Epitop: Eigenschaften, Typen und Funktionen

Ein Epitop, auch als Antigendeterminante bekannt, ist die spezifische Bindungsstelle des Antigens oder Immunogens mit dem Antikörper oder Rezeptor einer Zelle des Immunsystems.

Um dieses Konzept zu verstehen, muss beschrieben werden, dass ein Immunogen ein Makromolekül ist, das eine Immunantwort auslösen kann, dh es ist eine exogene oder endogene Substanz, die der Organismus als Fremdsubstanz erkennt oder nicht, und die in der Lage ist, die Zellaktivierung zu stimulieren B und T.

Darüber hinaus kann es an die entstehenden Komponenten des Immunsystems binden. Im Falle des Antigens weist es auch antigene Determinanten oder Epitope auf, die in der Lage sind, an die Antikörper und Immunzellen zu binden, aber es erzeugt keine Immunantwort.

Die Realität ist, dass das Immunogen als Antigen dient, aber nicht jedes Antigen sich wie ein Immunogen verhält. Trotz dieser Unterschiede wird das Thema, wie andere Autoren, mit dem Begriff Antigen als Synonym für Immunogen fortgesetzt.

Unter dieser Überlegung wird dann beschrieben, dass die Immunantwort die Bildung spezifischer Antikörper erzeugt, die auf der Suche nach dem Antigen sind, von dem sie stammen, um einen Antigen-Antikörper-Komplex zu bilden, dessen Funktion darin besteht, das Antigen zu neutralisieren oder zu eliminieren.

Wenn der Antikörper das Antigen findet, bindet er sich auf eine bestimmte Weise daran, wie ein Schlüssel mit seinem Schloss.

Vereinigung des Epitops mit dem Paratop

Die Epitopbindung kann mit freien Antikörpern erfolgen oder an eine extrazelluläre Matrix gebunden sein.

Die Stelle des Antigens, die mit dem Antikörper in Kontakt gebracht wird, wird Epitop genannt, und die Stelle des Antikörpers, die an das Epitop bindet, wird Paratop genannt. Das Paratop befindet sich an der Spitze der variablen Region des Antikörpers und kann an ein einzelnes Epitop binden.

Eine andere Form der Bindung besteht darin, dass das Antigen von einer Antigen-präsentierenden Zelle verarbeitet wird, wodurch die antigenen Determinanten auf ihrer Oberfläche freigelegt werden, die an die T- und B-Zellrezeptoren binden.

Diese spezifischen Bindungsregionen, die bereits oben als Epitop bezeichnet wurden, werden durch spezifische komplexe Aminosäuresequenzen gebildet, wobei die Anzahl der Epitope die Valenz des Antigens darstellt.

Aber nicht alle vorhandenen antigenen Determinanten induzieren eine Immunantwort. Daher ist es als Immundominanz für die kleine Untergruppe potenzieller Epitope (TCE oder BCE) bekannt, die in einem Antigen vorhanden sind, das eine Immunantwort auslösen kann.

Erkennung von Epitopen durch B- und T-Zellen

Wenn das Antigen frei ist, haben die Epitope eine räumliche Konfiguration, wohingegen, wenn das Antigen von einer Antigen-präsentierenden Zelle prozessiert wurde, das exponierte Epitop eine andere Konformation aufweist, daher können verschiedene Typen unterschieden werden.

Oberflächen-Immunglobuline, die an B-Zellen und freie Antikörper gebunden sind, erkennen die Oberflächen-Epitope von Antigenen in ihrer nativen dreidimensionalen Form.

Während T-Zellen Epitope von Antigenen erkennen, die von spezialisierten Zellen verarbeitet wurden (Antigenpräsentation), die an Moleküle des Haupthistokompatibilitätskomplexes gekoppelt sind.

Arten von Epitopen

- Kontinuierliche oder lineare Epitope: kurze Sequenzen zusammenhängender Aminosäuren eines Proteins.

- Diskontinuierliche oder konformative Epitope: existieren nur, wenn das Protein in eine bestimmte Konformation gefaltet ist. Diese Konformationsepitope bestehen aus Aminosäuren, die in der Primärsequenz nicht zusammenhängend sind, sondern in enger Nachbarschaft innerhalb der Struktur des gefalteten Proteins angeordnet sind.

Epitope bei der Bildung von Impfstoffen

Epitop-basierte Impfstoffe ermöglichen ein besseres Management der gewünschten und unerwünschten Kreuzreaktivität.

T-Lymphozyten spielen eine wichtige Rolle bei der Erkennung und anschließenden Beseitigung von intrazellulären Tumoren und Krankheitserregern.

Die Induktion von Epitop-spezifischen T-Zell-Reaktionen kann bei der Beseitigung von Krankheiten helfen, für die es keine herkömmlichen Impfstoffe gibt.

Leider haben das Fehlen einfacher Methoden zur Identifizierung der wichtigsten T-Zell-Epitope, die hohe Mutationsrate vieler Krankheitserreger und der HLA-Polymorphismus die Entwicklung wirksamer Impfstoffe behindert, die auf Epitopen von T-Zellen basieren oder zumindest durch Epitope induziert werden.

Gegenwärtig haben wir Bioinformatik-Werkzeuge zusammen mit bestimmten Experimenten mit T-Zellen untersucht, um Epitope dieser Zellen zu identifizieren, die auf natürliche Weise von mehreren Krankheitserregern verarbeitet wurden.

Es wird angenommen, dass diese Techniken in Zukunft die Entwicklung von Impfstoffen beschleunigen werden, die auf Epitopen von T-Zellen der neuen Generation gegen mehrere Krankheitserreger basieren.

Zu den Erregern zählen einige Viren wie das Human Immunodeficiency Virus (HIV) und das West-Nil-Virus (WNV), Bakterien wie Mycobacterium tuberculosis und Parasiten wie Plasmodium.

Epitope als Tumordeterminanten

Es wurde gezeigt, dass Tumore Immunreaktionen auslösen können. Einige Experimente mit chemisch induzierten Krebsarten haben sogar eine Immunreaktion gegen diesen Tumor gezeigt, jedoch nicht gegen andere Tumore, die durch dasselbe Karzinogen hervorgerufen werden.

In der Zwischenzeit verhalten sich durch onkogene Viren induzierte Tumore unterschiedlich, da auf der Oberfläche aller neoplastischen Zellen, die das Virusgenom aufweisen, virale Peptide verarbeitet werden, so dass die gegen einen Tumor erzeugten T-Zellen mit allen kreuzreagieren andere werden vom selben Virus produziert.

Andererseits wurden zahlreiche Saccharid-Epitope identifiziert, die mit dem Verhalten des Tumors und der Regulierung der Immunantwort zusammenhängen, so dass sie zu diesem Zeitpunkt aufgrund ihrer möglichen Verwendung in verschiedenen Aspekten, wie zum Beispiel der Therapie, Prophylaxe und Diagnose, an Interesse gewinnen .

Kryptische Epitope

Die Antigen-präsentierenden Zellen besitzen Autoepitope, die im Allgemeinen in hoher Konzentration an Moleküle des Haupthistokompatibilitätskomplexes gebunden sind.

Diese haben eine sehr wichtige Funktion, da sie die natürlichen Mechanismen für die Elimination autoreaktiver T-Zellen durch einen Prozess stimulieren, der als negative Selektion bezeichnet wird.

Dieser Prozess besteht aus dem Nachweis von sich entwickelnden T-Zellen, die in der Lage sind, gegen ihre eigenen Antigene zu reagieren. Einmal identifiziert, werden diese Zellen durch einen programmierten Zelltodprozess namens Apoptose eliminiert. Dieser Mechanismus verhindert Autoimmunerkrankungen.

Selbst-Epitope, die in einer Antigen-präsentierenden Zelle in sehr geringen Mengen vorliegen, werden als kryptisch bezeichnet, da sie nicht in der Lage sind, autoreaktive T-Zellen zu eliminieren, wodurch sie in den peripheren Kreislauf gelangen und Autoimmunität erzeugen.

Referenz

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