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Evidence for somatic rearrangement of immunoglobulin genes coding for variable and constant regions Nobumichi Hozumi Susumu Tonegawa Von Helen Haukamp.

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1 Evidence for somatic rearrangement of immunoglobulin genes coding for variable and constant regions Nobumichi Hozumi Susumu Tonegawa Von Helen Haukamp

2 Inhalt Susumu Tonegawa Wissensstand 1976 Experimente zur Klärung der Entstehung der Antikörper-Diversität Ergebnisse Diskussion Offene Fragen Heutiger Wissensstand Die Schlüsselergebnisse Quellen

3 Susumu Tonegawa Susumu Tonegawa bekam 1987 den Nobelpreis in Physiologie/Medizin Entdeckung des genetischen Prinzips für die Generierung der Antikörper-Diversität Quelle: iken.jp/bsi- news/bsinews37/ files/s_tonegawa. jpg

4 Was war 1976 bekannt? Antikörper bestehen aus zwei verbundenen Regionen variable Region und konstante Region Große Antikörper-Diversität es gibt mehrere Gene führ die variable Region in der Keimbahn genaue Anzahl der Gene nicht bekannt, wahrscheinlich einige Gene für die konstante Region (C-Gene) und viele Gene für die variable Region (V-Gene) V1 V2 V3 V4C Quelle: janeway

5 Experimente zur Klärung der Entstehung der Antikörper-Diversität Verwendete DNA: DNA von Balb/c Maus früher Embryo (Embryo DNA) DNA aus MOPC 321 Plasmazytomzellen (Tumor DNA) Schritt 1: DNA-Verdau durch selbst aufgereinigte BamH I Restrictions Endonuklease

6 Schritt 2: Gießen eines 2 Liter Agarose Gels und Beladung mit je 5 mg DNA Elektrophorese bei 4° für 3 Tage Schritt 3: Extraktion der DNA aus dem Agarose Gel Schritt 4: RNA-DNA Hybridisierung - mit MOPC I-markierter κ mRNA oder ihrem 3`-Ende (3`-Hälfte) - Resultierende Radioaktivität wurde gemessen

7 Ergebnisse

8 Hybridisierungsmuster der Embryo-DNA (Keimbahn-DNA) und der Tumor-DNA Quelle: original Text CPM IN HYBRID MIGRATION (cm) MOLECULAR WEIGHT (x10 -6 ) Hybridisierte DNA und mRNA Moleküle weisen eine erhöhte Radioaktivität auf.

9 Ergebnis für die Embryo-DNA Zwei Fragmente zeigen Hybridisierung 1. Molekulargewicht: 6.0 (x10 -6 ) M r 3`-Ende κ mRNA (ganz) κ mRNA 3`-Hälfte 2. Molekulargewicht: 3.9 (x10 -6 ) M r κ mRNA (ganz) 5`-Ende

10 Ergebnis die Tumor-DNA Ein Fragment zeigt Hybridisierung Molekulargewicht: 2.4 (x10 -6 ) M r κ mRNA (ganz) κ mRNA 3`- Hälfte 3` 3´5´ 5` V- und C-Gene sind in dem 2.4 (x10 -6 ) M r DNA Fragment enthalten

11 Diskussion Die Embryo-DNA enthält zwei Fragmente die nicht in der Tumor-DNA enthalten sind V-Gen Fragment und C-Gen Fragment Also liegen die V- und C-Gene in der Keimbahn DNA weit voneinander entfernt Die Tumor DNA enthält ein Fragment das nicht in der Embryo DNA enthalten ist V-C-Gen Fragment Also liegen die V- und C-Gene in der differenzierten DNA nebeneinander und sind verbunden

12 V κ - und C κ -Gene sind in der Keimbahn nicht verbunden, sondern weit von einander entfernt. Sie werden während der Reifung von Lymphozyten rekombiniert. Quelle: original Text

13 Offene Fragen I Mechanismus der Rekombination Mögliche Rekombinations- Mechanismen von V-Genen und C- Genen: Quelle: original Text A)Copy-insertion B)Excision- insertion C)Deletion D)Inversion

14 Offene Fragen II B-Lymphozyten exprimieren nur ein V-Gen der leichten Kette Wie wird ein bestimmtes V-Gen aktiviert? -mögliche Erklärung: Die Aktivierung ist eng gekoppelt mit dem Zusammentreffen mit einem C-Gen in einem B-Lymphozyten wird nur ein Allel exprimiert gibt es also einen Allelausschluss? - mögliche Erklärung: ein Allel geht verloren, das andere wird verdoppelt

15 Heutiger Wissensstand Mechanismus der Rekombination Quelle: Konzepte Vorlesung Allelausschluss - Ausgelöst durch Signal des B-Zell Rezeptors - Der Zugang der Rekombinase Maschinerie zum Schwere-Kette Lokus wird verhindert

16 Die Schlüsselergebnisse Die Hybridisierungsmuster der Embryo- und der Tumor-DNA unterscheiden sich stark voneinander –Die Embryo-DNA enthält weit voneinander entfernt liegende V- und C-Gene – Die Tumor-DNA enthält nur ein V-C-Genesegment Es findet eine Umlagerung der Gene während der Differenzierung der Lymphozyten statt

17 Quellen news/bsinews37/files/s_tonegawa.jpghttp://www.brain.riken.jp/bsi- news/bsinews37/files/s_tonegawa.jpg Janeway´s immuno biology Original Text: Evidence for somatic rearrangement of immunoglobulin genes coding for variable and constant regions Konzepte Vorlesung


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