10. Mintázatfelismerő receptorok megjelenése, szerkezete és funkciója 2015. dec. 3. Bajtay Zsuzsa
PRR (pattern recognition receptors) membránstruktúrák APC-ken patogén asszociált molekuláris mintázat (PAMP)
Patogén mintázat felismerő receptorok (PRR)
C-Lectin
Fagocitótikus receptorok
C1qR MBL-R CRIg *
PRR-ek szerepe az adaptív immunválasz kialakításában patogén kötődése különböző PRR-hez különböző kostimulátor molekulák kifejeződése különböző „citokin-koktélok” kifejeződése Th1 vagy Th2 limfociták aktiválása
celluláris vagy humorális immunválasz beindulása
Scavenger receptorok (SR) SRCR
LPS,LTA -Neisseria men. -Streptococcus pneum.
Staph.A, E. coli
Lipid A LPS -Listeria mon. -Sptaph. A -Neisseria men. -Streptococcus
HepaC
LPS,
dsRNS,
oxidált LDL
apoptotikus sejtek, megváltozott saját molekulák, mikróbák felvétele, eliminálása Kzhyshkowska,Immunobiology,2012
Ligand
Class A SR-AI & SR-AII
Class B MARCO (Macrofag receptor for collagenous structure)
SR-BI
CD36
Class C
Class E
Class F
SR-CI
LOX-1
SREC
oxLDL
+
ND
+
+
ND
+
+
acLDL
+
+
+
±
+
–
+
LDL
–
–
+
–
–
–
–
HDL
–
ND
+
+
ND
ND
ND
vLDL
ND
ND
+
ND
ND
ND
ND
malBSA
+
ND
+
ND
+
–
ND
BSA
–
ND
–
–
–
ND
ND
Fuciodin
+
ND
–
–
+
–
ND
Dextran sulphate
+
ND
ND
ND
ND
ND
ND
Chondroitin sulphate
–
ND
–
ND
ND
ND
ND
PolyI/PolyG
+
+
–
–
+
+
+
PolyC/PolyA
–
–
–
–
–
ND
ND
Phosphatidylserine
–
ND
+
+
–
ND
ND
Phosphatidylcholine
–
ND
–
–
–
ND
ND
Apoptotic cells
+
ND
+
+
ND
+
ND
Gram-negative bacteria
+
+
ND
ND
ND
ND
ND
Gram-postitive bacteria
+
+
ND
ND
ND
ND
ND
Asbestos
+
+
ND
ND
ND
ND
ND
Other
LPS, LTA, AGE-modified proteins, βamyloid
Collagen, Plasmodiuminfected erythrocytes, thrombospondin
β-glucan, poly Dglutamic acid, laminarin
Kzhyshkowska,Immunobiology,2012
SR – lipoprotein kölcsönhatás - feltételezett mechanizmusa endocitózis
fagocitózis
Patológiás fagocitózis: Patocitózis
Kzhyshkowska,Immunobiology,2012
Makrofág SR szerepe az arteriosclerosis kialakulásában
SR mediated
•A natív LDL-t az endocitótikus LDL receptor távolítja el a keringésből •A módosított LDL nem eliminálódik ezen az úton, hanem a monociták /makrofágok scavenger receptoraihoz kötődik, ezáltal az LDL szint nő és „foam” (habos) sejtek jelennek meg
Kzhyshkowska,Immunobiology,2012
TLR
Cell surface proteins called toll-like receptors allow a macrophage (white) to recognize components of the bacterium Escherichia coli (pink), including its whiplike tail. ADRIAN OZINSKY AND ALAN ADEREM INSTITUTE FOR SYSTEMS BIOLOGY ...
•A Toll-szerű receptorok a Drosophila Toll-receptoráról kapták nevüket, 1996-ban írták le, embrió dorsoventralis polarizációja •a gombafertőzés elleni védelemben fontos •Charles Janeway és munkatársai azonosították az emlősökben található formát (1999), 2000-ben B. Beutler is leírja ezeket a receptorokat •jelenleg emlősökben 11 Toll-szerű receptort ismerünk (TLR11-TLR10) •Transzmembránfehérjék; ligandumaik felismerése homo- vagy heterodimerizációval jár -ezt követően indulnak el a sejten belüli jelátviteli folyamatok -a ligandum felismerése során más fehérjék és receptorok kooperációja •A TLR-ek közös szerkezeti jellemzői: -EC leucinban gazdag domén (leucin rich repeat, LRR) -valamint az intracelluláris Toll/IL-1R (TIR-) domén
Orvosi Nobel-díj 2011.
Bruce A. Beutler
Ralph M. Steinman
Jules A. Hoffmann
Veleszületett (öröklött) immunitás
TLR-ek
Dendritikus sejtek
Toll-like receptorok
Human lipopolysaccharide (LPS) : TLR4; Lipotejkol sav and diacil-lipopeptidek: TLR2–TLR6; Triacil-lipopeptidek:TLR2–TLR1 dimer; CpG motifs: TLR9; Flagellin: TLR5. (Egér TLR11: uropathogenic bacterium).
TLR2–TLR6 dimer: zymosan anti-viral responses: TLR4: F protein from respiratory syncytial virus (RSV); TLR3: double-stranded RNA (polyI:C) TLR9: viral CpG DNA TLR7 (human) and TLR8 (human and mouse):ssRNA TLR2: Protozoal products (GPI-anchor proteins) TLR4: heat-shock protein 60 (HSP60)
A bakteriális LPS a Toll-szerű receptorokhoz (TLR) kötődik és aktiválja az éretlen Langerhans-sejteket (DC) A DCk a nyirokcsomóba vándorolnak az afferens nyirokerek útján A DCk aktiválódnak és érett DC-ként érkeznek a nyirokcsomó T-sejtes areájába Janeway
A Toll-szerű receptorok jelátvitelének fő komponensei és kapcsolataik • TIR-domén (intracellulárisToll/IL1R): TLR, IL-1R, IL-18R közös szerkezeti eleme • TIR kapcsolat a Myd88 (myeloid diff.88.factor) adapterfehérjével •Myd88: C-TIR és N-DD domének •TLR stimuláció - Myd88-IRAK kapcsolódás és • IRAK (IL-1R kapcsolt kináz) foszforiláció hatására aktiválódik és •TRAF6-ot (TNF-R asszoc.6.faktor) foszforilálja •TRAF6 ubikvitináció •MAPK aktiváció és IKK, p38, JNK aktiváció •NK-κB aktiváció, transzlokáció
Intracelluláris Toll/IL-1-receptor- (TIR-) domén:
ligandumaik felismerés homo- vagy heterodimerizáció sejten belüli jelátviteli folyamatok
TLR kapcsolt (IRAK4, IKBalfa, NEMO) primer immundeficienciák
Ku, Imm.Rev. 2005
MyD88 mediált TLR and IFN-γ szignál utak
TLR aktiváció • MyD88-IRAK szignál kaszkád • NF-κB és MAPK utak (Erk,Jnk,p38) • NF-κB és MAPK aktivált transzkripció: Gyulladási citokinek, mRNA stabilizálás IFN-γ aktiváció • MyD88 - p38 aktiváció • TNF és IP-10 transzkripció • mRNA stabilizálás Hasonló a két aktivációs úton: ARE-mRNA, p38 activáció függő Han, Nature Immunology, 2006
Bakteriális patogének hatása makrofág funkciókra extracelluláris védelem kizárása
Citokin szekréció megváltoztatása: -Immunsejtek toborzásának gátlása -Szöveti károsodás -Fertőzés terjedése
NADPH oxidáz függő ROI hatás kivédése
Mf migráció:fertőzés terjedése Rosenberger 2003
Patogén indukálta effektor működések makrofágban
Patogén elininálás
Antigénprezentáció TLRNF-kB aktiváció Rosenberger 2003
β2-integrinek CR3 (CD11b/CD18) szerepe immunsejtek β-glukán felismerésében
CR3
CR3 CR3
β2-integrinek CR3 (CD11b/CD18) szerepe immunsejtek β-glukán felismerésében
A fagocitózisban szerepet játszó receptorok
Stuart, Immunity,2005
Macrophage surveillance systems to detect bacteria.azonosításában Makrofág TLR szerepe bakteriális kórokozók
TLR-k kölcsönhatása fokozza a felimert ligandum repertoárt
A különböző patogén ligandumok azonos szignál transzdukciós utat aktiválhatnak, ami hasonló az IL-1R által kiváltott hatáshoz
Az aktiváció eredménye: - NF-kB aktiváció - gyulladásos citokin gének transzkripciója Rosenberger 2003
TLR mediált NF- kB szignál baktériumok általi gátlása •Nyugvó makrofág: NF-kB – I-kB •TLR stimulus: IkB foszforiláció (IkB proteassomális degradáció) •Foszforilált NF-kB transzlokáció •Yersinia enterocolitica YopP virulencia faktor •Yersinia pseudotuberculosis YopJ virulencia faktor gátolja az IkB foszforilációt •Mycobacterium ulcerans NF-kB transzlokáció gátlás Fentitől eltérő módon •Listeria monocytogenes Listeriolysin O and Internalin B (InlB), PI3K-függő NF-kB aktiváció
Rosenberger 2003
Disruption of MAPK signalling TLR mediált NF- kB szignál baktériumok általi gátlása •Patogén felvétel: TLR stimulus, fagocitózis, gyull. citokin aktiváció •Kináz aktiváció – (NF- B) and AP-1 Gyull. Citokin, kemokin •Endoszoma aktiváció - Antimicrobiális effektorok: NADPH oxidáz NO szintáz •Bacillus anthracis toxin (PA) Bejut a lipid raft-ba Endoszómában a lethal factor (LF) felszabadul, ami hasítja a MAPKK-t Yersinia pestis •virulencia protein YopJ Gátolja a MAPK foszforilációt Rosenberger 2003
Patogén menekülési utak fagolizoszomális degradációtól
Rosenberger 2003
Apoptotikus sejtek és patogének TLR szabályozott megkülönböztetése A. B. Plazmamembrán Apoptotikus sejt
peptid-MHCII
Patogén
citoplazma
szignál fagoszóma
fagolizoszóma
Terminális degradáció
enzim aktiváció Ii hasítás
MHCII-peptid kapcsolódás
Patogén
MHCII-peptid kompartmentum A. Fagoszóma terminális lizoszómává érik, ami az apoptotikus sejt degradációját eredményezi
B. Endoszóma a TLR szignál következtében érésen megy keresztül, enzim aktiváció, Ii lehasítás A degradációtól megmenekült MHCII-peptid komplex bemutásra kerül
TLR9 felismerés és szignál
TLR9 felismerés • Nem-metilált bakteriális CpG DNS, C-metilálás gátolja a kötődést • GACGTT(egér) és GTCGTT(huma) felismerés • Kölcsönhatás intracelluláris kompartmentumokban, endszómákban • MyD88 szignál NF-kB Gyulladási citokin gén expresszió
NOD-szerű receptorok (NLR): NOD domén (Nucleotide binding oligomerization domain) LRR ligandum felismerő domen, effektor domén (NOD, NAPL, NAIP)
RIG-szerű receptorok (RLR) – intracelluláris receptorok: virális nukleinsav felismerés Hasonlóság TLR-el: NF-kB és IRF aktiváció Hasonlóság NLR-el: CARD domén
C-típusú lektin receptorok (CLR) – carbohydrate recognition domain (CRD)
C-Lectin receptorok I. típusú MMR, DEC-205 -Cisztein gazdag domén -fibronektin domén (FN) -8-10 CRD N-terninálison II. típusú CD-SIGN, Langerin, Dectin -1 CRD a C-terminális végen CRD: Ca2+ függő szénhidrát ligandum kötés Antigén felvételben fontos domének
4.5. ábra CLR (C-type Lectin Receptors), C-típusú lektinreceptorok
C-lektin receptorok közötti kölcsönhatás: DC-SIGN és MMR szerepe C. albicans internalizációjában
Candida albicans anti-DC-SIGN anti-MMR
Patogen receptorok DC-n: C-típusú lektinek és Toll-like receptorok
Mannóz receptor (MR) család A C-lektin család „Multilektin receptorai” 8-10 lektin-szerű domén -szénhidrát kötés A legjobban Cystein-rich domain karakterizált PRR A patogének szénhidrátmintázatát ismerik fel CRD mannóz, fukóz Résztvesznek a sejtek lipid-metabolizmusában, modifikált LDL-t kötnek
makrofágokon, dendritikus sejteken
Fibronectin typeII domain
Carbohydrate recognition domains (CRD)
Hormonok megkötése pl. SO4- tartalmú pl. TSH hormon
Mannose PLA2 DEC 205 Mannose Receptor X, Receptor receptor MR-like multilectin receptor, MMR Endo-180
Stahl and Ezekowitz, COI, 1998.
Mannóz receptorok szerepe
PLA2 felvétel Patogén felismerés
EC matrix remodelling Patogén internalizáció és átadás T-sejteknek
Humán és egér DC-SIGN domén szerveződés (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin, CD209) DC-n
máj endotélen
DC-SIGN szerepe: - Adhéziós molekula; T-sejt kölcsönhatás - Patogén felismerő receptor
Kölcsönhatás vírusokkal, baktériumokkal és parazitákkal Mannóz (8-9) oligoszacharidok, fukóz-glikánok
Primer HIV fertőzés, DC-SIGN szerepe
DC – T HIV transzfer két fázisban: a/ transz-infekció (lizoszómális út elkerülése, sejtfelszíni transzfer, T-sejt fertőzés) b/ de novo
van Kooyk 2003
Pentraxinok (PTX): Öt domenből álló szolubilis receptorok – zym, LPS, apo-sejt, (C1q) kötődés Klasszikus PTX: CRP, SAP... akut fázis fehérjék (C1q kötődés-klassz.kompl akziváció)
Knockout MØ phenotype summary
SR-A
Impaired clearance of modified LDL. Impaired phagocytosis of apoptotic cells (in vitro) and select microorganisms. Altered susceptibility to endotoxic shock and atherosclerosis
CD36
Effects on clearance of apoptotic cells, atherogenesis and resistance to select bacteria
CD14
Impaired responses to endotoxin and altered responses to infection
PSR
Neonatal lethal, defective fetal liver erythropoiesis, variable effects on development and clearance of apoptotic cells
