B-Zellen: Proteininseln auf der Membran

17. September 2015
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Die Antigenrezeptoren Immunoglobulin M und Immunoglobulin D sind auf der Membran ruhender B-Zellen in verschiedenen Proteinkompartimenten organisiert. Wird die B-Zelle aktiviert, so werden die IgM- und IgD-Inseln kleiner und die beiden Rezeptorklassen rücken näher zusammen.

Antigenrezeptoren auf B-Lymphozyten, die zu den Zellen des Immunsystems gehören, erkennen fremde Moleküle, etwa Krankheitserreger oder Impfstoffe. Sie aktivieren die B-Zelle, auf der sie sich befinden, damit diese Antikörper produziert. Prof. Dr. Michael Reth von der Universität Freiburg und seine Arbeitsgruppe haben mithilfe von drei hochauflösenden Methoden untersucht, wie zwei bestimmte Klassen von Antigenrezeptoren – Immunoglobulin M (IgM) und Immunoglobulin D (IgD) – auf reifen B-Lymphozyten verteilt sind. Die Gruppe fand heraus, dass die IgM- und IgD-Rezeptoren in „Proteininseln“ angeordnet sind.

Untergliederte Antigenrezeptoren

Bislang nahm man an, dass alle Proteine auf der Membran – einschließlich der Rezeptoren – frei beweglich und zufällig verteilt sind und sich nur organisieren, wenn sie mit Liganden, also einem bestimmten Molekül, binden. Die neuen Einblicke in die Organisation der Antigenrezeptoren im Nanobereich sollen zukünftig dabei helfen, effizientere Impfstoffe und bessere Behandlungsmöglichkeiten für B-Zell-Krebstumore zu entwickeln. Bei diesen ist die Membranorganisation oft verändert.

Mithilfe der direkten stochastischen optischen Rekonstruktionsmikroskopie (dSTORM) fanden die Forscher heraus: IgM und IgD liegen auf der Membran von ruhenden B-Zellen in getrennten Proteininseln mit einer Größe von jeweils etwa 150 und 240 Nanometern. Diese Untergliederung der Antigenrezeptoren konnten die Wissenschaftler auch mit weiteren hochauflösenden Mikroskopie-Verfahren nachweisen. Wird die B-Zelle aktiviert, so werden die IgM- und IgD-Inseln kleiner und die beiden Rezeptorklassen rücken näher zusammen.

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Entgegen der bisherigen Annahme (oberes Modell) sind die Antigenrezeptoren IgD und IgM untergliedert in verschiedene „Proteininseln“ auf der Zellmembran (unteres Modell). © Arbeitsgruppe Reth

Lipid- und Proteinaustausch

Die Ergebnisse der Studien belegen, dass sich Lymphozyt-Membranen im Nanobereich in verschiedene Proteinkompartimente unterteilen. Zudem deuten sie darauf hin, dass IgM- und IgD-Proteininseln bei Aktivierung der B-Zelle Nano-Synapsen formen, die den Austausch von Lipiden und Proteinen ermöglichen. Dies könnte erklären, wie IgM-Antigenrezeptoren eine Verbindung mit sogenannten Raft-assoziierten Lipiden und -Proteinen aufnehmen. Diese Verbindung ist ein Kennzeichen der B-Zell-Aktivierung.

Originalpublikation:

B cell antigen receptors of the IgM and IgD classes are clustered in different protein islands that are altered during B cell activation
Palash Chandra Maity et al.; Science Signaling, doi:10.1126/scisignal.2005887; 2015

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