HC 2.2: Diversiteit van antigeenreceptoren Flashcards
de T-cel receptor bestaat net als een antistof uit 2 ketens. maar een antistof heeft natuurlijk 2 x 2 ketens (2 lichte en 2 zwaren) die samen 2 ketens vormen. de T-cel receptor bestaat echt maar uit 2 ketens, een alfa en een bèta keten.
een ander verschil is dat die T-cel receptoren ook nog een presenterend molecuul nodig hebben om het antigeen goed te kunnen herkennen. dat presenterende molecuul, noemen we MHC, ook wel het HLA. dat is heel verschillend per individu en dus moet dat bij transplantatie gematcht worden.
door die presenterende moleculen kunnen moleculen dus aan de T-cel receptor gepresenteerd worden en op die manier komen die moleculen in beeld om herkend te kunnen worden.
het immunoglobuline bestaat uit variabele en constante domeinen.
datzelfde geldt ook voor de T-cel receptor ketens. die heeft ook variabele en constante domeinen.
beide zijn ze in het celmembraan verankerd en binden daar aan allerlei moleculen die het signaal de cel in leiden.
ezelsbruggetje/handig om te onthouden: het is net als een ijsje. het hoorntje is bij ieder ijsje constant. het verschil zit hem in die antigeenbindende domeinen, die variabele domeinen. dus afhankelijk van de smaak van de bolletjes krijg je een uniek en variabel ijsje. en die smaakverschillen tussen de ijsjes komt omdat je verschillende smaken van bolletjes kan combineren. en dat levert een unieke en nieuwe smaak (combinatie) op. door iedere combinatie die je kan maken, kun je een uniek ijsje maken.
–> dit is dus hetzelfde bij de variabele en constante domeinen van een antistof of T-cel receptor
als je de T-cel receptor of B-cel receptor wat meer gedetaileerd en schematisch bekijkt, dan komt het er op neer dat we in die T-cellen en B-cellen processen hebben die er voor zorgen dat er ‘smaakjes’ bij elkaar gebracht worden.
en die smaakjes bestaan allemaal uit verschillende gedeelten. het zit allemaal in het DNA. in dat DNA zijn verschillende gedeelten aanwezig (bv V, D, J) die de verschillende smaakjes en sub-smaakjes klaar hebben liggen om op een random manier, per cel, een combinatie te maken. meestal wordt eerst een D-J random gekoppeld wordt en daar vervolgens nog een stukje V-gen aan gekoppeld wordt.
het zijn dus in iedere T-cel en B-cel unieke knip-en plak processen die er voor zorgen dat in dat genoom, stukjes DNA gecombineerd worden, gerecombineerd worden. en die er voor zorgen dat op een unieke manier vervolgens in het DNA van zo’n B-of T-cel eigenlijk een nieuwe opmaak van het DNA op dat stukje chromosoom is. als eenmaal die unieke combinatie is gemaakt, is daarna het proces identiek in elke B-of T-cel. namelijk het proces van transcriptie, splicing en translatie, waardoor het dus uiteindelijk wordt vertaald naar een eiwit-keten.
en de uiteindelijke gevormde eiwitketen wordt dus op een, per cel unieke basis, gecreërd.
(ZIE OOK PLAATJE IN WORD)
V (D) J recombinatie, de essentie hiervan is: door de keuze van allerlei stukjes DNA die random gekoppeld kunnen worden, kun je heel veel unieke combinaties maken. en kan je dus heel veel unieke ketens van receptoren maken.
we hebben de 1-staps en 2-staps methode van de V (D) J recombinatie:
- 2-staps: als je eerst een D-J en vervolgens een V-D-J combinatie maakt
- 1-staps: als je direct een V-J combinatie maakt
knip-en plak processen in het DNA die er voor zorgen dat verschillende stukjes aan elkaar worden gezet.
V (D) J recombinatiemechanisme in meer detail:
- er zijn eiwitten, de RAG1/RAG2 eiwitten
- die eiwitten herkennen op welke plek een V, D of J gen ligt
- dat herkennen doen ze aan de hand van een stukje DNA sequentie, een Recombinatie Signaal Sequentie (RSS), die aan die V, D of J vastzitten
- die RSS vormt als het ware een vlaggetje op het V, D of J zodat die RAG eiwitten het kunnen herkennen en weten dat op die plek in het DNA een knip mag worden aangebracht
- er wordt een dubbelstrengs knip gedaan
- vervolgens krijg je dus de situatie waarbij die RSS’en (die van de 2 V, D of J’s afkomstig zijn) aan elkaar gaan zitten en daarmee een loop/cirkel vormen –> dit is het bij-product
- die twee structuren die overblijven, dus zonder dat vlaggetje/RSS er aan, gaan dan aan elkaar zitten
- na allerlei koppeling stappen, worden die twee structuren dus gekoppeld en zo krijg je een coderend stuk (die stap van het koppelen, heet coding joint/coding koppeling)
- het koppelen van die twee vlaggetjes/RSS en die dan een loop vormen heet signal joint
Recombinatie Signaal Sequentie (RSS):
- zijn stukjes DNA, geconserveerde stukjes DNA, die bestaan uit een heptameer (7 nucleotiden) en een nonameer (9 nucleotiden)
- ze bestaan meestal uit een soort standaard combinatie van nucleotiden, er is soms wel iets van variatie, maar bepaalde nucleotiden posities zijn bijna altijd aanwezig
- die geconserveerde sequenties zorgen als het ware voor een soort markering in het DNA, om aan te geven dat er op die plekken stukjes DNA liggen die de RAG eiwitten moeten herkennen en gaan knippen
- tussen die heptameer en nonameer zit altijd een spacer, van 23 of 12 nucleotiden en dat is 1 of 2 windingen van de DNA helix
de Recombinatie Signaal Sequentie (RSS) is dus een vlag/herkenningspunt voor de RAg eiwitten.
V-D-J recombinatie zorgt uiteindelijk voor het variabele domein van de zware en lichte ketens van immunoglobulinen en T-cel receptoren
als je in meer detail kijkt naar het uiteindelijk aan elkaar gezette V, D en J gen:
- ook al zijn dezelfde V, D en J genen aan elkaar gekoppeld, dan nog zijn ze niet allemaal identiek
- dat komt doordat tijdens dat proces van koppelen van die V, D en J genen, kunnen er nog dingen gebeuren
- er kunnen enzymen actief zijn die zomaar random nucleotiden er tussen zetten, dat noemen we insertie
- maar er kunnen ook nucleotiden verloren gaan bij het openen van die structuren tijdens het processen en koppel proces
- dit is dus een voorbeeld van hoe ongecontroleerd dit proces dus plaatsvindt
- maar tegelijkertijd zorgt dit er wel voor dat er extra variatie ontstaat
- want met name het verlies van nucelotiden en de insertie, kan zorgen voor hele verschillende combinaties van 3 nucleotiden en dus voor de codering van een heel ander aminozuur
- en omdat juist die variatie ontstaat in die CDR’s (dus de plek van het antistof waar het antigeen aan bindt) maakt de combinatie van nucleotiden veel uit voor welke antigenen deze plek kan herkennen en binden
als we het hebben over de vorming/productie van B-cellen in het beenmerg, hebben we het over een gestructureerd/georganiseerd proces.
- de B-cellen ontwikkelen vanuit de stamcellen, die helemaal aan de buitenkant van het beenmerg liggen
- daarna maken die voorloper B-cellen een migratie door vanaf de buitenkant van het beenmerg, naar de binnenkant van het beenmerg
- dat gaat van stamcel –> pro-B-cel –> pre-B-cel –> rijpe B-cel
- en uiteindelijk gaan die rijpe B-cellen via de bloedbaan het beenmerg uit en komen ze in de circulatie terecht of in weefsels of andere plekken, waar ze antigenen moeten gaan herkennen
- en in/gedurende die hele migratie, door het beenmerg heen, gebeuren allerlei dingen (zie latere flashcards)
T-cellen rijpen uit in de thymus. ook T-cellen maken bepaalde differentiaties door en ook daar zitten bepaalde migratie routes achter die steeds er voor zorgen dat een cel van het ene stadium naar het andere stadium gaat.
de thymus in aanleg is een epitheliaal orgaan. en als die thymus tijdens de ontwikkeling de eerste voorloper T-lymfocyten gaat krijgen, dan gaat de thymus zichzelf ook ontwikkelen. je krijgt dan uiteindelijk een structuur . met allemaal grote lobben en kleine lobuli. en binnen die lobuli is er een buitenkant, de cortex, waar zich veel cellen bevinden. en je hebt dan het merg, de medulla, waar zich wat minder cellen bevinden.
–> dus onder het kapsel van een lobuli, bevindt zich de cortex en daaronder weer de medulla
in de medulla van een lobuli van de thymus liggen allerlei dendritische cellen, die komen overigens ook in de cortex voor.
en in de cortex bevinden zich ook onrijpe T-lymfocyten. in de medulla bevinden zich rijpe T-lymfocyten.
flowcytometrie:
- bij flowcytometrie zijn we in staat om losse cellen te karakteriseren
- dat kunnen we doen door antistoffen te gebruiken, waar we een fluoriscerend molecuul aan hangen en waarvan we weten wat het herkent
- de antistoffen met fluoriscerend molecuul binden aan een cel, die het eiwit heeft waartegen het antistof gericht is
- als het bindt aan die cel, is de cel als het ware gelabelled met een fluoriscerend molecuul
- dan worden vervolgens al die cellen 1 voor 1 in een vloeistof stroom gebracht
- en daar worden ze aagestraald door een laser
- en als er dan een molecuul voorbij komt, waar een fluoriscerend molecuul op zit, dan zal dat leiden tot een verandering van de golflengte van het licht wat uitgestraald wordt
- en die verandering in golflengte kan je vervolgens detecteren
- en dat kun je dus detecteren van elke cel die voorbij komt
- je kan daarmee een data-set opbouwen van data die weergeven van elke losse cel met welke antistof die gebonden is op basis van de fluorescentie die je meet
- dat kun je vervolgens weergeven in een diagram
je kan met flowcytometrie dus heel eenvoudig cellen karakteriseren op basis van antistoffen die je gebruikt om eiwitten te herkennen die je eventueel zou willen zien op de cellen van interesse.
forward scatter: is afhankelijk van de celgrootte. hierbij bepaal je dus met behulp van lichtstralen en detectoren hoe groot een cel is.
side scatter: is afhankelijk van de interne structuur van een cel (kern, granulen). dit bepaal je ook weer aan de hand van licht en detectoren.
wanneer je van T-lymfocyten een flowcytometrie doet en het weergeeft in een diagram zie je het volgende:
je kan onderscheid maken tussen een aantal hoofdstadia: (ZIE PLAATJE IN WORD)
- DN (dubbel negatief): CD4- EN CD8-, dit zijn de cellen die linksonder in het figuur zichtbaar zijn
- DP (dubbel positief): CD4+ EN CD8+, dit zijn de cellen die rechtboven in het figuur zichtbaar zijn
- SP (single positief): CD4+ OF CD8+, dit zijn de cellen die je in het figuur rechtonder of linksboven kan zien
die hoofstadia (dus DN, DP en SP) zijn de voorloper stadia van T-cellen:
- de zich ontwikkelende voorloper T-lymfocyten in de thymus, beginnen als DN (dubbel negatief)
- die ontwikkelen zich tot DP (dubbel positief)
- en vanuit daar gaan ze 1 van de SP kanten op, dus de CD8 kant op of de CD4 kant op
differentiatie van T-lymfocyten in de thymus (ZIE OOK PLAATJE IN WORD):
- de cellen die vanuit het beenmerg, die als een soort geprogrammeerde voorloper T-cel in de thymus terchtkomen, komen via de bloedbaan
- ze treden uit die bloedbaan
- vervolgens gaan ze zich verder ontwikkelen, door te migreren steeds verder naar de buitenkant van de cortex (tot vlak onder dat kapsel)
- op een gegeven moment migreren ze weer richting de medulla
- ze veranderen van DN naar DP en dan komen ze op de grens van cortex en medulla en ontwikkelen ze tot SP
- dan zijn ze uitontwikkeld en zullen ze de thymus verlaten
B-cel ontwikkeling in het beenmerg gecombineerd met de V-D-J recombinatie:
- B-cel ontwikkelsstadia: stamcel –> pro-B-cel –> pre-B-1-cel –> pre-B-2-cel –> rijpe B-cel
- in de pro-B-cellen zullen de eerste recombinaties plaatsvinden. namelijk de D’s en J’s die aan elkaar worden gezet (de eerste stap van de 2 stappen)
- in de stadia daarna, gaan die V en D-J aan elkaar zitten en dan krijg je dus de volledige V-D-J combinatie
- op dat moment heb je eigenlijk een zware keten gemaakt in zo’n B-cel
- de B-cel moet dan wel getest worden, is er een echte goede zware keten gemaakt??
- dus vanuit de pro-B-cel naar de pre-B-1cel komen we in het stadium waarbij een uniek gevormde zware keten gecombineerd wordt met een tijdelijke lichte keten, de Surrogate Light Chain (SLC)
- die SLC wordt tegen die unieke zware keten aangezet
- die SLC is bij elke B-cel hetzelfde
- die SLC is puur bedoeld om even die structuur van een antistof te maken
- dit is de test voor die B-cel of er een goede zware keten is gevormd
- die receptor met de gevormde zware keten en het SLC noemen we een pre-B-cel-receptor (pre-BCR)
- de test in de pre-BCR: is er een goede keten gevormd/ een functioneel eiwit gevormd? is er een goed reading frame? zitten er geen stopcodons in?
–> alleen de zware keten wordt dus getest
als die pre-BCR is getest, gaat het proces door. die pre-B-2 cellen gaan dan eerst prolifereren, zodat je veel van die cellen krijgt. en dan gaat elke cel die door die deling ontstaan zijn, gaan dan op een unieke manier proberen daar ook een lichte keten bij te maken. en uiteindelijk krijg je dan een complete B-cel receptor en die moet dan ook weer getest worden. het wordt getest op een goede zware keten die gevormd is en een goede lichte keten die gecreërd is. er wordt getest op het feit dat die lichte en zware keten goed kunnen paren en ook nog testen of de B-cel-receptor niet autoreactief is.
in de T-cel gebeurt bij de ontwikkelingsstadia vrijwel hetzelfde als bij de B-cel-receptor, we noemen de stadia alleen anders.
er zijn ook hier verschillende ontwikkelingsstadia en de processen van het vormen en creëren van T-cel receptoren en dus van T-cel recombinatie, vinden in dezelfde richting plaats als de ontwikkeling van de T-cel.
ook bij de T-cel-receptor ontwikkeling vindt tussentijdse evaluatie/testing plaats.
de eerste gevormde keten, bij de T-cel is dat de bèta keten, wordt getest doordat er een tijdelijke alpha keten aan geplaatst wordt.
vervolgens wordt ook een unieke alpha keten gemaakt.
–> dus eerst vindt alleen bèta keten selectie plaats (TCRbèta selectie) en uiteindelijk vindt ook selectie op de hele TCR plaats, dus alpha en bèta keten samen
