Az immunrendszer evolúciója és a veleszületett immunitás · enzim aktiváció Ii hasítás MHCII-peptid kompartmentum szignál Apoptotikus sejtek és patogének TLR szabályozott

Az immunrendszer evolúciója és a veleszületett immunitás

10.

Mintázatfelismerő receptorok megjelenése, szerkezete és funkciója

2019. nov. 18.

Bajtay Zsuzsa

C-Lectin

MBL-RC1qR

CRIg *

Fagocitótikus

receptorok

Patogén

mintázat

felismerő

receptorok

(PRR)

patogén

asszociált

molekuláris

mintázat

(PAMP)

PRR (Pattern Recognition Receptors)

membránstruktúrák APC-ken

PAMP felismerő PRR-ek

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)

LPS, dsRNS, oxidált LDL

Lipid A LPS

-Listeria mon.

-Sptaph. A

-Neisseria men.

-Streptococcus

LPS,LTA

-Neisseria men.

-Streptococcus

pneum.

HepaC

Staph.A, E. coli

apoptotikus sejtek, megváltozott saját molekulák, mikróbák felvétele, eliminálása

Kzhyshkowska,Immunobiology,2012

SRCR

Ligand Class A Class B Class C Class E Class F

SR-AI & SR-AIIMARCO

(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+ + 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, β-

amyloid

Collagen,

Plasmodium-

infected

erythrocytes,

thrombospondin

β-glucan, poly D-

glutamic acid,

laminarin


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 „foamy” (habos) sejtek jelennek meg


SR – lipoprotein kölcsönhatás

- feltételezett mechanizmusa

Endocitózis

Patológiás fagocitózis: PatocitózisFagocitózis


TLR

•Christiane Nüsslein-Volhard 1885; Drosophila Toll-receptora

•1996-ban írták le,hogy az az embrió dorsoventralis

polarizációjában és a gombafertőzés elleni védelemben fontos

•A Toll-szerű receptorok; a 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 (TLR1-TLR11)

•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 történik

•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

TLR-ek Dendritikus sejtek

Veleszületett (öröklött) immunitás


Human lipopolysaccharide (LPS) : TLR4;

Lipotejkolsav 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)

Toll-like receptorok

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

TLR - antigén felismerés

Intracelluláris Toll/IL-1-Receptor- (TIR-) domén: ligandumaik felismerés

homo- vagy heterodimerizáció

sejten belüli jelátviteli folyamatok

• 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 ser/trekináz)

foszforiláció hatására aktiválódik és

•TRAF6-ot (TNF-R asszoc.6.faktor)

foszforilálja

•TRAF6 ubikvitináció

•MAPK aktiváció és IKK (IkBa-kináz

komplex), p38, JNK aktiváció

•NK-κB aktiváció, transzlokáció

A Toll-szerű receptorok jelátvitelének fő komponensei és kapcsolataik

TLR1, -2, -6 TLR3, -4

Ku, Imm.Rev. 2005

TLR kapcsolt (IRAK4, IKBalfa, NEMO) primer

immundeficienciák

Rosenberger 2003

NADPH oxidáz függő

ROI hatás kivédése

Citokin szekréció megváltoztatása:

-Immunsejtek toborzásának gátlása

-Szöveti károsodás

-Fertőzés terjedése

Mf migráció:fertőzés terjedése

extracelluláris védelem kizárása

Bakteriális patogének hatása makrofág funkciókra

Rosenberger 2003

Patogén elininálás

Antigénprezentáció

TLR-

NF-kB aktiváció

Patogén indukálta effektor működések makrofágban

β2-integrinek -

CR3 (CD11b/CD18) szerepe immunsejtek

β-glukán felismerésében

CR3

CR3

CR3

Chan, J Hematol Oncol, 2009

β2-integrinek -

CR3 (CD11b/CD18) szerepe immunsejtek

β-glukán felismerésében

Chan, J Hematol Oncol, 2009

A fagocitózisban

szerepet játszó receptorok

- PAMP különbségek

Stuart, Immunity,2005

Macrophage surveillance systems to detect bacteria.

Rosenberger 2003

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

Makrofág TLR szerepe bakteriális kórokozók azonosításában

Rosenberger 2003

•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

TLR mediált NF- kB szignál baktériumok általi gátlása

Disruption of MAPK signalling

Rosenberger 2003

•Patogén felvétel:

TLR stimulus, fagocitózis,

gyull. citokin aktiváció

•Kináz aktiváció –

(NF- kB) 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

TLR mediált NF- kB szignál baktériumok általi gátlása - MAPK

Plazmamembrán

fagoszóma

citoplazma

Patogén

A.

peptid-MHCIIApoptotikus sejt

Terminális

degradáció

fagolizoszóma

B.

Patogén

MHCII-peptid

kapcsolódás

enzim aktiváció

Ii hasítás

MHCII-peptid

kompartmentum

szignál

Apoptotikus sejtek és patogének TLR szabályozott megkülönböztetése

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(human) 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 (CLR)

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

A C-lektin család

„Multilektin receptorai”

8-10 lektin-szerű domén

-szénhidrát kötés

A legjobban

karakterizált PRR

Stahl and Ezekowitz, COI, 1998.

makrofágokon,

dendritikus sejteken

A patogének szénhidrát-

mintázatát ismerik fel

CRD mannóz, fukóz

Résztvesznek a sejtek

lipid-metabolizmusában,

modifikált LDL-t kötnek

Hormonok megkötése

pl. SO4- tartalmú pl. TSH hormon

Mannose

Receptor

MMR

PLA2

receptorDEC 205 Mannose Receptor X,

MR-like multilectin receptor,

Endo-180

Cystein-rich

domain

Carbohydrate

recognition

domains (CRD)

Fibronectin

typeII

domain

Mannóz receptor (MR) család

Patogén felismerés

PLA2 felvétel

Patogén internalizáció

és prezentáció T sejteknek

EC matrix remodelling

Mannóz receptorok szerepe

East, BBA, 2002

Humán és egér DC-SIGN domén szerveződés

(Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin, CD209)

DC-SIGN (CD209) szerepe:

- Adhéziós molekula; T sejt kölcsönhatás

- Patogén felismerő receptor

DC-n máj endotélen

Kölcsönhatás vírusokkal,

baktériumokkal

és parazitákkal

Mannóz (8-9) oligoszacharidok, fukóz-glikánok

Powlesland, JBC, 2006

Primer

HIV

fertőzés,

DC-SIGN

szerepe

van Kooyk 2003

DC – T HIV transzfer

két fázisban:

a/ transz-infekció

(lizoszómális út

elkerülése, sejtfelszíni

transzfer, T-sejt fertőzés)

b/ de novo

cisz-infekció

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

PSRNeonatal lethal, defective fetal liver erythropoiesis, variable

effects on development and clearance of apoptotic cells

PRR KO egér modellek

Documents

Az immunrendszer evolúciója és a veleszületett immunitás · enzim aktiváció Ii hasítás MHCII-peptid kompartmentum szignál Apoptotikus sejtek és patogének TLR szabályozott