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.
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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...
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