Bis zum 10. Januar steht das Flexikon nur im Lesemodus zur Verfügung.
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Liebe Autoren,

Wir sind auf der Suche nach Schnee in Richtung Nordpol gefahren. Deswegen steht das Flexikon vom 14.12. bis 10.01.2019 nur im Lesemodus zur Verfügung. Ab dem 10. Januar könnt ihr wieder mit voller Kraft losschreiben.

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V(D)J-Rekombination

(Weitergeleitet von Genumlagerung)

Synonyme: V(D)J-Rekombination, somatische Rekombination

1 Definition

Unter V(D)J-Rekombination versteht man in der Immunologie einen genetischen Umlagerungsprozess an der DNA, der die Bildung einer sehr großen Anzahl verschiedener Antikörper und Lymphozytenrezeptoren ermöglicht, der alleine durch die Codierung im menschlichen Genom niemals zustande kommen würde.

Die V(D)J-Rekombination ist ein Schlüsselmechanismus des adaptiven Immunsystems, der die Erkennung einer Vielzahl verschiedener Antigene von Bakterien, Viren und Parasiten ermöglicht.

2 Vielfalt der Rezeptoren

Der Mensch besitzt mindestens 1011 verschiedene Antikörpermoleküle. Diese Vielfalt ist nicht mit dem menschlichen Genom zu erklären, in dem nur ca. 25.000 - 30.000 Gene enthalten sind.

Vielmehr kommt es innerhalb der Rezeptoren zu komplexen Umlagerungsmechanismen, welche diese nahezu unbegrenzte Anzahl an Rezeptoren hervorbringt. Im Folgenden ist der Mechanismus für die B-Zellen respektive für die Immunglobuline erklärt, bis auf wenige Details entspricht der Vorgang auch der Bildung bei den T-Zell-Rezeptoren.

3 Molekulare Grundlagen

Die Antikörper, als sezernierte B-Zell Rezeptoren bestehen aus einer schweren und einer leichten Kette. Diese Ketten besitzen sowohl variable Regionen (V) und konstante Regionen (C). Die variablen Regionen werden zusätzlich noch in ein V-Gen Segment und ein J-Gen Segment unterteilt, welches zwischen der V- und der C-Region liegt.

In der schweren Kette existiert zusätzlich noch ein D-Gen Segment.

4 Genetische Rekombination

Sowohl in der leichten Kette, als auch in der schweren Kette, kommt es auf DNA Ebene zu Anlagerungen der verschiedenen Segmente

Der Übersicht halber werden hier die Segmente erst einmal als Ganzes betrachtet:

4.1 Leichte Kette

An der leichten Kette bildet sich die VL-Region durch Anlagerung einer größeren V-Region und einer kleineren J-Region zusammen. Dies geschieht durch Splicing der Introns, so dass ein Exon für die Variable Region entsteht. Parallel wird die C-Region der nun gebildeten VL Region angelagert (ebenfalls durch heraussplicen der Introns) und somit ist die Polypeptidkette fertig.

4.2 Schwere Kette

Der Mechanismus läuft analog zur leichten Kette, nur mit dem einen Unterschied, dass sich zwischen V- und J-Region noch die D-Region schiebt.

Dies alleine kann noch nicht für eine hohe Anzahl von verschiedenen Rezeptoren führen. Hierfür ist ein Blick auf die Gensegmente selber vonnöten.

Anhand folgender Tabelle wird schnell die hohe Rekombinationsfähigkeit der verschiedenen Gensegmente klar:

κ λ
V-Segmente 40 30
J-Segmente 5 4


H
V-Segmente 40
D-Segmente 25
J-Segmente 6

Gesteuert wird die Umlagerung der V-, D- und J-Segmente durch die sog. Rekombinationssignalsequenzen (kurz RSS), welche über die 12/23-Regel die Umlagerungen regulieren.

5 Somatische Hypermutation

Um die Diversifizität noch weiter zu erhöhen, kommt es in den umgeordneten Genen, genauer in den variablen Regionen zu Punktmutationen, welche die Anzahl der verschiedenen Rezeptoren noch weiter in die Höhe schraubt und letztlich dafür sorgt, dass für praktisch jedes Antigen ein spezifischer Rezeptor im menschlichen Immunsystem entsteht.

Gleichzeitig erhöht die somatische Hypermutation die Affinität der Rezeptoren zu ihren Antigenen, was man auch als Affinitätsreifung bezeichnet

Fixed
#2 am 17.11.2017 von Dr. Frank Antwerpes (Arzt)
Hey, ich weiß gerade nicht ob dies der richtige Ort ist zur Diskussion, aber ich würde eigentliche eine Änderung des Titels vorschlagen. Der Prozess wird in der Literatur fast auschließlich als V(D)J-Rekombination bezeichnet. Genumlagerung findet man deutlich seltener und finde ich auch persönlich als Begrifflichkeit sehr unpräzise (er ist aber auch nicht falsch). Dies sage ich aber als Molekularbiologe. Wenn es in der Medizin so verbreitet ist, dann ist es halt so.
#1 am 02.11.2017 von Georg Wodarz (Student)

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