijke combinaties berekend als 3,5 * 10 ^ 6. Bovendien voegen mutaties die tijdens VJ-recombinatie zijn geïntroduceerd, extra variatie toe, waardoor het aantal antigeenbindende specificiteiten nog groter wordt.