Die Y-förmige Grundstruktur der
Immunoglobuline hat es in sich:
Einerseits binden Antigene an die spezifischen Antigenbindungsstellen (Fab) der
Antikörper, somit werden die Antigene von den Antikörpern zusammengehalten und teilweise
auch inaktiviert. Andererseits ist es auch wichtig, dass den Granulozyten, welche diese Antigene
zur Elimination phagozytieren, dafür auch genügend Zeit zur Verfügung steht. Phagozyten
besitzen auf ihrer Oberfläche
Antikörperbindungsstellen (Fc-Rezeptoren), welche die konstante Region (Fc) der Antikörper
des Typus IgG mitsamt den
daran gebundenen Antigenen binden, so dass die Antigene nicht davontreiben (Brown'sche Bewegung).
![](../img/akfabfc.gif)
- Die außerordentlich variablen V-Domänen, der
oberste Teil der Fab-Regionen, beschäftigen sich hauptsächlich mit der
Antigenbindung. Es können gleichzeitig zwei identische Epitope gebunden werden, sofern
sie genügend nahe beisammenliegen (die Hinge- oder Scharnierregion ist, außer
bei IgE
flexibel). Diese Epitope können auf einem einzigen Antigen (seihe Abbildung)
oder auch auf zwei
verschiedenen Antigenen liegen. Dies gilt natürlich weder für das IgM, das zehn
potentielle Antigenbindungsstellen aufweist (praktisch sind nur bis 5
Stellen besetzbar), noch für das sIgA, das vier Fab-Regionen
besitzt. Wenn die Epitope, welche gebunden sind, auf mehreren
Antigenen liegen, werden diese "kreuzvernetzt". Es entsteht also ein
dreidimensionales Netzwerk aus Antigen-Antikörperkomplexen, das so groß werden kann,
dass es von Auge sichtbar wird: eine Lösung, in der sich diese Ag-Ak-Komplexe befinden,
wird trüb. Diese Präzipitation ist die Basis vieler qualitativer und
quantitativer immunologischen Messmethoden (Ouchterlony, Nephelometrie).
- Die konstante C-Domäne besitzt eine
Fc-Region, die, je nach Ak-Typus (IgG, IgA, IgE), an bestimmten
Rezeptoren verschiedener Wirtszellen andocken kann. Diese Bindungsstellen sind z.B. für
die Phagozytose wichtig. Makrophagen, Granulozyten und andere Zellen des
reticuloendothelialen Systems besitzen solche Fc-Rezeptoren auf ihrer Oberfläche. Da
im Kampf gegen Infektionserreger häufig auch das Komplementsystem aktiviert wird, kann man an
ihrer Oberfläche oft gleichzeitig Antikörper und C3b (der Komplementfaktor, der
opsonisiert) antreffen. (Opsonine)
Die Bindung von Antigen an den Antikörper geschieht über die
Ausbildung von vielen nicht-kovalenten Bindungen zwischen den Aminosäuren des Antigens
und des Antikörpers. Die intermolekularen Anziehungskräfte können nur wirken, wenn AG
und AK sehr, sehr nahe aneinander liegen. (Die Energie ist proportional 1/d2 bei
elektrostatischen Kräften, und 1/d7 bei Van der Waals-Kräften, d = Distanz)
Obwohl jede einzelne beteiligte Bindungskraft für sich schwach ist (im Vergleich mit
kovalenten Bindungen), ergibt die Summe aller dieser schwachen Bindungen eine beachtliche
Bindungsenergie.
Antigen und Antikörper
"passen" wie Schlüssel und Schloss |
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1. Die passende Atomgruppen müssen einander an den entsprechenden
Stellen des Antigens und des Antikörpers genau gegenüberstehen ( plus gegenüber minus ,
O..H gegenüber ..O, etc.).
2. Die Form des Bindungsortes auf dem AK muss genau zum Antigen passen.
Wenn die Elektronenwolken des AG und des AKs sich überlappen, treten sterische Abstoßungskräfte
auf, die die Bindungsenergie herabsetzen
(Schlüssel-Schloss-Prinzip).
Welches sind die Bindungskräfte zwischen Antigen und Antikörper? |
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Die Kräfte, welche zwischen Antigen und Antikörper wirken,
sind reversibel, nicht kovalent. Dies heisst, dass zwischen benachbarten Arealen
auf Ag und Ak nur relativ
schwache Bindungen eingegangen werden können. Dass die Bindungskraft zwischen
Ag und Ak gesamthaft trotzdem sehr
stark sein kann, ist bedingt durch die sehr grosse Zahl an Bindungsstellen
zwischen Epitop und Paratop.
Wasserstoffbindungen |
Brückenbildung zwischen Sauerstoff- oder Stickstoffatomen von Antigen und
Antikörper (Ag-O - H - O-Ak oder Ag-N - H -
N-Ak) |
Elektrostatische Kräfte |
entstehen, wenn sich positive und negative freie Ladungen auf Antigen
und Antikörper gegenüber liegen |
Van der Waals-Kräfte |
resultieren aus der Interaktion zwischen Elektronenwolken (Dipole) |
Hydrophobe Wechsel- wirkungen |
basieren auf einer Verdrängung von Wasser-
Molekülen durch apolare,
hydrophobe Gruppen (aromatische Aminosäuren). Diese Bindungsart kann bis zu 50% der
Bindungskräfte ausmachen. |
Diese Kräfte können nur bei einer starken räumlichen Annäherung der
interagierenden Gruppen wirksam werden.
Dies hat u.a.
Bedeutung in der Labordiagnose, so kann ein Überschuss an Antikörpern
bereits gebildete Komplexe wieder auflösen (Equivalenzmenge bei der Präzipitation).
Auch ist es möglich, Komplexe
von Ag und Ak durch einer Lösung mit einer hohen Salzkonzentration zu trennen
(Kompetition). So können gebundene Ak von Trennsäulen geerntet werden.
Die totale Bindungsstärke kann in einzelnen Fällen durch die Summation der vielen einzelnen reversiblen
Bindungen so stark sein, dass man einmal gebildete Komplexe nur schwer auflösen
kann.
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