Evidence for somatic rearrangement of immunoglobulin genes coding for
variable and constant regions
Nobumichi Hozumi
Susumu Tonegawa
Von Helen Haukamp 28.2.2011
Inhalt
• Susumu Tonegawa • Wissensstand 1976• Experimente zur Klärung der Entstehung der
Antikörper-Diversität• Ergebnisse• Diskussion • Offene Fragen • Heutiger Wissensstand • Die Schlüsselergebnisse • Quellen
Susumu Tonegawa
• Susumu Tonegawa bekam 1987 den Nobelpreis in Physiologie/Medizin
Entdeckung des genetischen Prinzips für die Generierung der Antikörper-Diversität
Quelle: http://www.brain.riken.jp/bsi-news/bsinews37/files/s_tonegawa.jpg
Was war 1976 bekannt? • Antikörper bestehen aus zwei
verbundenen Regionen
variable Region und konstante Region • Große Antikörper-Diversität
es gibt mehrere Gene führ die variable Region in der Keimbahn
• genaue Anzahl der Gene nicht bekannt, wahrscheinlich einige Gene für die konstante Region (C-Gene) und viele Gene für die variable Region (V-Gene)
V1 V2 V3 V4 C
Quelle: janeway
Experimente zur Klärung der Entstehung der Antikörper-Diversität
• Verwendete DNA:
DNA von Balb/c Maus früher Embryo (Embryo DNA)
DNA aus MOPC 321 Plasmazytomzellen (Tumor DNA)
• Schritt 1: DNA-Verdau durch selbst aufgereinigte BamH I Restrictions Endonuklease
• Schritt 2: Gießen eines 2 Liter Agarose Gels und Beladung mit je 5 mg DNA
Elektrophorese bei 4° für 3 Tage
• Schritt 3: Extraktion der DNA aus dem Agarose Gel
• Schritt 4: RNA-DNA Hybridisierung - mit MOPC 321 125I-markierter κ mRNA oder
ihrem 3`-Ende (3`-Hälfte)
- Resultierende Radioaktivität wurde gemessen
Ergebnisse
Hybridisierungsmuster der Embryo-DNA (Keimbahn-DNA) und der Tumor-DNA
Quelle: original Text
CP
M IN
HY
BR
ID
MIGRATION (cm)
MOLECULAR WEIGHT (x10-6)
Hybridisierte DNA und mRNA Moleküle weisen eine erhöhte Radioaktivität auf.
Ergebnis für die Embryo-DNA
• Zwei Fragmente zeigen Hybridisierung
1. Molekulargewicht: 6.0 (x10-6) Mr
3`-Ende 3`-Ende
κ mRNA (ganz)
κ mRNA 3`-Hälfte
2. Molekulargewicht: 3.9 (x10-6) Mr
κ mRNA (ganz)
5`-Ende
Ergebnis die Tumor-DNA
• Ein Fragment zeigt HybridisierungMolekulargewicht: 2.4 (x10-6) Mr
κ mRNA (ganz) κ mRNA 3`-
Hälfte
3`3´5´5`
V- und C-Gene sind in dem 2.4 (x10-6) Mr
DNA Fragment enthalten
Diskussion
• Die Embryo-DNA enthält zwei Fragmente die nicht in der Tumor-DNA enthalten sind
V-Gen Fragment und C-Gen Fragment Also liegen die V- und C-Gene in der Keimbahn
DNA weit voneinander entfernt
• Die Tumor DNA enthält ein Fragment das nicht in der Embryo DNA enthalten ist
V-C-Gen Fragment Also liegen die V- und C-Gene in der
differenzierten DNA nebeneinander und sind verbunden
Vκ- und Cκ-Gene sind in der Keimbahn nicht verbunden, sondern weit von einander entfernt.
Sie werden während der Reifung von Lymphozyten rekombiniert.
Quelle: original Text
Offene Fragen I• Mechanismus der Rekombination
Mögliche Rekombinations- Mechanismen von V-Genen und C- Genen:
Quelle: original Text
A)Copy-insertion
B)Excision-insertion
C)Deletion
D)Inversion
Offene Fragen II
• B-Lymphozyten exprimieren nur ein V-Gen der leichten Kette Wie wird ein bestimmtes V-Gen aktiviert?
- mögliche Erklärung: Die Aktivierung ist eng gekoppelt mit dem Zusammentreffen mit
einem C-Gen
• in einem B-Lymphozyten wird nur ein Allel exprimiert gibt es also einen Allelausschluss?
- mögliche Erklärung: ein Allel geht verloren, das andere wird verdoppelt
Heutiger Wissensstand • Mechanismus der Rekombination
Quelle: Konzepte Vorlesung
• Allelausschluss
- Ausgelöst durch Signal des B-Zell Rezeptors
- Der Zugang der Rekombinase Maschinerie zum Schwere-Kette Lokus wird verhindert
Die Schlüsselergebnisse
• Die Hybridisierungsmuster der Embryo- und der Tumor-DNA unterscheiden sich stark voneinander – Die Embryo-DNA enthält weit voneinander entfernt
liegende V- und C-Gene– Die Tumor-DNA enthält nur ein
V-C-Genesegment
Es findet eine Umlagerung der Gene während der Differenzierung der Lymphozyten statt
Quellen
• http://www.brain.riken.jp/bsi-news/bsinews37/files/s_tonegawa.jpg
• Janeway´s immuno biology • Original Text: Evidence for somatic rearrangement of
immunoglobulin genes coding for variable and constant regions
• Konzepte Vorlesung