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Complementarity Determining Region
Jede B- oder T-Zelle produziert eine Sorte Proteinmolekül, das ein spezifisches Antigen, genauer ein spezifisches Epitop, z. B. auf in den Körper eindringenden …
Grundlagen und Bedeutung [Abschnitt: mehrere]
Komplementaritätsbestimmende Regionen (CDRs) sind besonders variable Abschnitte der variablen Domänen von Immunglobulinen, also Antikörpern, und T-Zell-Rezeptoren. Antikörper werden von B-Zellen, T-Zell-Rezeptoren von T-Zellen hergestellt. Jede B- oder T-Zelle produziert eine bestimmte Sorte Proteinmolekül, die ein spezifisches Antigen beziehungsweise genauer ein bestimmtes Epitop erkennen kann. Ein Epitop ist der Abschnitt eines Antigens, an den der Rezeptor bindet, beispielsweise auf Viren oder Bakterien.
Die CDRs bilden den variabelsten Teil dieser Immunmoleküle und sind damit die eigentliche Quelle der großen Flexibilität der Immunabwehr. Wegen ihrer starken Sequenzvariation werden sie auch hypervariable Regionen genannt. Ein Satz von sechs CDRs bildet ein Paratop, also den gemeinsam an der Antigenbindung beteiligten Bereich eines Antigenrezeptors. Die CDRs sind deshalb unverzichtbar für die große Vielfalt der von Lymphozyten erzeugten antigenbindenden Moleküle.
Lage und Struktur [Abschnitt: Lage und Struktur]
Jede variable Domäne eines Antikörpers oder anderen Antigenrezeptors enthält drei CDRs: CDR1, CDR2 und CDR3. In der linearen Aminosäuresequenz, der Primärstruktur vom N- zum C-Terminus, liegen diese Abschnitte nicht direkt nebeneinander. Sie sind in sogenannte Framework-Regionen eingebettet. Diese weniger variablen Bereiche bilden ein Rahmengerüst, das die CDRs in ihrer dreidimensionalen Form stabilisiert und räumlich zusammenführt.
Antigenrezeptoren umfassen normalerweise zwei variable Domänen auf zwei verschiedenen Proteinketten: einer schweren und einer leichten Kette. Dadurch besitzt jeder Antigenrezeptor sechs CDRs, die gemeinsam das Antigen binden können. Ein einzelner Antikörper hat zwei Antigenbindungsstellen; zusammen tragen sie zwölf CDRs. Räumlich bilden jeweils drei CDR-Schleifen eine variable Domäne. Das pentamere IgM-Molekül besitzt daher sechzig CDRs.
Die Vielfalt der CDRs entsteht durch die Neuordnung der beteiligten Gene während der Entwicklung von Lymphozyten. Dieser Vorgang wird V(D)J-Rekombination genannt. Auf DNA-Ebene liegen CDR1 und CDR2 im Variabel-Segment (V) des Gens für die schwere beziehungsweise leichte Kette. CDR3 entsteht aus einem Teil des V-Segments, dem gesamten Diversity-Segment (D), das nur bei der schweren Kette vorkommt, und dem Joining-Segment (J). Deshalb ist die CDR3 der schweren Kette, die HCDR3, die variabelste aller CDRs.
Für die Untersuchung und das Design neuer Antikörper ist die räumliche Tertiärstruktur entscheidend. Die dreidimensionale Struktur der Nicht-H3-CDRs in Antikörpern wurde geordnet und klassifiziert. Dadurch wurden die gebräuchlichen, auf Aminosäuresequenzen beruhenden CDR-Grenzen nach Elvin A. Kabat verfeinert. Neuere bioinformatische Verfahren zur Homologie-Modellierung können die dreidimensionale Struktur eines Antikörperproteins aus seiner Aminosäuresequenz ableiten. Dazu werden unter anderem die H3-Regeln verwendet, empirische Regeln zur Konstruktion von CDR3-Modellen. In der Y-förmigen Struktur eines Antikörpers befinden sich die CDRs an den Spitzen, obwohl sie in der Primärsequenz voneinander getrennt liegen.