Kreuzreaktive Peptidliganden OspA-spezifischer HLA-DR4-restringierter T-Zellen: In dieser Arbeit wurden HLA-DR4-restringierte T-Zell Antworten auf das Oberflächenprotein A (OspA; engl.: outer surface protein A) von Borrelia burgdorferi charakterisiert. Hierbei war das Ziel, Selbstantigene zu finden, die von OspA-spezifischen T-Zellen kreuzreaktiv erkannt werden. Mit Hilfe von OspA-spezifischen T-Zell Hybridomen wurden drei immundominante Epitope im OspA-Molekül auf Kreuzreaktivität untersucht. Dazu wurden die Epitope von jeweils 12 Aminosäuren Länge einer Substitutionsanalyse unterzogen, wobei jede Aminosäure eines Epitops durch jede einzelne der 20 natürlich vorkommenden Aminosäuren ersetzt wurde. Mit Hilfe der daraus resultierenden individuellen Erkennungsmotive (Supertope) der Hybridome wurde in öffentlichen Proteindatenbanken nach Peptiden gesucht, die von OspA-spezifischen T-Zellen kreuzerkannt werden. Eine Suche nach sequenzhomologen Peptiden in den Datenbanken wurde gleichzeitig durchgeführt. Diese Untersuchungen sollten uns dazu verhelfen, die Hypothese der molekularen Mimikry im Hinblick auf Kreuzreaktivität zwischen OspA und erkannten Selbst-Peptiden zu stützen oder zu entkräften. Molekulare Mimikry beschreibt das Phänomen der Ähnlichkeit zwischen Erreger- und Selbstantigenen und geht von der Hypothese aus, dass im Verlauf einer Infektion durch kreuzreaktive Erkennung von Erreger- und Selbstantigen eine Autoimmunreaktion ausgelöst wird. Die Datenbanksuchen ergaben 387 Supertop-definierte Peptide, von denen 13 sowie 88 sequenzhomologe Peptide, von denen 3 kreuzerkannt wurden. Die niedrige Erkennungsrate wurde durch Effekte von Vielfach-substitutionen erklärt. Die Beobachtungen, dass viele der identifizierten Peptide durch Sequenzhomologie-Suche nicht gefunden worden wären und daß in einigen Fällen geringe Übereinstimmungen der Selbstpeptide mit den Hybridom-Supertopen herrschte, ließ vermuten, dass mit den verwendeten Methoden das Ausmaß von Kreuzreaktivität unterschätzt wird und dass Kreuzreaktivität auf Einzelzellebene ein häufiger und meist nicht zur Immunpathologie führender Prozeß ist. Abschließend wurde diskutiert, inwieweit molekulare Mimikry durch niedrig-affine T-Zell-Rezeptor-Peptid-MHC (TZR- pMHC)-Interaktionen zur Immunhomöostase beitragen und unter welchen Bedingungen (rezidivierende Infektionen, professionelle antigenpräsentierende Zellen) zur Aktivierung autoreaktiver T-Zellen führen könnte. Ausblickend wurde auf protektive Wirkungen durch molekulare Mimikry hingewiesen.
Cross-reactive peptide ligands for OspA-specific HLA-DR4-restricted T-cells: In this thesis HLA-DR4-restricted T-cell responses against the Outer surface protein A (OspA) of Borrelia burgdorferi were characterized. We wished to identify self-antigens that are cross-recognized by OspA-specific HLA- DR4-restricted T-Lymphocytes. With the help of OspA-specific T-cell hybridomas three immunodominant epitopes within the OspA-molecule were examined for cross-reactivity. Therefore we analysed these epitopes of 12 amino-acids length by substitution analysis where each single amino acid of an epitope was replaced by every of the 20 naturally occurring amino acids. With the help of the resulting individual hybridoma`s binding motifs (supertopes) we searched public protein-databases for peptides that could be cross-recognized by OspA- specific T-cells. At the same time we screened the databases for self-peptides with sequence-homology. These investigations should enable us to strengthen or weaken the hypothesis of molecular mimicry according to cross-reactivity between OspA and recognized self-peptides. The term molecular mimicry describes the similarity between microbial- and self-antigen and aims the hypothesis that during an infection an autoimmune response is elicited by cross-recognition of the microbial- and self-antigen. The protein-database screenings yielded 387 supertope-defined peptides of which 13 peptides were recognized as well as 3 recognized peptides out of 88 peptides from sequence- homology searchings. This low output was explained due to multiple- substitution effects. The observations that most of the identified peptides wouldn t have been found by sequence-homology search alone and that significant differences between the self-peptides and the hybridoma`s supertopes occurred led to the presumptions that the mentioned methods underestimate cross-reactivity and that cross-reactivity at the T-cell-level is a frequent event rarely followed by autoimmunity. In conclusion, it was discussed to what extent molecular mimicry contributes to immune homeostasis by low-affinity-interactions in T-Cell-Receptor-Peptide-MHC (TCR-pMHC)-binding and under which circumstances it may lead to the activation of autoreactive T-cells (recurrent infections, professional antigen-presenting cells). At least a glance was made upon the protective consequences by molecular mimicry.
