Item gefilterd op datum: mei 2014

In een DNA-molecuul komen vier verschillende stikstofbasen voor: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G)

Stikstofbasen van de twee keten van zijn met elkaar verbonden: A-T en C-G, bij RNA is dit A-U en C-G, deze verbinding wordt gevormd door waterstofbruggen.

DNA-replicatie: Het proces waarbij DNA gekopieerd wordt:

• Waterstofbruggen worden verbroken (Door enzymen)
• Vrije nucleotiden binden met de opengeritste DNA-strengen (dATP, dTTP, dCTP of dGTP)

*Belangrijk is dat de nucleotide een trifosfaat is, aangezien afgesplitste fosfaatgroepen energie opleveren

• DNA-polymerase lijmt de vrije nucleotiden aan de DNA-streng (vorming van H-bruggen; kost veel energie)
• DNA-ligase zorgt ervoor dat korte framenten (horizontaal) aan elkaar worden gekoppeld

Nucleïnezuren zijn polymeren van nucleotiden.
Nucleotiden: monosacharide (met 5 C-atomen), een fosfaatgroep en een stikstofbase

• DNA: DNA bevat nucleotiden met het monosacharide desoxyribose, een fosfaatgroep (5e Catoom), en de stikstofbases A, T, C en G (aan het 1e C-atoom)
• RNA: RNA bevat nucleotiden met het monosacharide ribose, een fosfaatgroep (5e C-atoom), en de stikstofbases A, U, C en G (aan het 1e C-atoom)

Bindingen tussen nucleotiden vindt plaats door condensatiereacties; tussen het 3e C-atoom en een fosfaatgroep.

• Primaire structuur: de typen aminozuren en de volgorde waarin deze gekoppeld zijn Secundaire structuur: specifieke spiraalvorm (a-helix, door hoek tussen peptiden of door waterstofbruggen)
• Tertiaire structuur: aminozuurbindingen en zwavelbruggen waardoor de a-helix wordt opgevouwen
• Quartaire structuur: de specifieke manier waarop meerdere polypeptideketens samen een
  eiwit vormen.

Functies van eiwitten:

• Enzymen - regelen chemische processen in en buiten de cel
• Structuureiwitten - bouwstof
• Receptoreiwitten - reageren in celmembranen op de aanwezigheid van bijv. Hormonen
• Transporteiwitten - vervoeren van stoffen
• Plasma-eiwitten en antistoffen - maken deel uit van het bloedplasma

In elke cel van je lichaam worden voortdurend stoffen omgezet in andere stoffen. Enzymen spelen hierin een belangrijke rol en worden in het lichaam dus volop geproduceerd: de productie van enzymen in cellen is geprogrammeerd vanuit het DNA in de celkern. In het hoofdstuk wordt behandeld hoe het DNA de stofwisselingsreacties in cellen bepaalt. Atomen en moleculen

Elke stof is opgebouwd uit moleculen, die weer zijn opgebouwd uit atomen. Een atoom bestaat uit een positief geladen atoomkern met daaromheen negatief geladen elektronen. Elektronen bevatten slechts weinig energie als ze in een baan dicht om de kern bewegen: als elektronen in een buitenste schil terugvallen naar een schil dichter bij de kern komt er veel energie vrij.

Elektronenschillen zijn het meest stabiel als ze geheel gevuld zijn met elektronen (die vormen dan paren). Bindingen tussen atomen komen dan ook tot stand als daardoor elektronenschillen geheel worden gevuld. Naast de atoombinding bestaat de ion-binding. Hierbij worden elektronen overgedragen van het ene atoom naar het andere. Hierdoor staat compleet gevulde

elektronenschillen zonder dat ze een gemeenschappelijk elektronenpaar vormen. Hierbij ontstaat er een positief en een negatief geladen atoom, die elkaar aantrekken: een soort binding (de ionbinding). Een polair molecuul: tussen twee polaire moleculen zijn elektrische krachten werkzaam: water bijvoorbeeld, is polair: zuurstofatomen (2e-) worden aangetrokken door de waterstofatomen (1e+) van andere watermoleculen. Deze binding wordt ook wel waterstofbrug genoemd.

• PH/zuurgraad: concentratie H+ ionen in een oplossing. Hoe meer H+ ionen, des te lager de pH, hoe meer OH- ionen, des te hoger de pH.

• Oplossen: Stoffen (vooral zouten) lossen makkelijk op in water doordat moleculen zich daarbij splitsen in ionen. Of dit een negatief of een positief ion is bepaalt welke kant van het polaire watermolecuul zich draait naar dat ion. Oplossen is niks anders dan het zich snel omgeven van polaire watermoleculen om ionen.

• Hydrofiel: stof is oplosbaar in water, want de stof is polair.
• Hydrofoob: apolaire stoffen, electronen zijn gelijkmatig verdeeld, zoals vetten.

Organische stoffen

• Koolhydraten
• Lipiden
• Eiwitten
• Nucleinezuren

Koolhydraten

De algemene molecuulformule voor koolhydraten is (CH2O)n

Glucose: Door OH-groepen is glucose goed oplosbaar in water. Ze bestaan in:

1. ketens
2. ringvormig:
- a-vorm: OH-groep steekt naar benden bij het eerste C-atoom
- B-vorm: OH-groep steek naar boven bij het eerste C-atoom

Door een condensatiereactie (reactie waarbij water wordt afgesplitst) kunnen ringvormige glucose moleculen gekoppeld worden. Dit vindt plaats in chloroplasten en amylosplasten in plantaardige cellen.

Lipiden

Tot de lipiden behoren o.a. de vetten en oliën: een lange keten van CH2-groepen (apolair) met aan het eind een zuurgroep (-COOH)(polair).

• Verzadigd: enkelvoudige bindingen (meestal vast, zoals vet)

• Onverzadigd: dubbele bindingen (meestal vloeibaar, zoals olien)

- enkelvoudig: een dubbele binding
- meervoudig: meerdere dubbele bindingen

Lipiden worden gevormd door condensatiereacties:

• Triglyceriden:1 glycerolmolecuul (OH-groep) bindt zich aan 3 vetzuurmoleculen (apolaire en dus hydrofobe zuurgroepen)

• Fosfolipide: 1 glycerolmolecuul (OH-groep) bindt zich aan 2 vetzuurmoleculen en aan de andere kant van het glycerolmolecuul een fosforzuur (polair)

Eiwitten

Eiwitten zijn polymeren van aminozuren: het bevat een aminogroep ((-NH2)=basisch), een carboxylgroep ((-COOH)=zuur) en een rest groep die kenmerkend is voor het aminozuur, allen gebonden aan hetzelfde C-atoom. De restgroepen bepalen de ruimtelijke bouw, de chemische eigenschappen en dus ook met welk aminozuur je te maken hebt.

Een peptidebinding is een binding tussen 2 aminozuurmoleculen die tot stand komt doordat de aminogroep van een aminozuur een covalente binding aangaat met de zuurgroep van een ander aminozuur.

Een geprolifereerde CD4 T-cel kan differentiëren in verschillende typen CD4 cellen. In de linkerafbeelding is dit zichtbaar.

- In de pijl staat aangegeven onder invloed van welke cytokines een cel differentiëert tot dat type cel.

- Boven de cel staat onder invloed van welke masterswitch de differentiatie plaatsvindt.

- Onder de cel staat welke cytokines door dat type effectorcel geproduceerd worden.

De omgeving van een APC is sturend voor de cytokinesproductie van de APC die invloed heeft op de differentiatie van CD4 T-cellen (zie ook figuur 8.20 op pagina 227 van de derde editie van ‘The immune system’).

Een effector T-cel kan zijn functie uitvoeren na binding aan het peptidegebonden MHC-eiwit. Co-stimulatie is niet nodig.

Naïve T-cellen zijn T-cellen die in het lichaam circuleren, maar nog niet in contact zijn geweest met hun antigeen. Als zij wel in contact komen met hun antigeen prolifereren en differentiëren zij tot effector T-cellen: cytotoxische T-cellen, Th1- of Th2 cellen. Deze cellen kunnen snel reageren als zij in contact komen met hun antigeen.

Naïve T-cellen worden op de volgende manier de lymfeklier in getrokken:

1. Een lymfocyt rolt over de endotheelcellen de HEV door binding van adhesiemoleculen (L-selectin op lymfocyt).

2. LFA-1 wordt geselectederd doordat chemokines die gebonden zijn aan de endotheelcellen (CCL21) binden aan een chemokinereceptor (CCR7) op de lymfocyt.

3. LFA-1 bindt sterk aan ICAM-1.

4. Het lymfocyt transmigreert, gaat tussen de endotheelcellen door, de lymfeklier in. Lymfocyten worden naar het T-celgebied getrokken door CCL19 en CCL21 dit bindt aan de CCR7 receptor.

Lymfocyten worden naar het B-celgebied getrokken door CXCL13 dit bindt aan de CXCR5 receptor. Na activatie van een B- of T-cel verandert de expressie van receptoren, waardoor zowel B- als T-cellen in het grensgebied tussen B- en T-celgebied terechtkomen.

Voordat DC’en antigenen kunnen presenteren moeten zij deze eerst opnemen en processen. DC’s kunnen verschillende typen pathogeen op verschillende manieren opnemen:

1. receptorgemedieerde endocytose van extracellulaire bacteriën - MHCII

2. macropinocytose van extracellulaire pathogeen(delen) - MHC-II

3. intracellulaire virussen - MHC-I

4. cross-presentatie van extracellulair opgenomen virussen - MHC-I

5. vervoer van virus(delen) van DC naar DC - MHC-I

Een DC die een peptide presenteert aan een naïve T-cel kan zo een naïve T-cel selectedren. Daarvoor zijn twee signalen noodzakelijk:

1. binding TCR en CD4/CD8 aan peptide-gebonden MHC

2. binding B7 (CD80 of CD86; op DC) aan CD28 (op T-cel)

Een geselectederde T-cel gaat zich delen. Ook is een gevolg van de activatie van een T-cel dat deze CTLA-4 tot expressie gaat brengen. CTLA-4 heeft een hogere aviditeit voor B7 dan CD28. Als gevolg van binding van CTLA-4 aan B7 vind inhibitie van de T-cel plaats: de deling van de cel wordt geremd.

In secundaire lymfoïde organen komen drie verschillende APC’en voor.

o Dendritische Cellen (DC’s)

- Bevinden zich in de lymfeklieren in de B-cel follikels.

- Door de activatie (=maturatie) van DC’en komt B7 (nodig voor co-stimulatie) op het celmembraan.

o Macrofagen

- Komen verspreid over de hele lymfeklier voor.

- Door de activatie van MQ’en (bijv. door fagocytose en afbraak van bacteriën) komen MHC-II en B7 (nodig voor co-stimulatie) op het celmembraan.

- Bij een poging tot activatie van een T-cel door een MQ kunnen zich drie situaties voordoen:

> De MQ heeft niet-bacterieel eiwit opgenomen en presenteert dat op MHC-II, de MQ is niet geselectederd, B7 staat niet op het celmembraan, dus de naïve T-cel wordt niet geselectederd.

> De MQ heeft bacterieel eiwit opgenomen en presenteert dat op MHC-II, de MQ is geselectederd, B7 staat op het celmembraan, dus de naïve T-cel wordt geselectederd.

> De MQ heeft zowel bacterieel eiwit als niet-bacterieel eiwit opgenomen en presenteert beide op MHC-II, de MQ is geselectederd, B7 staat op het celmembraan, dus de naïve T-cel wordt geselectederd.

Aan vaccins worden vaak adjuvants toegevoegd. Deze adjuvants induceren costimulatie waardoor naïve T-cellen goed geselectederd kunnen worden. Stuvia.com - The Marketplace to Buy and Sell your Study Material

o B-cellen in de B-cel follikels

- Bevinden zich in de lymfeklieren in de B-cel follikels.

- B-raken geselectederd doordat zij met hun BCR specifiek antigeen binden en internaliseren. De geselectederde B-cel procest het antigen en presenteert het op MHC en B7, wat door de activatie tot expressie komt.

Als een naïve T-cel alleen signaal 1 ontvangt, wordt deze anerg. Om te kunnen signaleren hebben zowel de T- als de B-cel receptor extra moleculen nodig. De BCR heeft CD3 en

twee ζ-ketens nodig. De TCR signaleert met Igα en Igβ. Op deze moleculen bevinden zich ITAM (Immunoreceptor Tyrosine based Activation Motifs) domeinen. Door clustering van TCR en co-receptoren kan signallering optreden. Activatie van tyrosine kinases die tyrosines fosforyleren spelen hierbij een belangrijke rol. Ook Lck en ZAP-70 zijn voor de signalering de cel in erg belangrijk.

Als gevolg van acitvatie gaan T-cellen zich prolifereren en differentiëren. Dit doen zij onder invloed van IL-2, wat zij zelf uitscheiden. Daarnaast produceren zij een domein om van hun laag affine IL-2 receptor (die op naïve

T-cellen zit) een hoog affine IL-2 receptor te maken.

Naast intracellulaire domeinen met selectedrende domeinen zijn er ook intracellulaire domeinen met inhiberende motieven, namelijk de ITIM (Immunoreceptor Tyrosin Based Inhibitory Motifs) domeinen.

T-cellen ontwikkelen zich in de thymus. De T-cellen komen de thymus vanuit het beenmerg in als ongecommitteerde voorloper. Slechts 2% van deze ongecommitteerde voorlopers verlaat na ontwikkeling de thymus als gecommitteerde mature T-cel. Zij kunnen de thymus zowel als zowel als α:β T-cel als als γ:δ T-cel verlaten.

In de thymus zitten veel epitheelcellen, waarlangs de T-cellen zich bewegen. De epitheelcellen bieden de thymus stevigheid en spelen een rol bij de selectie van T-cellen. Naast epitheelcellen bevinden zich in de cortex van de thymus ook macrofagen en in de medulla macrofagen en DC’s.

In onderstaande afbeelding is te zien hoe een ongecommitteerde progenitor zich ontwikkelt in de thymus:

1. Een gecommitteerde dubbel negatieve T-cel voorloper recombineert het β- γ- en δ-gen.

• Als het het γ- en δ-gen eerder klaar zijn dan het β-gen komt de γ:δ TCR op het celmembraan, stopt de cel met recombineren en ontstaat een gecommitteerde γ:δ T-cel.
• Als het β-gen het eerste klaar is, verzamelt de pre-TCR zich, waardoor de recombinatie stopt.

2. De T-cel is nu een pre-T cel die zich gaat prolifereren en CD4 en CD8 tot expressie gaat brengen. Dit zijn de grote dubbel-positieve thymocyten.

3. In kleine dubbel-positieve thymocyten vindt recombinatie van het α- γ- en δ- gen plaats.

• Als het het γ- en δ-gen eerder klaar zijn dan het β-gen komt de γ:δ TCR op het celmembraan, stopt de cel met recombineren en ontstaat een gecommitteerde γ:δ T-cel.
• Als het α-gen eerder klaar is dan het γ- en δ-gen komt de TCR op het celmembraan.

Opmerkingen bij ontwikkeling in thymocyt:

• Het β- en γ-gen is opgebouwd uit een V, D en J segment. Het α- en γ-gen uit een V en J segement..
• De vorming productief β-keten gen is relatief efficiënt omdat op één chromosoom twee kansen zijn voor de vorming van een productief gen. Er zijn namelijk twee D segementen op de locus aanwezig die niet naast elkaar liggen, maar dmv J- en C-segementen gescheiden zijn.
• Op de α-keten locus op één chromosoom kunnen veel recombinaties plaatsvinden. Na een onproductieve recombinatie kan opnieuw een recombinatie worden uitgevoerd met verder naar buiten liggende V- en J-segmenten.
• De δ-locus is gesitueerd op de α-locus en zal verwijderd worden bij α- keten gen recombinatie.

B-lymfocyten ontwikkelen in eerste instantie in het beenmerg. Daarna verlaten zij het beenmerg voor hun verdere ontwikkeling in de rest van het lichaam. De secundaire lymfoïde organen spelen daarbij een belangrijke rol.
Er zijn zes fasen te onderscheiden in de ontwikkeling van B-lymfocyten:
1. Genereren B-cel met B-cel receptor.
2. Negatieve selectie
3. Postitieve selectie in de periferie
4. Circulatie B-cel door het lichaam
5. Activatie B-cel door binding antigen
6. Uitrijping B-cel tot plasma- of memorycel

B-cellen doorlopen in deze fase verschillende stadia. De naam van de B-lymfocyt is afhankelijk van het stadium
waar de B-cel zich bevindt.
1. Stamcel
B-cellen ontwikkelen zich uit de ‘common lymfoid progenitor’, die zich op zijn beurt ontwikkeld
vanuit de ‘pluripotent hematopoietic stem cell’.
2. Vroege pro-B cel
3. Late pro-B cel
4. Grote pre-B cel
5. Kleine pre-B cel
6. Immature B cel

B-celontwikkeling in het beenmerg wordt gestimuleerd door stroma cellen. Deze cellen hebben contact met Bcellen d.m.v. adhesiemoleculen en geven groeifactoren (IL-7) af.

De recombinatie van de zware keten vind plaats voor de recombinatie van de lichte keten. De recombinatie van de zware keten is ook vele malen inefficiënter dan de recombinatie van de lichte ketens. De redenen hiervoor

zijn de volgende:

o Voor de volledige recombinatie van de zware keten moet twee keer een recombinatie plaatsvinden (D-J en V-DJ). Als hierdoor een niet-werkend product ontstaat moet een nieuwe poging ondernomen worden op het andere chromosoom. Voor de volledige recombinatie van de lichte keten hoeft slechts één recombinatie plaats te vinden. Als hierdoor een niet-werkend product ontstaat kan op hetzelfde chromosoom vaak nogmaals een poging ondernomen worden door verder naar de buitenkant liggende V en J segementen.

o De recombinatie van de lichte keten kan plaatsvinden op vier chromosomen (2x κ en 2x λ). De
recombinatie van de zware keten op slechts twee chromosomen.

Er is een enorme diversiteit in MHC-moleculen (ook wel HLA genoemd), doordat er veel verschillende HLAisotypen en veel verschillende HLA allotypen zijn.

Verschillen tussen allotypes van een bepaald isotype komen met name voor op het deel van het MHC-molecuul dat het peptide bindt. (In een MHC-I dus in het α1 en α2 domein en in een MHC-II in het β1 en α1 domein.)

Verschillende allotypes kunnen dus verschillende peptides binden.

• Een individu dat heterozygoot is voor alle HLA isotypes kan dus veel verschillende peptides binden, wat voor dit individu gunstig is.
• Sommige ziektes zijn geassocieerd met de aan- of afwezigheid van een bepaald HLA allotype. MHC restrictie ken twee facetten:
• Het vreemd antigeen moet in het MHC-molecuul passen.
• De TCR moet het MHC-molecuul gebonden aan het peptide passen.

Doordat er grote diversiteit is in HLA is de populatie als geheel minder vatbaar voor ziektes: er zijn meestal wel individuen met gunstige HLA-moleculen die een ziekte overleven.

TCR’s lijken sterk op het Fab-deel van BCR’s. Een TCR is opgebouwd uit een α- en een β-keten. Deze keten bestaat uit een constant een een variabel deel. Er bestaan ook TCR’s die zijn opgebouwd uit een γ- en een δ- keten. γ:δ T cellen komen veel minder voor dan α:β T cellen. γ:δ T cellen zijn niet beperkt tot het herkennen van peptides gebonden aan MHC-moleculen.

Variatie in TCR ontstaat door somatische recombinatie (analoog aan ontstaan BCR). RAG enzyemen zijn hierbij essentieel. De α-keten bestaat uit een V en een J segment. De β-keten uit een V, D en J segement.

Een TCR associeert met verschillende eiwitten (CD3 complex: CDε, CDδ en CDγ; ζ-keten) om een T-cel receptor complex te vormen. Deze associatie is nodig om op het celmembraan te komen en voor signaaltransductie.

Een naïve T-cel moet in secundaire lymfoïde organen (bijv. lymfeklier) binden aan antigenen gepresenteerd door macrofagen en DC’s, om een effector T-cel te worden. Gebeurt dit niet dan verlaten de antigenen de lymfeklier via de efferent (afvoerende) lymfatische vaten.

DC’s nemen antigeen op. Hierdoor kunnen zij, als zij d.m.v. hun TLR pathogene structuren herkennen, matuur worden. DC’s die matuur worden/zijn gaan via een drainerend lymfatisch vat naar de lymfeklier waar zij antigeen presenteren.

Een lymfocyt migreert als volgt de lymfeklier in:

1. Een lymfocyt rolt over de endotheelcellen de HEV door binding van adhesiemoleculen (L-selectin op lymfocyt).

2. LFA-1 wordt geselectederd doordat chemokines die gebonden zijn aan de endotheelcellen binden aan een chemokinereceptor op de lymfocyt.

3. LFA-1 bindt sterk aan ICAM-1.

4. Het lymfocyt transmigreert, gaat tussen de endotheelcellen door, de lymfeklier in.