Hämocyanin

Geordnete Expression verschiedener V-Genfamilien und Erwerb von Antigenspezifitäten während der Ontogenese

In Pionierstudien, Silverstein zeigte in ersten Studien, dass Lämmer auf bestimmte Antigene wie Viren, Ferritin, Azoproteine, Ovalbumin und Hämocyanin bereits während des fötalen Lebens reagieren, während Reaktionen auf Diphtherietoxoid, O-Antigen und BCG erst nach 40 Tagen postnatalen Lebens auftraten. Studien über Antikörperreaktionen und die Expression von Idiotypen in jungen Mäusen haben ebenfalls dazu beigetragen, zu zeigen, dass es eine sequentielle oder geordnete Aktivierung von Klonen während des postnatalen Lebens gibt. Es gibt einige Polysaccharide wie β2-6-Fructosan, S. tranaroa-Lipopolysaccharid (LPS) mit dem immundominanten Zucker α-Methyl-d-Galactosid oder β1-6-Galactan, die bei 1 Tag alten Mäusen eine Immunantwort auslösen können. Die Immunisierung mit β2-6 Fruktosan geht nicht mit einer erhöhten Expression von A48 und UPC10 kreuzreaktiven Idiotypen (IdX) einher. Im Gegensatz dazu exprimieren etwa 25% der LPS-spezifischen Antikörper MOPC387 IdX eines für Salmonella tranaroa LPS spezifischen Myelom-Proteins. In ähnlicher Weise entwickeln 1 Tag alte Mäuse, die mit Gummi ghatti immunisiert wurden, eine signifikante Antigalaktan-Plaque-bildende Zellantwort (PFC), von denen 30 % den X24-Idiotyp exprimieren. Studien zur Ontogenese von Antikörperreaktionen gegen Phosphocholin (PC), Phenylarsonat (Ars) und Trinitrophenyl (TNP) haben gezeigt, dass die Produktion von Antikörpern gegen diese Antigene, die das IdX der Myelom-Proteine mit der gleichen Spezifität teilen, in 1 Woche alten Mäusen induziert werden kann. So kann die Mehrheit der PC-spezifischen Vorläufer, die T15 IdX tragen, 4-5 Tage nach der Geburt nachgewiesen werden, während Zellen, die in der Lage sind, IdX+ Ars-spezifische Antikörper zu produzieren, vor dem siebten Tag in neonatalen Mäusen vorhanden sind. Die Immunisierung von 1 Tag alten Mäusen mit TNP-LPS und von 1 Woche alten Mäusen mit TNP-Ficoll löste eine signifikante Anti-TNP-Reaktion aus. Das 460Id, das auf dem DNP-bindenden Myelom-Protein MOPC460 exprimiert wird, wurde jedoch nur in 1 Woche alten Mäusen, die mit TNP-LPS immunisiert wurden, und in 3 Wochen alten Mäusen, die mit TNP-Ficoll immunisiert wurden, nachgewiesen. Die Aktivierung von 460Id+ Anti-TNP-Klonen in 7 Tage alten Mäusen fiel mit dem Alter zusammen, in dem eine Diversifizierung der Anti-TNP-Reaktion auftritt. Im Fall von α1-3-Dextran können die Vorläufer, die MOPC104Id exprimieren, zwar in der ersten Lebenswoche nachgewiesen werden, aber die J558IdX-Vorläufer erscheinen erst 15-22 Tage nach der Geburt und werden dann schnell dominant. Wir haben außerdem eine erhebliche ontogenetische Verzögerung bei den Anti-β2-1-Fructosan (Inulin)-Reaktionen beobachtet. Ein deutlicher Anstieg der Anti-Inulin-Reaktion mit IdX wurde erst bei 28 Tage alten Mäusen beobachtet. Diese verzögerte Reaktion steht im Zusammenhang mit einem Mangel an Vorläufern bei jungen Tieren. Eine verzögerte ontogenetische Reaktion wurde auch im Falle von α1-6-Dextran beobachtet und hängt ebenfalls mit dem Fehlen von Vorläufern zusammen. Fernandez und Moller zeigten sogar, dass die Vorläufer von Anti-α1-6-Dextran nur bei 1 Monat alten Mäusen nachgewiesen werden können.

Die meisten der oben diskutierten Daten betreffen T-unabhängige Antigene, so dass die verzögerten ontogenetischen Reaktionen nicht auf die Unreife der T-Zellen zurückzuführen sind. Die sequenzielle Aktivierung einiger Antikörperreaktionen kann nicht auf das Fehlen von V-Gen-Rearrangements in jungen Mäusen zurückgeführt werden. Es scheint unwahrscheinlich, dass die späte Reifung einiger Antworten durch die Toleranz der Vorläuferzellen bei jungen Tieren erklärt werden kann. Im Falle der späten Anti-β2-1-Fructosan-Reaktionen müsste das Toleranzmittel eher Inulin als Levan sein. Die fehlende Reaktionsfähigkeit beschränkt sich auf β2-1-Fructosan und nicht auf die β2-1-Fructosan-Bindung, und beide Epitope werden von bakteriellem Levan getragen, das ein Umweltantigen ist. Eine plausiblere Erklärung ist, dass die sequenzielle Aktivierung durch antigenunabhängige generative Mechanismen oder T-Zellen-Einflüsse erworben wird. Bestimmte unbekannte Mechanismen könnten den Zeitpunkt einer bestimmten VH:Vκ-Paarung bestimmen, die für die Spezifität der Kombinationsstellen, die bestimmte Epitope erkennen, entscheidend sein könnte.

Schließlich kann die sequentielle Aktivierung von Klonen, die einen bestimmten Satz von V-Genen exprimieren, durch interne Kräfte wie Anti-Idiotyp-Antikörper angetrieben werden. Dieser Gedanke wird durch die Daten von Vakil und Kearney gestützt, die bei der Analyse der Bindungsspezifität für einige wichtige IdX-Antikörper, die von Hybridomen aus fötaler Leber oder Neugeborenen produziert werden, feststellten, dass eine große Anzahl (7 %) von ihnen Anti-Id-Aktivität aufweist.

Es gibt zahlreiche VH- und Vκ-Keimbahngene sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen. Auf der Grundlage der Proteinsequenzhomologie wurden die VH- und Vκ-Keimbahngene in mehrere Untergruppen eingeteilt, und jetzt wurden sie auf der Grundlage der DNA-Homologie in verschiedene Familien eingeteilt. Die Keimbahngene, die zu einer Familie gehören, sind in Clustern gruppiert, die selten durchsetzt sind, und bilden eine Ordnung auf Chromosom 12 für die schwere Kette oder auf Chromosom 6 für die leichte Vκ-Kette.

Die Analyse der Expression der V-Genfamilie in Abelson-transformierten Prä-B-Zelllinien hat eine bevorzugte Verwendung der 3′-Familien gezeigt. Tatsächlich wurde VH81X, das D-proximalste Mitglied dieser Genfamilie, sowohl in Hybridomen des Prä-B-Zelltyps als auch in solchen, die aus fötaler Leber hergestellt wurden, beobachtet. Im Gegensatz dazu wurden in Studien, in denen die Verwendung der Genfamilie in nicht transformierten Prä-B-Zelllinien untersucht wurde, die aus 6 bis 8 Wochen alten nackten BALB/c-Mäusen gewonnen wurden, andere Ergebnisse erzielt. In dieser Studie wurde gezeigt, dass alle Sonden mit nachweisbarer Intensität an RNA aus ruhenden prä-B-Zellen hybridisierten. Diese Daten weisen darauf hin, dass alle VH-Genfamilien in ruhenden prä-B-Zellen von erwachsenen Mäusen transkriptionell aktiv sind. Die 7-tägige Inkubation mit dendritischen Zellen und mitogen-stimulierten T-Lymphozyten führte zu einer höheren Expression der VH7183-Familie, was darauf hindeutet, dass die Expression dieser Familie durch andere Faktoren als die Ontogenese reguliert wird und möglicherweise mit bestimmten Stadien der Differenzierung der B-Zell-Linie zusammenhängt. Die funktionelle Bedeutung der nicht zufälligen Umlagerung von VH-Genen ist von erheblicher Bedeutung für das entstehende funktionelle B-Zell-Repertoire des Fötus.

Yancopoulos und Alt haben die Hypothese aufgestellt, dass die positionsabhängige Bevorzugung der Nutzung der VH-Familie in Prä-B-Zellen und in der neonatalen Leber höchstwahrscheinlich mit einem eindimensionalen Tracking-Mechanismus zusammenhängt, der durch Rekombinasen während der VDJ-Verknüpfung vermittelt wird, und nicht mit einer dissoziativen Verkettung, die auf Kollisionen während der dreidimensionalen Diffusion zurückzuführen ist. Es gibt Daten, die darauf hinweisen, dass VH-Gene aus einer Familie in jungen Lymphozyten durch VH-Gene aus einer anderen Familie ersetzt werden können. Der Austausch von V-Genen scheint ein eher seltenes Ereignis zu sein; er kann jedoch zur Bildung des Prä-B-Zell-Repertoires beitragen. Eine stark eingeschränkte Verwendung von VH-Gensegmenten wurde auch in menschlichen fetalen B-Zellen beobachtet. Die Analyse des menschlichen VH-Repertoires im Alter von 130 Tagen zeigte eine voreingenommene Verwendung bestimmter JH-Gene (JH3, JH4 und JH5) und auch ein VH-Gen mit der Bezeichnung 56P1, das eine hohe Homologie mit dem murinen VH81X aufweist, einem Mitglied der VH7183-Familie, das bevorzugt in murinen Prä-B-Zellen neu angeordnet wird.

Auch bestimmte Vκ-Familien werden während der Ontogenese bevorzugt exprimiert. Kaushik und Kollegen analysierten die Verwendung von Vκ-Familien durch neonatale murine B-Zellen mit Hilfe eines LPS-induzierten B-Zell-Kolonie-Assays. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Gruppe von Vκ-Familien wie Vκ1, Vκ9 und Vκ8, die sich in der Mitte des Vκ-Lokus befinden, von neonatalen C57BL/6-Mäusen stark genutzt werden. Interessanterweise wurde die Expression von Vκ21, der proximalsten Jκ-Familie, in neonatalen B-Zell-Kolonien nicht beobachtet. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Verwendung von Vκ in neonatalen Mäusen nicht auf eine Verzerrung der Position für die Expression von 3′-Familien zurückzuführen ist, sondern auf eine bevorzugte Verwendung der Vκ1- und Vκ9-Familien, die sich im Zentrum des Vκ-Lokus befinden. Die Unterschiede deuten darauf hin, dass sich die Mechanismen für die Umlagerung und Expression des Vκ-Gens von denen unterscheiden, die den VH-Lokus kontrollieren.