Antikörper sind Adaptor-Moleküle, die humorale und zelluläre Abwehrmechanismen des Immunsystems miteinander koppeln. Antigenspezifische IgG-Antikörper bilden Antigen-Antikörper-Immunkomplexe, die eine Vielzahl von Effektorsystemen aktivieren können. Ein großer Teil der zellulären Effektormechanismen wird durch eine Familie von IgG-Fc-Rezeptoren (FcgRs) vermittelt, die auf der Oberfläche von immunologischen Zellen vorkommen. Es ist gezeigt worden, dass die IgG-Glykosylierung essentiell für die Erkennung durch FcgRs und damit für die Auslösung von intrazellulären Effektormechanismen ist. Das IgG-Fc-Fragment (IgG-Fc) ist ein symmetrisches Homodimer aus Glykopeptidketten, die aus jeweils zwei Immunoglobulin-Domänen (Cg2 und Cg3) bestehen. Um den Einfluss von einzelnen Zuckerresten der Kohlenhydratkette auf die Struktur und Funktion des IgG-Fc zu untersuchen wurde die Kristallstruktur des „wild-Typ“-IgG-Fc mit den Kristallstrukturen von vier IgG-Fc-Glykosylierungsvarianten verglichen, die schrittweise verkürzte Kohlenhydratketten enthielten. Die größten strukturellen Abweichungen im Vergleich zum „wild-Typ“-IgG-Fc kommen in Fc-Glykosylierungsvarianten vor, in denen die terminalen N-Acetylglucosamin- und Mannosereste nicht vorhanden sind. Strukturelle Unterschiede sind vor allem in den Kohlenhydratketten und in dem loop, der die Glykosylierungsstelle enthält, zu finden. Die beobachteten Strukturveränderungen in den Cg2-Domänen beeinflussen die Kontaktregion zwischen IgG-Fc und FcgR. Außerdem führt die schrittweise Verkürzung der Kohlenhydratketten zu einer gegenseitigen Annäherung der Cg2-Domänen und folglich zu einer geschlossenen Konformation des IgG-Fc. Im Gegensatz dazu wurde für das „wild-Typ“-IgG-Fc eine stärker geöffnete Konformation beobachtet, welche die FcgR-Bindung begünstigt. Die CMP-5-N-Acetylneuraminsäure-Synthetase (CNS) katalysiert die Reaktion des Sialinsäurederivates 5-N-Acetylneuraminsäure mit Cytidintriphosphat (CTP) zu CMP-5-N-Acetylneuraminsäure und Pyrophosphat. Für die Übertragung von Sialinsäuren auf die Kohlenhydratketten von Glykoproteinen und Glykolipiden ist dieser Aktivierungsschritt essentiell. Im Rahmen dieser Dr. Arbeit wurde die Röntgenstruktur des N-terminalen, katalytisch aktiven Teils der CNS aus Maus (cMm-CNS) im Komplex mit dem Reaktionsprodukt, CMP-5-N-Acetylneuraminsäure, bei einer Auflösung von 2.7 Å gelöst. Das Enzym setzt sich aus einer globulären Domäne mit alpha/beta-Faltungsmotiv und einer gewinkelten Dimerisierungsdomäne zusammen. Die Dimerisierungsdomänen zweier Monomere greifen ineinander, so dass ein stabiles Dimer entsteht. Zwei dieser Dimere lagern sich zu einem Tetramer zusammen. Die vier aktiven Zentren des cMm-CNS-Tetramers liegen im geschlossenen Zustand vor und sind teilweise mit dem co-kristallisierten Produkt CMP-5-N-Acetylneuraminsäure besetzt. Die beobachtete geschlossene Konformation des aktiven Zentrums erlaubt die Identifizierung von katalytisch wichtigen Resten, die zu unterschiedlichen Monomeren gehören. Die C-terminalen Helices H6 im Zentrum des Tetramers lagern sich durch ein System aus Salzbrücken und Wasserstoffbrückenbindungen zu einem vier-Helix-Bündel zusammen, wodurch eine kooperative Arbeitsweise des Enzyms ermöglicht werden könnte.     «

Antikörper sind Adaptor-Moleküle, die humorale und zelluläre Abwehrmechanismen des Immunsystems miteinander koppeln. Antigenspezifische IgG-Antikörper bilden Antigen-Antikörper-Immunkomplexe, die eine Vielzahl von Effektorsystemen aktivieren können. Ein großer Teil der zellulären Effektormechanismen wird durch eine Familie von IgG-Fc-Rezeptoren (FcgRs) vermittelt, die auf der Oberfläche von immunologischen Zellen vorkommen. Es ist gezeigt worden, dass die IgG-Glykosylierung essentiell für die Er...     »

Antibodies may be viewed as adaptor molecules that provide a link between humoral and cellular defence mechanisms. Thus, antigen specific IgG antibodies form antigen/antibody immune complexes that can activate a wide range of effector systems. Multiple effector mechanisms result from cellular activation mediated by a family of IgG-Fc receptors (FcgRs) differentially expressed on leucocytes. It is established that glycosylation of IgG-Fc is essential for recognition and activation of these ligands. The IgG-Fc is a homodimer of glycosylated peptide chains comprised of two immunoglobulin domains (Cg2, Cg3). To investigate the influence of individual sugar residues of the oligosaccharide on the structure and function of IgG-Fc we have compared the structure of ”wild-type” glycosylated IgG1-Fc with that of four glycoforms bearing consecutively truncated oligosaccharides. Removal of the terminal N-acetylglucosamine as well as terminal mannose sugar residues resulted in the largest conformational changes in both the oligosaccharide and in the protein loop containing the N-glycosylation site. The observed conformational changes in the Cg2 domain affect the interface between IgG-Fc fragments and FcgRs. Furthermore, we observed that the removal of sugar residues permits the mutual approach of Cg2 domains resulting in the generation of a ”closed” conformation; in contrast to the ”open” conformation which was observed for the fully galactosylated IgG-Fc, which may be optimal for FcgR binding. The 5-N-acetylneuraminic acid synthetase (CNS) catalyses the activation of 5-N-acetylneuraminic acid (a sialic acid) with CTP to CMP-5-N-acetylneuraminic acid accompanied by the release of pyrophosphate. This activation is essential for the transfer of sialic acids to carbohydrate chains of glycoproteins and glycolipids. The crystal structure of the N-terminal catalytically active domain of the murine CNS (cMm-CNS) in complex with its reaction product was solved at a resolution of 2.7 Å . The enzyme is composed of a globular core domain that adopts an alpha/beta-fold and a kinked dimerisation domain. Two monomers interact via their intertwined dimerisation domains to form a dimer; two of the dimers form a stable tetramer. The co-crystallised product CMP-5-N-acetylneuraminic acid was observed in the closed partially occupied active sites and catalytically important residues have been identified. Furthermore, a network of intermolecular salt bridges and hydrogen bonds between the C-terminal helices H6, which form a 4-helix bundle in the centre of the tetramer, suggests a cooperative behaviour of cMm-CNS.     «

Antibodies may be viewed as adaptor molecules that provide a link between humoral and cellular defence mechanisms. Thus, antigen specific IgG antibodies form antigen/antibody immune complexes that can activate a wide range of effector systems. Multiple effector mechanisms result from cellular activation mediated by a family of IgG-Fc receptors (FcgRs) differentially expressed on leucocytes. It is established that glycosylation of IgG-Fc is essential for recognition and activation of these ligand...     »