Funktion durch Struktur

Hier ist der häufigste Antikörper-Typ - ein Immunglobulin G (IGG) - in der Cartoon-Darstellung zu sehen. Bei dieser Darstellungsform werden Proteinabschnitte, die eine alpha-Helix bilden, spiralförmig, und solche, die ein beta-Faltblatt bilden, streifenförmig dargestellt. Abschnitte ohne spezielle Sekundärstruktur werden strichförmig dargestellt. Die Einfärbung ist hier strukturbezogen: alpha-Helices sind rot, beta-Faltblätter gelb, die übrigen Proteinbereiche grau eingefärbt. Die mit den Proteinketten verbundenen Kohlenhydrate sind kugelförmig und ebenfalls grau dargestellt.

Sehen wir uns die Struktur genauer an:

Das ganze Antikörpermolekül besteht aus vier Proteinketten:

Disulfidbrücken schaffen die notwendige Stabilität :

• im Bereich der flexiblen Verbindungsstelle

In den Anfängen der Antikörpererforschung entdeckte man, dass man Antikörper mit der Protease Pepsin in zwei Fragmente zerlegt werden konnte:

• (oft auch constant fragment genannt, was zwar sachlich richtig, historisch aber falsch ist). Fc's weisen nur eine kleine Variabilität der Aminosäuresequenz zwischen den verschiedenen Antikörpern auf, "Antikörperstamm"

• Fab's behalten die Bindungseigenschaften des Antikörpers bei und weisen bei verschiedenen Antikörpern sehr grosse Unterschiede in der Aminosäuresequenz auf, "Antikörperarme"

Später erkannte man, dass das Fab-Fragment tatsächlich aus vier Bereichen besteht: Einerseits aus zwei identischen Domänen, die für die Bindung zuständig sind, andererseits aus zwei zusätzlichen Domänen, die noch zum konstanten Teil gehören. Insgesamt besteht ein Antikörper somit aus 5 Domänen:

• , die in den äussersten Bereichen eine hochvariable Aminosäuresequenz aufweisen.
  Sie sind für die Antigenbindung zuständig und bestehen aus dem variablen Teil der schweren (VH) und der leichten Kette (VL) (H für heavy chain, L für light chain)

• , die zwar zum Fab-Fragment gehören, aber aus konstanten Bereichen der schweren und leichten Kette bestehen

• , der ebenfalls aus konstanten Bereichen besteht, aber die wichtige Aufgabe der Informationsvermittlung erfüllt.
  Bei B-Lymphozyten, die noch nicht in Kontakt mit einem Antigen gekommen sind, ist der Stamm der Antikörper mit der Zellmembran verbunden, während die beiden "Bindungsarme" nach aussen weisen. Kommt es zur Bindung, wird durch Vermittlung des "Antikörper-Stamms" im Inneren der Zelle auf biochemiscchem Weg die Aktivierung des Lymphozyten ausgelöst.

Ein charakteristisches Strukturelement von Antikörpern ist die sogenannte Immunglobulinfaltung. Sie besteht aus 4 beta-Faltblättern, die mit einer Disulfidbrücke verbunden sind.

• - der "Antikörper-Stamm" sogar aus vier.

• Mit Klick auf den folgenden Jmol-Link sehen Sie die einer Immunglobullinfaltung.

Wie in der Sequenz deutlich wird, enthält jede Immunglobulinfaltung drei Schleifen, die die Faltblätter miteinander verbinden.

Für die Antigenbindung sind die insgesamt sechs Schleifen der variablen äussersten Domäne von entscheidender Bedeutung: Sie weisen eine hochvariable Aminosäuresequenz auf und sind so der Schlüssel für die riesige Vielfalt der Antikörper. Deshalb werden diese Schleifen auch CDR's genannt: Complimentary determining regions.

• Jmol-Sequenz zur Darstellung der (mit roter Farbe eingefärbt). Beachten Sie, dass die drei CDR's der schweren mit den drei CDR's der leichten Kette eine einheitliche Bindungsoberfläche bilden.

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 Im nächsten Teil: Wie erkennt ein Antikörper ein Antigen?