11.7B: Antikörpergene und Diversität

Somatische Hypermutation

Die zweite Stufe der Rekombination tritt auf, nachdem die B-Zelle durch ein Antigen aktiviert wurde. In diesen sich schnell teilenden Zellen erfahren die Gene, die für die variablen Bereiche der schweren und leichten Ketten kodieren, eine hohe Rate an Punktmutationen durch einen Prozess, der als somatische Hypermutation (SHM) bezeichnet wird. SHM ist ein zellulärer Mechanismus, mit dem sich das Immunsystem an die neuen fremden Elemente anpasst, mit denen es konfrontiert wird, und ist ein wichtiger Bestandteil des Prozesses der Affinitätsreifung. SHM führt zu einer Diversifizierung der B-Zell-Rezeptoren, die zur Erkennung von Antigenen verwendet werden, und ermöglicht es dem Immunsystem, seine Reaktion auf neue Bedrohungen im Laufe des Lebens eines Organismus anzupassen. Bei der somatischen Hypermutation handelt es sich um einen programmierten Mutationsprozess, der die variablen Regionen der Immunglobulingene betrifft. SHM führt zu etwa einer Nukleotidveränderung pro variablem Gen und pro Zellteilung. Dies hat zur Folge, dass alle Tochter-B-Zellen leichte Aminosäureunterschiede in den variablen Bereichen ihrer Antikörperketten aufweisen. Dies erhöht die Vielfalt des Antikörperpools und wirkt sich auf die Antigenbindungsaffinität des Antikörpers aus. Einige Punktmutationen führen zur Produktion von Antikörpern, die eine geringere Affinität zu ihrem Antigen haben als der ursprüngliche Antikörper, und einige Mutationen erzeugen Antikörper mit einer höheren Affinität. B-Zellen, die Antikörper mit höherer Affinität auf ihrer Oberfläche exprimieren, erhalten bei Interaktionen mit anderen Zellen ein starkes Überlebenssignal, während diejenigen mit Antikörpern mit niedrigerer Affinität dies nicht tun und durch Apoptose absterben. Somit werden B-Zellen, die Antikörper mit höherer Affinität für das Antigen exprimieren, diejenigen mit schwächerer Affinität um Funktion und Überleben verdrängen. Der Prozess der Bildung von Antikörpern mit höherer Bindungsaffinität wird als Affinitätsreifung bezeichnet. Die Affinitätsreifung erfolgt nach der V(D)J-Rekombination und ist auf die Hilfe von T-Helferzellen angewiesen.

Antikörpergene werden auch in einem Prozess umorganisiert, der als Klassenwechsel bezeichnet wird und bei dem die Basis der schweren Kette durch eine andere ersetzt wird. Dadurch entsteht ein anderer Isotyp des Antikörpers, während die antigenspezifische variable Region erhalten bleibt, so dass ein einziger Antikörper von mehreren verschiedenen Teilen des Immunsystems verwendet werden kann.