VDJ-Rekombination

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Die V(D)J-Rekombination (auch als somatische Rekombination bezeichnet) ist ein genetischer Umlagerungsprozess in Wirbeltieren, der für die Variabilität von Antikörpern (Immunglobulinen, auch: B-Zell-Rezeptor), produziert von B-Zellen, sowie von T-Zell-Rezeptoren sorgt. Sie spielt eine entscheidende Rolle für das adaptive Immunsystem, indem die Erkennung einer Vielzahl von Antigenen bakterieller, viraler oder parasitärer Herkunft ermöglicht wird.

Beachtenswert ist, dass dies der einzige Prozess ist, bei dem die Erbinformation (DNA) in somatischen, proliferierenden Zellen gezielt verändert wird.

Funktion

Überblick über die Rearrangierung der schweren Kette von Immunglobulinen bzw. der β-Kette des T-Zell-Rezeptors

Es handelt sich um eine Rekombination, bei der die unterschiedlichen DNA-Abschnitte der Gene für die leichten und schweren Ketten der Antikörper und T-Zell-Rezeptoren zufällig miteinander kombiniert werden.

Die variablen Anteile beider Ketten setzen sich aus verschiedenen Abschnitten zusammen. Dies ist die V-Region und J-Region im Falle der leichten Ketten und zusätzlich zu diesen beiden die D-Region im Falle der schweren Ketten. Von jedem Abschnitt gibt es im Genom mehrere Segmente, von denen jeweils eines im fertigen Gen wiederzufinden ist. Diese Rekombination geschieht nur einmal pro Zelle und es ist dem Zufall überlassen, welches Allel, d.h. welches Gen auf homologen Chromosomen (von Mutter oder Vater), zuerst rekombiniert wird. Die Rekombination eines Allels inhibiert im Erfolgsfall (s.u.) die Bearbeitung des zweiten Allels („allele Exklusion“).

Zusätzliche Variabilität entsteht aus der Kombination verschiedener leichter und schwerer Ketten und junktionale Diversifizierung. Letztendlich sind (ohne junktionale Diversifizierung und somatische Hypermutation) ungefähr 1,92 Millionen Kombinationsmöglichkeiten zur Bildung von Immunglobulinen vorhanden.

Genetischer Hintergrund

Die von B-Zellen hergestellten Immunglobuline bestehen grundlegend aus zwei identischen langen (schweren, engl.: heavy) H-Ketten und zwei identischen kurzen (leichten, engl.: light) L-Ketten (κ- oder λ-Kette). Diese Ketten haben jeweils einen konstanten (C-) und eine variablen (V(D)J-) Anteil.

Immunglobuline

Kette	Genort	Domänen
h-Kette	Chromosom 14	VH, DH, JH
κ-Kette	Chromosom 2	VL, JL
λ-Kette	Chromosom 22	VL, JL

κ- und λ-Locus unterscheiden sich in der Anordnung der V-, J- und C-Elemente: Während im κ-Locus V- und J-Elemente in Clustern vorliegen (es gibt nur ein C-Element), sind es im λ-Locus vier J-C-Paare. Der schwere-Ketten-Locus entspricht in seiner Organisation dem κ-Locus, enthält aber mehrer C-Elemente und zwischen V- und J-Cluster ein D-Cluster. In allen Fällen ist jedem V-Element ein L-Element (leader) vorangestellt, das die Signalsequenz für die Translokation ins raue endoplasmatische Retikulum darstellt.

Der T-Zell-Rezeptor besteht aus α- und β-Kette, wobei erstere der leichten Kette der Immunglobuline ähnelt, letztere einem Fragment (dem Fab-Fragment) der schweren Kette.

T-Zell-Rezeptor

Kette	Genort	Domänen
α-Kette	Chromosom 14	Vα, Jα
β-Kette	Chromosom 7	Vβ, Dβ, Jβ

Der Genort bezieht sich auf den Menschen.

Der Name V(D)J-Rekombination leitet sich dabei von der englischen Bezeichnung für die einzelnen rekombinierten Genabschnitte ab (V - variable, D - diversifying, J - joining). Hinzu kommt in jedem Fall noch ein C-Bereich (C - constant). Dabei ist der variable Bereich bestimmend für die Antigenerkennung, während der konstante Bereich die fünf Immunglobulinklassen festlegt bzw. beim T-Zell-Rezeptor für die Membranverankerung verantwortlich ist.

Das große Repertoire an Immunglobulinen und T-Zell-Rezeptor-Spezifitäten, das die Größe des Genoms sprengen würde, wenn für jedes Molekül ein eigenes Gen vorliegen würde, wird unter anderem dadurch realisiert, dass die einzelnen Gensegmente (V, D, J) vor dem Rearrangement in mehreren Kopien vorliegen, die während der Reifung der Lymphozyten in der Art eines Zahlenschlosses beliebig miteinander kombiniert werden können.

Anzahl der Kopien der Gensegmente

Segment	H-Kette	κ- und λ-Kette	α-Kette	β-Kette
V	40	40 / 30	52	~70
D	25	–	2	–
J	6	5 / 4	13	61

Siehe auch

• Somatische Hypermutation
• Klassenwechsel