Иммунология / Иммунология+Литусов+Прощенко

Спектр паттерн-распознающих рецепторов врожденного иммунитета

Рецепторы

Мембранные (трансмембранные): Tollподобные рецепторы, 10 типов; С-лектиновые рецепторы (гликопротеиновые и маннозные); рецепторы – мусорщики (scavenger – рецепторы); интегриновые рецепторы

Внутриклеточные (цитозольные): NODрецепторы; RIG-рецепторы; DAI-рецепторы

Секретируемые (выделяемые, растворимые): пентраксины; коллектины; компоненты системы комплемента; фиколлины

Липопептиды
Липотейхоевые кислоты				Профилин
Пептидогликан
Зимозан	ЛПС	Флагеллин	?	УПКП

	LRR-домен
	TIR-домен
	TLR2:TLR2	TLR2:TLR6	TLR4	TLR5	TLR10	TLR11
	TLR2:TLR1		Цитозоль			(у мышей)
		Эндолизосомальный компартмент
	Двухцепочечная		Одноцепочечная		ДНК, содержащая
					неметилированные
		РНК	РНК (богатая Г и У)
					CpG-тандемы

LRR-домен

TIR-домен

TLR3

TLR7

TLR8

TLR9

Мембранные

рецепторы

Внутриклеточные

рецепторы

151

Toll-подобные рецепторы

Toll-подобные рецепторы (TLR) относятся к семейству паттерн-распознающих рецепторов (PRR), которые узнают экзогенные (PAMP) и некоторые эндогенные (DAMP) повторяющиеся молекулярные углеводные и липидные узоры, которых нет на клетках организма хозяина, но которые присутствуют у простейших, грибов, бактерий, вирусов (липополисахариды, гликолипопротеиды, нуклеиновые кислоты, белки теплового шока и др.). Они представляют собой трансмембранные гликопротеины, состоящие из трех доменов: богатый лейцином внешний домен (LRR - домен); трансмембранный домен и цитоплазматический домен (гомологичный домену, подобному в рецепторе для ИЛ-1, Toll/IL-1 receptor или TIR домен). Toll-подобные рецепторы экспрессируются клетками иммунной системы, особенно клетками врожденного иммунитета (макрофагами, нейтрофилами, моноцитами, дендритными клетками и др.). Они представлены практически на всех ядерных клетках организма (клетках слизистых оболочек и кожи, через которые проникают в организм патогены, аллергены, комменсалы). Участвуют в запуске воспалительного ответа. Известно 13 типов TLR (у человека – 10).

После связывания с лигандами TLR привлекают один или несколько адапторов, которые передают сигнал с рецептора на каскад серин-треониновых киназ. В результате этого активируются факторы транскрипции, индуцирующие экспрессию генов мишеней (генов провоспалительных цитокинов, хемокинов, лейкотриенов и др.).

Богатые лейцином повторы (LRRs)

Внешний

(LRR)

домен

Модель внешнего домена

Мембрана клетки

Часть 1

Часть 2

TIR домен

Часть 3

152

Локализация Toll-подобных рецепторов

Внешний домен отвечает за связывание с РАМР. Цитоплазматический домен (TIR-домен) отвечает за взаимодействие с адаптерными молекулами сигнальных путей. Трансмембранный участок отвечает за выбор типа мембраны (клеточная или лизосомальная) и встраивание в нее. Toll-подобные рецепторы могут локализоваться на поверхности клетки и в цитоплазматических гранулах (эндосомах).

TLR, распознающие паттерны на поверхности бактерий, грибов, простейших, а также продукты жизнедеятельности микроорганизмов (TLR-1, TLR-2, TLR-4, TLR-5, TLR-6, TLR-11)

локализованы на внешней клеточной мембране.

Внутри клетки (в эндосомах/лизосомах) расположены TLR, распознающие нуклеиновые кислоты (TLR-3, TLR-7,

TLR-8, TLR-9), при этом их паттерн-распознающая часть направлена внутрь гранулы.

TLR-4 может присутствовать не только на наружной мембране, но и в эндолизосомах.

	Лиганды	Триацил-	Диацил-	Липополи-	Флагеллин	Уропатогенные
		липопептид	липопептид	сахарид
						бактерии

Рецепторы	TLR1	TLR2 TLR4	CD14	TLR5	TLR11
	TLR2	TLR6

Клеточная
мембрана	Цитоплазма
	TLR7	TLR8
	TLR3	TLR9
	ssRNA
	dsRNA	CpG-DNA
	Эндосома

153

Активация Toll-подобных рецепторов

В неактивном состоянии Toll-подобные рецепторы находятся в мембране в мономерном состоянии. При активации они димеризуются, что приводит к последующей передаче сигнала внутрь клетки. Активация Toll-подобных рецепторов происходит при связывании с лигандами, которыми являются определённые структуры бактерий, вирусов и грибков. После связывания с лигандом и активации рецептора он связывается в цитоплазме с TIR домен-содержащими адаптерными белками, набор которых варьирует в зависимости от типа рецептора и сигнального пути. Например, TLR3 связывается с TICAM-1 (TRIF). TLR4 может взаимодействовать либо с MyD88 и TIRAP, индуцируя синтез провоспалительных цитокинов, либо с TICAM-1 и TICAM-2, что приводит к синтезу интерферонов. Адаптерные белки связываются со специфическими ферментами – киназами (IRAK1, IRAK4, TBK1 или IKKi),

которые усиливают сигнал и приводят к индукции конкретных

генов, определяющих воспалительный ответ клетки.

154

Патоген-распознающие рецепторы эндоцитоза

Рецепторы эндоцитоза относятся к мембранным рецепторам, они экспрессируются на поверхности фагоцитов и способствуют захвату патогена и его доставке к лизосомам. После деградации и процессирования микробные антигены могут быть представлены Т-клеткам при посредничестве молекул MHCII.

Маннозный рецептор узнает маннозный мотив на поверхности микробных клеток, а рецепторы-мусорщики связываются с клеточной стенкой бактерий.

Маннозный

рецептор

МНСII

Рецептор-	Фаголизосома	Презентация
мусорщик

155

NOD-подобные рецепторы

NOD-подобные рецепторы (Nod-like-receptor, NLR) представляют собой гетерогенное семейство эндогенных cигнальных паттерн-распознающих рецепторов. Они экспрессируются в цитоплазме клеток и распознают РАМР внутриклеточных патогенов.

Это семейство включает 23 типа рецепторов, характерной структурой которых является NOD-

домен ( Nucleotide binding oligomerization domain). Все NOD-рецепторы объединены в 3

подсемейства:

-подсемейство NOD (NLRC) – рецепторы, содержащие CARD-домен (домен, рекрутирующий каспазу): NOD1, NOD2;

-подсемейство NALP (NLRP) – рецепторы, содержащие пириновый домен (PYR): NALP1, NALP2, NALP3 и др. (всего 18 видов);

-подсемейство NAIP – рецепторы с BIR-доменом: собственно NALP.

В состав NOD1 и NOD2 входят:

-распознающий участок с повторами, богатыми лейцином;

-пирин;

-каспаза ассоциированные домены (CARD)

-домены нуклеотидной олигомеризации (NOD).

Внутриклеточные патогены связываются с димером NOD1, который активирует домен RISK, что приводит к транскрипции NF-kB-зависимых генов цитокинов.

Цитоплазма

Прокаспаза-1

Ядро

156

Инфламмасома и пироптоз

При связывании внутриклеточных бактериальных, вирусных или принадлежащих самой клетке сигналов опасности с NLR (NOD-подобными рецепторами) начинается сборка мультибелкового комплекса (инфламмасомы) с адапторными белками (ASC) и воспалительными каспазами. Сборка инфламмасомы приводит к активации каспазы 1, которая необходима для образования и выделения провоспалительных цитокинов ИЛ-1 и ИЛ-18, и специфической гибели клетки – пироптозу.

Пироптоз – вид программируемой некротической гибели клетки, при котором в результате активации каспазы 1 происходит нарушение целостности ЦПМ и быстрое высвобождение наружу содержимого клетки. Характерной чертой пироптоза является зависимое от каспазы 1 выделение клеткой ИЛ-1β и ИЛ-18, что приводит к воспалению.

	Амилоид-β		Патоген-	Бактерии
		Стерильные		Вирусы
			обусловленные
	Глюкоза
		активаторы		Грибы
	Холестерол		активаторы Простейшие
	Асбест
	УФ-лучи
	и др.
				NLR
				ASC
				Каспаза 1
	Ингибиторы хозяина		Ингибиторы патогена
		ИЛ-1β
		ИЛ-18
	Хроническое	Пироптоз	Разрешение инфекции
	воспаление		и/или воспаление
		Гомеостаз		157

Инфламмасома

Инфламмасома – мультимерные цитоплазматические белковые комплексы, распознающие РАМР и DAMP и индуцирующие переход прокаспазы-1 в активное состояние для процессинга предшественников провоспалительных цитокинов ИЛ-1, ИЛ-18, ИЛ-33. При распознавании РАМР и DAMP происходит олигомеризация инфламмасомного комплекса и активация каспазы-1 (фермент, расщепляющий предшественники воспалительных цитокинов ИЛ-1β и

ИЛ-18).

Некоторые NOD-подобные рецепторы распознают не только сигналы проникновения в клетку инфекции, но и так называемые немикробные “сигналы опасности”.

Лиганд

Инфламмасома

158

Типы инфламмасом

В настоящее время различают 4 типа инфламмасом:							Катепсиды
NLRP1-инфламмасома. Ее N-терминальный PYD-	Каспаза 5
							АКМ
домен взаимодействует с адаптерной молекулой
ASC, а домен CARD – с каспазой 5. С другой стороны,
адаптерная молекула ASC связана с каспазой 1.		NLRP1		МДП,		NLRP3	NLRP4	Флагеллин
				летальный
Лигандами NLRP1-инфламмасомы являются
				токсин
мурамилдипептид (МДП) и летальный фактор Bacillus
anthracis.
NLRP3-инфламмасомы своей N-терминальной									ASC
областью PYD взаимодействует с адаптерной
		ASC				ASC		CARD		CARD
молекулой ASC, которая в свою очередь связана с							Каспаза 1		Каспаза 1
				CARD
	Каспаза 1				Каспаза 1		CARD
каспазой 1. Этот тип инфламмасомы отмечается при								ASC
некоторых аутовоспалительных нарушениях,
например, подагре.

NLRP4/IPAF-инфламмасома своим N-терминальным CARD-доменом непосредственно связана с каспазой 1. Лигандом этой
инфламмасомы является флагеллин.
AIM2-инфламмасома своим протеином AIM2 непосредственно связывает доменом HIN200 дцДНК, а PYD-доменом –
адаптерную молекулу ASC. AIM2-инфламмасомы называются также ДНК-инфламмасомами, так как они способны
распознавать инородную ДНК. Олигомеризация комплекса происходит в присутствии бактериальной либо вирусной ДНК,
а также собственной поврежденной ДНК. В результате это приводит к аутоиммунной реакции.	159

Различные стимулы – различные инфламмасомы

Формирование того или иного типа инфламмасомы зависит от природы чужеродного агента.

Инфламмасома NLRP1 образуется при стимуле сибиреязвенного токсина или мурамилдипептида. Инфламмасома NLRP3 образуется при действии DAMP (амилоид-β, асбест и др.) и РАМР (ЛПС, пептидогликан и др.).

Инфламмасома IPAF формируется на стимул флагеллина.

Инфламмасома AIM2 образуется в ответ на двухцепочечную ДНК.

	DAMPs	PAMPs
	(асбест,	(ЛПС, РНК, ДНК,
Токсин B. anthracis	амилоид-β)	пептидогликан)	Флагеллин
МДП			дцДНК

инфламмасома

инфламмасома

инфламмасома

инфламмасома

Цитозольная дцДНК

160