B Zell Antigen Rezeptor-intrinsische Kostimulation der IgG und IgE Isotypen

B Zellen exprimieren je nach Entwicklungsstadium verschiedene Isotypen ihres B Zell Antigen Rezeptors (BZR) auf ihrer Zelloberfläche. Nach der Differenzierung zu Plasmazellen sekretieren sie eine lösliche Variante der Antigen-bindenden Immunglobuline des BZRs, die Antigene neutralisieren bzw. für ihren Abbau durch andere Immunzellen markieren. Die Isotypen des BZRs werden durch den Austausch der schwere Kette modiziert. Auf naiven reifen B Zellen werden die Isotypen µ und ∂ verwendet, die während einer Antigen-spezifischen Immunantwort durch einen sogenannten Isotypen-Klassenwechsel (class-switch recombination) durch die Isotypen α, γ oder ε ausgetauscht werden können. Durch dieses genetische Rearrangement wird die Effektorfunktion der entsprechenden Antikörper an die Eigenschaften des Antigens angepasst. Die Antikörper-vermittelte Immunantwort beim ersten Kontakt mit einem Antigen ist daher durch die Sekretion von IgM-Antikörpern charakterisiert, während eine sekundäre (oder Gedächtnis-) Immunantwort durch die Sekretion von Antikörpern anderer Isotypen, besonders IgG, geprägt ist. Neben diesen Isotyp-Unterschieden ist die sekundäre Immunantwort wesentlich effektiver, weil bereits vorhandene Gedächtnis-B Zellen nach ihrer Reaktivierung schneller proliferieren und zu Plasmazellen differenzieren können. Da die Aktivierung sowohl von naiven als auch Gedächtnis-B Zellen durch den BZR vermittelt wird, stellt sich die Frage, warum sich die Qualität der jeweiligen Immunantwort so stark unterscheidet. Die membranständigen Ig-Isotypen mIgM und mIgD, die auf naiven B Zellen exprimiert werden, haben nur 3 Aminosäuren in ihrem zytoplasmatischen Teil. Deshalb ist die Signalweiterleitung auf die Assoziation mit dem Igα/β-Heterodimer beschränkt. Die Isotypen mIgG und mIgE hingegen haben eine zytoplasmatische Domäne von 28 Aminosäuren, die für eine robuste sekundäre humorale Immunantwort essentiell sind ((Achatz et al., 1997; Kaisho et al., 1997). Durch welche molekularen Mechanismen diese zytop lasmatischen Bereiche eine effektive Sekundärantwort vermitteln war bislang nicht beschrieben. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass ein konserviertes Tyrosin im zytoplasmatischen Teil von IgG und IgE, welches “immunoglobuline tail tyrosine” (ITT) benannt wurde, nach der Aktivierung des BZRs phosphoryliert wird und durch die Rekruitierung des Adapterproteins Grb2 zu einer verstärkte Ca2+-Ausschüttung führt (Engels et al., 2009). Grb2 bewirkt die zusätzliche Rekruitierung bzw. Stabilisierung existierender Proteinkomplexe des BZR-Signalosoms. Diese Signalamplifikation führt zu einer verstärkten Zellproliferation, die eine grundlegende Eigenschaft der sekundäre Immunantwort darstellt. Der mIg-Isotypenwechsel verändert also nicht nur die Effektorfunktion der sekretierten Antikörper, sondern integriert ein zusätzliches, kostimulatorisches Signalmotiv in den BZR, was zu einer optimierten Zellantwort führt.B cells express different isotypes of the B cell antigen receptor (BCR) on their surface and secrete soluble forms of their antigen binding immunoglobulins (Ig) upon differentiation to plasma cells. Naïve mature B cells use Ig heavy chains of the µ and δ isotypes while antigen-experienced cells change the isotype to either α, γ and ε during an ongoing immune response, a process called Ig class-switch recombination. The change of isotype alters the effector function of the respective secreted immunoglobulin while preserving its antigen specificity. The humoral immune response upon first encounter of an antigen is therefore characterized by the secretion of immunoglobulin M (IgM), while antibodies of class-switched isotypes are secreted upon secondary encounter of the same antigen, with IgG being the predominant isoform. Moreover, the secondary immune response is much more rapid and vigorous, which is based on the fast reactivation, proliferation and differentiation of memory B cells into plasma cells. B cell activation during primary and secondary immune responses relies on signals through the BCR. Both, naïve and Ig class-switched B cells use the canonical BCR pathway initiated by the Ig-associated Igα/β heterodimer. Signaling through mIgM- and mIgD-BCRs is completely dependent on the Igα/β heterodimer as both Igs only contain cytoplasmic parts of three amino acids. However, mIgG and mIgE heavy chains both contain cytoplasmic tails of 28 amino acids that has been shown to be essential for mounting robust secondary immune responses (Achatz et al., 1997; Kaisho et al., 1997). The molecular mechanisms of this enhanced signaling remained completely elusive. The work presented show that a conserved tyrosine residue within these cytoplasmic tails, entitled the immunoglobulin tail tyrosine (ITT), is phosphorylated upon BCR stimulation and amplifies BCR-induced Ca2+ mobilization by the recruitment of Grb2 (Engels et al., 2009). The enhanced signaling through IgG- and IgE-BCRs in fact culminates in a prolifera tive burst that is one hallmark of the memory B cell response. Recruitment of Grb2 engaged additional or stabilized existing protein complexes of the BCR signalosome. Thus, by Ig class-switching B cells not only alter the effector function of the respective secreted antibody but also add another signaling motif to the BCR providing receptor-intrinsic “costimulation”.2013-04-1