Funktionelle Analyse von MHC-Klasse-I-Genen der Rhesusaffen (<i>Macaca mulatta</i>)

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Struktur und Funktion der Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC)-Klasse-I-Gene des Rhesusaffen (Macaca mulatta, Mamu). Es ist bekannt, dass MHC-Klasse-I-Moleküle wesentlich an der Kontrolle der zellulären Immunantwort beteiligt sind. Für die humanen MHC-Klasse-I-Moleküle (HLA-A, -B, -C) ist ein ausgeprägter Polymorphismus charakteristisch. Genetische Arbeiten konnten in den letzten Jahren allerdings zeigen, dass sich Mensch und Rhesusaffe in der MHC-Klasse-I-Region stark unterscheiden. Die Mamu-A- und vor allem die Mamu-B-Regionen weisen viele Genduplikationen und einen ausgeprägten haplotypischen An- und Abwesenheitspolymorphismus der einzelnen Gen-Loci auf. Die funktionelle Bedeutung dieser Fülle an Genen war bislang ungeklärt. Ziel der Arbeit war die Untersuchung der Expression und Funktion von Mamu-A- und Mamu B-Molekülen. Im Rahmen der Arbeit gelang die Etablierung von fünf Mamu-A-, 13 Mamu-B- sowie einer Mamu-I- und einer Mamu-E-Transfektanten in der humanen Zelllinie K562 (MHC-Klasse-I-negativ). Sowohl lasermikroskopische als auch durchfluss-zytometrische Analysen zeigten eine starke Oberflächenexpression der verschiedenen untersuchten Mamu-A-Moleküle. Demgegenüber wiesen die Mamu-B-Moleküle divergente Expressionsmuster auf. Auch hier konnten Allele mit hoher Oberflächenexpression nachgewiesen werden. Einige der Mamu-B-Transfektanten zeigten jedoch eine überwiegend intrazelluläre Expression. Damit liefern die hier präsentierten Ergebnisse Hinweise auf ein heterogenes System der Funktionen der MHC-Klasse-I-Moleküle beim Rhesusaffen. In immunologischen Testverfahren zur Natürlichen Killerzell (NK) -Zytotoxizität und zur NK-Zellaktivierung konnte gezeigt werden, dass Mamu-A-Moleküle Zielstrukturen für inhibitorische Rezeptoren auf NK-Zellen darstellen und damit die Aktivierung von NK-Zellen vermindern können. Zusätzlich konnten Unterschiede in der Stärke der NK-Zellinhibition durch die Moleküle der verschieden Mamu-A-Gen-Loci nachgewiesen werden. Vor allem die durch das Mamu-A1-Gen kodierten Moleküle konnten eine starke NK-Zellinhibition auslösen und dürften daher beim Rhesusaffen vermutlich eine zentrale Rolle in der MHC-Klasse-I-vermittelten NK-Zellregulation spielen. Humane MHC-Klasse-I-Moleküle sind Liganden für Killerzell-Immunglobulin-ähnliche Rezeptoren (KIR) auf NK-Zellen. Für den Rhesusaffen gelang in dieser Arbeit erstmals der experimentelle Nachweis einer spezifischen Interaktion zwischen Mamu-A- und KIR-Molekülen in einem in vitro-Modell. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit implizieren, dass die Mamu-B-Gene ein sehr heterogenes System bilden, bei dem einzelne Gene vermutlich verschiedene Funktionen in der Immunantwort übernehmen. Analysen zur subzellulären Lokalisation lieferten zudem Hinweise auf intrazelluläre Aufgaben einzelner Mamu-B-Moleküle. Die in dieser Arbeit durchgeführten immunologischen Tests und Interaktionsstudien legen zudem nahe, dass MHC-A-Moleküle eine zentrale Rolle in der NK-Zellregulierung des Rhesusaffen spielen, im Gegensatz zu höheren Primaten (z. B. Mensch, Schimpanse), die dafür eher die MHC-C-Moleküle nutzen.