CD1

CD1,  Cluster of differentiation 1, besteht aus  einer Familie mehrerer humaner Glykoproteinen, die auf der Oberfläche verschiedener Antigen-präsentierten Zellen exprimiert werden. Sie gehören zu den sogenannten MHC-ähnlichen Glykoproteinen und treten beim Menschen in 5 unterschiedlichen Isoformen auf: CD1a-CD1e. Das kodierende Gen  ist auf Chromosom 1 q22-q23 lokalisiert. 

CD1-Glykoproteine werden in 2 Gruppen unterteilt:

• Gruppe 1: CD1a, CD1b and CD1c - diese Glykoproteine  werden von Antigen-präsentierenden Zellen exprimiert.
• Gruppe 2: CD1d - dieses Glykoprotein wird von einer großen Anzahl verschiedener Zellen exprimiert.
• CD1e: intermediäre, intrazelluläre Form von CD1 - dieses Protein wird nicht auf der Zelloberfläche exprimiert. Die Funktion von CD1e ist bisher noch unklar. 

CD1 wird im endoplasmatischen Retikulum (ER) von den meisten B-Zellen, aber auch von Epithelzellen exprimiert. CD1a-c findet sich auch auf dendritischen Zellen. Im endoplasmatischen Retikulum werden die CD1-Proteine zusammengefügt und mit Lipiden beladen.       

Die Quartärstruktur des CD1-Moleküls erinnert sehr an die des MHC-Komplexes. Es ist aus mehreren Segmenten zusammengesetzt, die vergleichbar zum MHC-1-Komplex eine Antigenbindungsfurche bilden, die aus hydrophoben Aminosäuren aufgebaut ist.

Das CD1-Molekül bindet und präsentiert exogene Lipid-Antigene verschiedener Lipidklassen wie Glykolipide, Phosphlipide, Sphingolipide u.a., damit sie von T-Zell-Rezeptoren erkannt werden.

CD1-Isoformen sind MHC-Klasse-I-ähnliche Moleküle, die Lipidantigene an T-Zellen präsentieren und mit einer Vielzahl von Immunantworten in Verbindung gebracht werden. CD1-Moleküle präsentieren Lipidantigene in frühen Stadien der Immunantwort an T-Zellen. Hierbei sind die molekularen Details zum anfänglichen Transport und zur Beladung von Lipiden auf CD1-Proteine in allen Einzelheiten noch nicht geklärt. Es gibt verschiedene CD1-Isoformen (CD1a–e), die jeweils unterschiedliche Lipidantigene erkennen können.

Für die Beladung der  CD1-Moleküle sind Lipid- und pH-abhängige dynamische Veränderungen in drei exponierten Tryptophanen des CD1-Moleküs zuständig (Cuevas-Zuviría B et al. 2020). CD1a und CD1c spiegelten das zelluläre Lipidom weitgehend wider, während CD1b und CD1d eine Präferenz für Sphingolipide zeigten. Jede CD1-Isoform weist einzigartige Lipidspezies auf, was auf unterschiedliche Rollen bei der Lipidpräsentation und den Immunantworten hindeutet (Szoke-Kovacs R et al. 2024). Mykobakterielle Lipide werden bevorzugt von CD1a-CD1c prozessiert und präsentiert. 

Es gibt Hinweise auf eine potenzielle Rolle von Fettgewebs-abgeleiteten CD1-präsentierten Lipidantigenen bei der Autoimmunität (Frasca D et al. 2020). Beispielsweise exprimieren Adipozyten von adipösen Mäusen CD1d und tragen so zur Induktion einer autoreaktiven Immunantwort bei. In gesunder menschlicher Haut scheint es eine Konkurrenz zwischen permissiven und blockierenden Lipiden um die Präsentation durch CD1a zu geben, deren Gleichgewicht die T-Zell-Reaktionen modulieren kann. So verhindert die Präsentation von sehr langkettigen Fettsäuren, wie z. B. bestimmten Sphingomyelin-Lipiden durch CD1a,  die Bindung von CD1a-gerichteten autoreaktiven T-Zellen. Eine Störung dieses Gleichgewichts könnte die Entwicklung von Autoimmunprozessen begünstigen.

Der CD1- Präsentationsweg ist wichtig für die antimikrobielle Abwehr.

1. Cuevas-Zuviría B et al. (2020) Structural Dynamics of the Lipid Antigen-Binding Site of CD1d Protein. Biomolecules 10:532.

2. Frasca D et al. (2020) Identification and characterization of adipose tissue‐derived human antibodies with "anti‐self" specificity. Front Immunol 11:392.

3. Szoke-Kovacs R et al. (2024) Insights into the CD1 lipidome. Front Immunol 15:1462209.