IgE Antikörper Glykosylierung

Antikörper (AK) sind wichtige Bestandteile des menschlichen Immunsystems. Sie zirkulieren im Serum als sogenannte Glykoproteine, d.h. das Protein trägt eine wichtige Modifizierung, nämlich Zuckerreste (Glykane). Obwohl schon lange bekannt ist, dass Zucker Einfluss auf die Aktivität von Proteinen generell und im speziellen auf AK haben, ist deren Untersuchung sehr schwierig, nicht zuletzt aufgrund der Vielfalt von Zuckerstrukturen. Die Antragstellerin hat ein einzigartiges System entwickelt das es ermöglicht AK mit homogener Glykosylierung herzustellen. Das erlaubt eine detaillierte Untersuchung des Zusammenspiels Zucker, Protein und Funktion. Ziel dieses Projektantrages ist die Erforschung des Einflusses von Glykanen auf Struktur und Funktion von IgE Antikörper. Diese Antikörperklasse, die vor allem bei allergenen Reaktionen und bei der Abwehr von Parasiten eine bedeutende Rolle spielt, ist besonders komplex glykosyliert, IgE zirkuliert im Serum über 40 Glykoformen. Die erste große Herausforderung ist also die Herstellung von IgE mit einer homogenen Zuckerstruktur. Dies erfordert ein genaues Wissen über die Prozessierung solcher Strukturen und deren Zusammenbau am IgE Molekül. Diese Analyse ist Gegenstand des ersten Teiles Projektantrages. Aufbauend auf dieses Wissen sollen in Folge IgE Moleküle mit exakt definierten Glykanen hergestellt werden. Das erfolgt mithilfe von Pflanzen die dahingehend modifiziert werden sodass sie definierte Zucker synthetisieren. Damit sind wesentliche Voraussetzungen für weitere Untersuchungen gegeben. Diese beinhalten Analysen zur Ermittlung des Einflusses einzelner Zucker auf die Struktur der IgE Moleküle und in weiterer Folge auf deren Funktion. Funktionsexperimente beinhalten eine Reihe von Test mit immunrelevanten Zellen. Diese werden in Zusammenarbeit mit renommierten Allergologen/Immunologen (Prof. Rudolf Valenta, AKH Wien und Sophia Karagiannis, Kings College, London) durchgeführt. Es wird erwartet dass die Ergebnisse neue Erkenntnisse über das hochkomplexe Zusammenspiel Antikörper-Zucker und Immunsystem aufdecken. Wir erwarten, dass die Ergebnisse dazu beitragen das Immunsystem besser zu verstehen und aufbauend darauf neue Therapieansetze möglich sind.

Antikörper (Ak) sind wichtige Bestandteile des menschlichen Immunsystems. Sie zirkulieren im Serum als sogenannte Glykoproteine, d.h. das Protein trägt Zuckerreste (Glykane). Es gibt zunehmend Hinweise, dass diese Glykane die Ak Aktivität beeinflussen, ein tieferes Verständnis fehlt jedoch. Eine Hauptursache dafür liegt in der Schwierigkeit, Antikörper mit definierten Glykanstrukturen zu erzeugen. In der vorliegenden Studie konzentrierten wir uns auf die Produktion von IgE-Antikörper, einer Antikörperklasse, die hauptsächlich an Allergien beteiligt ist. Um Zucker induzierte Aktivitäten zu untersuchen ist es erst einmal notwendig diese in homogener Form zu erzeugen, da es eine Vielzahl von Strukturen gibt. Dies war die erste große Herausforderung. Dazu kam ein von der Projektleiterin entwickelter biotechnologischer Ansatz, der eine große Flexibilität beim "engineeren" von Zuckerstrukturen ermöglicht, zum Einsatz. Es ist tatsächlich gelungen IgE mit genau definierten Glycosylierungs-Profilen herzustellen. Dies war eine wichtige Errungenschaft für den weiteren Schritt, nämlich funktionelle Experimente. Dazu wurden die beiden Ab Hauptaktivitäten, nämlich die Bindung an spezifische Antigene und die anschließende Interaktion mit zellulären Rezeptoren, untersucht. Während die Antigenbindung unabhängig von der IgE Glykosylierung erfolgt, gibt es zuckerabhängige Interaktion mit zellulären Rezeptoren. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass IgEs ihre Aktivitäten durch das Glykosylierungs-Muster steuern. Es sind jedoch weitere Experimente erforderlich, um die biologischen Konsequenzen besser zu verstehen und sie dann eventuell therapeutisch zu nutzen.