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Antikörper

Antikörper stellen eine wichtige Komponente des Immunsystems dar. Sie binden spezifisch an eindringende Krankheitserreger und markieren diese damit als Fremdkörper. Die Antikörper-Antigenkomplexe können dann über den Fc-Rezeptor an Makrophagen binden, von diesen aufgenommen und zerstört werden (Phagozytose). Alternativ binden die Antikörper Komponenten des Komplement-Systems, die die Bakterien angreifen und zerstören (Lyse).

Die Grundeinheit des Antikörpers besteht aus je zwei gleichen leichten (rosa) und schweren (blau-grün) Ketten, die durch Disulfidbrücken (gelb) miteinander verknüpft sind. Die verschiedenen Arten der Immunoglobuline unterscheiden sich in der Art der schweren Ketten und durch die Verknüpfung mehrerer Grundeinheiten: So sind in IgA zwei der Grundeinheiten, in IgM fünf Grundeinheiten zu einem grösseren Molekül verknüpft.

Antikörper zeigen eine erstaunliche Sequenzvielfalt: Obwohl das menschliche Genom nur etwa 30'000 verschiedene Gene umfasst, können etwa eine Milliarde unterschiedlicher Antikörper produziert werden. Das ist nur möglich, weil Antikörper nicht wie die meisten anderen Proteine durch einzelne, im vorhinein exakt festgelegte Gene kodiert werden, sondern durch eine kombinatorische Genbibliothek. Erst wenn eine hämatopoetische Stammzelle beginnt, sich zur Antikörper-produzierenden B-Zelle zu entwickeln, wird durch Rekombination der verschiedenen Genfragmente je ein funktionelles Gen für die leichte und schwere Kette des Antikörpers produziert. Jede B-Zelle produziert einen einzigartigen Antikörper, den sie an ihrer Oberfläche präsentiert. Die Antikörper werden durch somatische Hypermutation und Selektion noch weiter verändert. Die B-Zellen unterlaufen dadurch eine strikte Selektion: in einem frühen Statium sterben Zellen, die kein für ihren Antikörper passendes Antigen gefunden haben ab. Auch Zellen, die Antikörper gegen körperreigenen Antigene erzeugen. Wenn die B-Zelle auf ein zu ihrem Antikörper passendes Antigen trifft, wird sie zur Teilung angeregt (klonale Expansion).

Während die variablen Domänen für die Diversität der Antigen-Erkennung zuständig sind, sind die konstanten Domänen für diejenigen Funktionen verantwortlich, die für die anschliessende Zerstörung des Antigens notwendig sind: Bindung an den Fc-Rezeptor zur Auslösung der Phagozytose in Makrophagen und die Komplement-Bindung. Einige Bakterien haben allerdings Schutzmechanismen dagegen entwickelt: Protein A und Protein G sind bakterielle Zelloberflächen-Proteine, die die entsprechenden Bindungsstellen auf dem Antikörper blockieren und damit das Bakterium vor der Zerstörung schützen.

Die Eiweissketten des Antikörpers sind in mehrere Faltungseinheiten (Domänen) von 100-120 Aminosäureresten aufgeteilt: Am N-terminalen Ende jeder Kette befindet sich die variable Domäne, gefolgt von einer (leichte Kette) oder mehreren (schwere Kette) konstanten Domänen. Die schwere Kette des IgG besteht aus einer Variablen und drei konstanten Domänen, die des IgM besitzt vier konstante Domänen. An der Antigen-Bindung sind nur die variablen Domänen beteiligt: Die variablen Domänen einer leichten und einer schweren Kette bilden zusammen eine Antigen-Bindungsstelle. Da ein Antikörper aus je zwei leichten und zwei schweren Ketten besteht, besitzt ein Antikörper zwei Antigen-Bindungstellen.

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