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) Lipid A LPS -Listeria mon. -Sptaph. A -Neisseria men. -Streptococcus LPS,LTA -Neisseria men. -Streptococcus pneum. SRCR Staph.A, E. coli HepaC LPS, dsrns, oxidált LDL apoptotikus sejtek, megváltozott saját molekulák, mikróbák felvétele, eliminálása Kzhyshkowska,Immunobiology,2012
Ligand Class A Class B Class C Class E Class F SR-AI & SR-AII MARCO (Macrofag receptor for collagenous structure) SR-BI CD36 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 Gram-postitive bacteria + + ND ND ND ND ND + + ND ND ND ND ND Asbestos + + ND ND ND ND ND Other LPS, LTA, AGE-modified proteins, β- amyloid Collagen, Plasmodiuminfected erythrocytes, thrombospondin β-glucan, poly D- glutamic 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 Jules A. Hoffmann Ralph M. Steinman 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/il- 1R): 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 NADPH oxidáz függő ROI hatás kivédése Citokin szekréció megváltoztatása: -Immunsejtek toborzásának gátlása -Szöveti károsodás -Fertőzés terjedése Mf migráció:fertőzés terjedése Rosenberger 2003
Patogén indukálta effektor működések makrofágban Patogén elininálás Antigénprezentáció TLR- NF-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
Makrofág Macrophage TLR surveillance szerepe bakteriális systems to detect kórokozók bacteria. azonosításában 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
TLR mediált NF- kb Disruption szignál baktériumok of MAPK signalling 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 Patogén peptid-mhcii citoplazma fagoszóma szignál fagolizoszóma enzim aktiváció Ii hasítás Terminális degradáció 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: Ca 2+ 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 karakterizált PRR A patogének szénhidrátmintázatát ismerik fel CRD mannóz, fukóz Résztvesznek a sejtek lipid-metabolizmusában, modifikált LDL-t kötnek Cystein-rich domain Fibronectin typeii domain Carbohydrate recognition domains (CRD) makrofágokon, dendritikus sejteken Hormonok megkötése pl. SO 4- tartalmú pl. TSH hormon Mannose Receptor MMR Stahl and Ezekowitz, COI, 1998. PLA2 receptor DEC 205 Mannose Receptor X, MR-like multilectin receptor, Endo-180
Mannóz receptorok szerepe PLA2 felvétel EC matrix remodelling Patogén felismerés 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