Кіріспе
Ұяшық бетіндегі рецепторлар тобы. Паттернді тану рецепторлары (PRR) туа пайда болған иммундық жүйенің қалыпты жұмыс істеуі үшін өте маңызды рөл атқарады. PRR – бұл патогендерге тән молекулаларды анықтайтын, гендік деңгейде кодталған жасуша сенсорлары. Олар негізінен туа пайда болған иммундық жүйенің жасушалары – дендриттік жасушалар, макрофагтар, моноциттер, нейтрофилдер, сондай-ақ эпителий жасушалары арқылы екі түрлі молекулаларды анықтау үшін экспрессияланатын ақуыздар: патогендермен байланысты молекулалық үлгілер (PAMP), олар микробтық патогендермен байланысты, және зақымданумен байланысты молекулалық үлгілер (DAMP), олар жасуша зақымдануы немесе өлімі кезінде жасушалардың құрамынан босатылады. Олар примитивті паттернді тану рецепторлары деп те аталады, себебі олар иммундық жүйенің басқа бөліктерінен, әсіресе адаптивті иммунитеттен бұрын пайда болған. PRR антигенге қатысты адаптивті иммундық жауаптың басталуына және қабыну цитокиндерінің бөлінуіне де көмектеседі. Белгілі бір PRR танитын микробтық молекулалар патогендермен байланысты молекулалық үлгілер (PAMP) деп аталады және бактериялық көмірсулар (мысалы, липополисахарид немесе LPS, манноза), нуклеин қышқылы (мысалы, бактериялық немесе вирус ДНК немесе РНК), бактериялық пептидтер (флагеллин, микротубуланың ұзару факторы), пептидогликан және липотехой қышқылы (грам-оң бактериялардан), N-формилметионин, липопротеиндер және саңырауқұлақ глюкандары мен хитинін қамтиды. Эндогендік стресс сигналдары зақымданумен байланысты молекулалық үлгілер (DAMP) деп аталады және көптеген басқа қосылыстармен қатар зәр қышқылы мен жасушадан тыс АТФ-ны қамтиды. Одан бері геномдық талдау арқылы көптеген өсімдік PRR-лері болжалды (күріште 370; Arabidopsis-та 47). Жануар PRR-лері адаптор ақуыздары арқылы жасушаішілік киназалармен байланысты болса (төмендегі РД емес киназаларды қараңыз), өсімдік PRR-лері бір ақуыздың құрамында жасушадан тыс доменнен, трансмембраналық доменнен, жасуша мембранасына жақын доменнен және жасушаішілік киназа доменінен тұрады.
Pattern recognition receptors (PRRs) play a crucial role in the proper function of the innate immune system. PRRs are germline encoded host sensors, which detect molecules typical for the pathogens. They are proteins expressed mainly by cells of the innate immune system, such as dendritic cells, macrophages, monocytes, neutrophils, as well as by epithelial cells, to identify two classes of molecules: pathogen associated molecular patterns (PAMPs), which are associated with microbial pathogens, and damage associated molecular patterns (DAMPs), which are associated with components of host's cells that are released during cell damage or death. They are also called primitive pattern recognition receptors because they evolved before other parts of the immune system, particularly before adaptive immunity. PRRs also mediate the initiation of antigen specific adaptive immune response and release of inflammatory cytokines. The microbe specific molecules that are recognized by a given PRR are called pathogen associated molecular patterns (PAMPs) and include bacterial carbohydrates (such as lipopolysaccharide or LPS, mannose), nucleic acids (such as bacterial or viral DNA or RNA), bacterial peptides (flagellin, microtubule elongation factors), peptidoglycans and lipoteichoic acids (from Gram positive bacteria), N formylmethionine, lipoproteins and fungal glucans and chitin. Endogenous stress signals are called damage associated molecular patterns (DAMPs) and include uric acid and extracellular ATP, among many other compounds. Since that time many plant PRRs have been predicted by genomic analysis (370 in rice; 47 in Arabidopsis). Unlike animal PRRs, which are associated with intracellular kinases via adaptor proteins (see non RD kinases below), plant PRRs are composed of an extracellular domain, transmembrane domain, juxtamembrane domain and intracellular kinase domain as part of a single protein.
Тольдік рецепторлар (TLR)
Ұяшық сыртындағы немесе эндосомалық патогендермен байланысты молекулалық үлгілерді тану трансмембраналық ақуыздар – тольдік рецепторлар (TLR) арқылы жүзеге асырылады. TLR-лерде жалпы құрылымдық мотив, лейцинге бай қайталаулар (LRR) бар, олар оларға ерекше сыртқы түрін береді және TLR-дің функционалдығы үшін жауапты. Толь тәрізді рецепторлар алғаш рет Drosophila-да табылды және цитокиндердің синтезі мен секрециясын, сондай-ақ туа біткен немесе бейімделген иммундық жауаптар үшін қажетті басқа да иегердің қорғаныс бағдарламаларын белсендіреді. Адамдарда ТЛР отбасының 10 функционалды мүшесі сипатталған. Дегенмен, TLR11 адамдарда тікелей функциясы немесе функционалдық ақуыз экспрессиясы жоқ псевдоген болып табылады. Әрбір TLR белгілі бір ПАМП-мен өзара әрекеттеседі.
TLR сигнализациясы
TLR-лер димеризацияға бейім, TLR4 гомодимерлер түзеді, ал TLR6 TLR1 немесе TLR2-мен димеризациялануы мүмкін.
С-түрлі лектин рецепторлары (CLR)
Туған иммундық жүйенің көптеген жасушалары үлгіні тану қабілеттері арқылы туған иммунитетті қалыптастыратын көптеген CLR-лерді экспрессиялайды. Дегенмен, зерттеулерде басқа PAMP-тар да CLR-лердің нысанасы ретінде анықталды. Мысалы, манноза көптеген вирустардың, саңырауқұлақтардың және микобактериялардың тану мотиві болып табылады; сондай-ақ, фукоза белгілі бір бактериялар мен гельминттер үшін де солай; ал глюкан микобактериялар мен саңырауқұлақтарда кездеседі. Сонымен қатар, көптеген қабылданған өздігінен емес беттер, мысалы, "ішкі қауіп көзі" / "өздігінен емес" типтегі патогендік үлгіні тасымалдайтын карциноэмбриондық/онкофетальді типтегі неоантигендер де анықталып, жойылды (мысалы, комплементті бекіту немесе басқа цитотоксикалық шабуылдар арқылы) немесе CLR-лердің арқасында иммундық жүйемен секвестрленеді (фагоцитоз арқылы немесе қапталды). Лектин атауы сәл жаңылыстырады, себебі бұл отбасыға кем дегенде бір С типті лектин доменін (CTLD) қамтитын ақуыздар кіреді, ол көмірсуларды тану доменінің ерекше түрі. CTLD – 1000-нан астам белгілі ақуыздарда (адамдарда 100-ден астам) кездесетін лигандты байланыстыру мотиві, ал лигандтар көбінесе қант емес. Егер лиганд қант болса, оларға Ca2+ қажет – сондықтан "С типі" деп аталады, бірақ олардың көпшілігі белгілі қант лигандасына ие емес, демек, лектиндік бүктеме құрылымын алып жүрсе де, олардың кейбіреулері техникалық тұрғыдан "лектин" емес.
CLR сигнализациясы
CLR-ге әсер ететін иммундық жауапқа қатысқан бірнеше сигнализация түрлері бар, TLR және CLR сигнализациясы арасындағы маңызды байланыс анықталды, сондықтан TLR-ге тәуелді және TLR-ге тәуелсіз сигнализацияны ажыратамыз. DC SIGN RAF1 MEK ERK каскадына алып келеді, ал ITAM арқылы BDCA2 сигнализациясы және ITIM арқылы сигнализация TLR-ге тәуелді сигнализацияға жатады. Dectin 1 және Dectin 2 – mincle сигнализациясы сияқты TLR-ге тәуелсіз сигнализация MAP киназасы мен NFkB белсендірілуіне әкеледі. Көбінесе, көмірсуларды танитын және байланыстыратын үлкен топ бар, олар көмірсуларды тану домендері (CRD) және бұрын аталған CTLD болып табылады. CLR-лерді манноза рецепторлары және азиалогликапротеин рецепторлары арқылы сипаттауға болады. PRR негізінен макрофагтар мен дендриттік жасушалардың бетінде кездеседі. Ол кальцийге тәуелді көп CRD тобына жатады. Ол инфекциялық агенттердің бетіндегі қайталанатын манноза бірліктерін таниды және байланыстырады, ал оның белсенділігі комплемент жүйесі арқылы микробтың эндоцитозын және фагоцитозын тудырады. Атап айтқанда, маннозаның байланысуы MBL-мен байланысты серин протеазаларын (MASP) жұмылдырады. Серин протеазалары каскадтық түрде өзін-өзі белсендіреді, иммундық жауапты күшейтеді: MBL C4-пен өзара әрекеттеседі, C4b суббірлігін байланыстырады және C4a-ны қан ағынына шығарады; ұқсас түрде, C2 байланысы C2b-нің босатылуына себеп болады. Бірге, MBL, C4b және C2a C3 конвертаза деп аталады. C3 өз а және b суббірліктеріне бөлінеді, ал C3b конвертазамен байланысады. Бұлардың барлығы C5 конвертаза деп аталады. Сол сияқты, C5b байланысады және C5a босатылады. C5b C6, C7, C8 және көптеген C9-ды жұмылдырады. C5, C6, C7, C8 және C9 мембраналық шабуыл кешенін (MAC) құрайды.
II топтағы КЛР: азиялогликопротеин рецепторлары туысы
Бұл CLR-лардың тағы бір үлкен супер отбасы, оған классикалық азиягликопротеин рецепторы – макрофаг галактоза типті лектині (MGL), DC SIGN (CLEC4L), Langerin (CLEC4K), миелоидтық DAP12-ассоцияланған лектині (MDL)-1 (CLEC5A), DC-ассоцияланған C-типті лектин 1 (Dectin1) және DC иммунорецепторлар (DCIR) суб-отбасылары кіреді. Сонымен қатар, Dectin және DCIR тұқымдастарының құрамында мынадай мүшелер бар. DC-байланысты C-типті лектин 1 (Dectin1) кіші туысына дектин 1/CLEC7A, DNGR1/CLEC9A, миелоидтық C-типті лектинге ұқсас рецептор (MICL) (CLEC12A), CLEC2 (сондай-ақ CLEC1B деп аталады) – лимфалық эндотелий жасушаларындағы подпопланинге тромбоциттерді белсендіретін рецептор және кейбір карциномалардың басып кіретін алдыңғы бөлігі, CLEC12B; ал DC иммунорецептор (DCIR) кіші туысына DCIR/CLEC4A, Dectin 2/CLEC6A, қан DC антигені 2 (BDCA2) (CLEC4C) және Mincle, яғни макрофагтармен индукцияланатын C-типті лектин (CLEC4E) кіреді. Номенклатура (маннозаға қарсы азиягликопротеин) шатастыруға болады, себебі бұл азиягликопротеин рецепторлары міндетті түрде галактозаға (азиягликопротеиннің ең көп кездесетін сыртқы қалдықтарының бірі) арналған рецепторлар емес, тіпті осы отбасының көптеген мүшелері маннозаға да байланысты, содан кейін екінші топ аталды.
NLR сигнализациясы
Бұл ақуыздардың кейбіреулері эндогенді немесе микробтық молекулаларды немесе стресс-жауаптарды таниды және олигомерлер құрайды, олар жануарларда қабыну каспазаларын (мысалы, каспаза 1) белсендіреді, бұл IL-1 сияқты маңызды қабыну цитокиндерін бөліп, белсендіреді және/немесе қабыну молекулаларын өндіруге қабілетті NF κB сигналдық жолын белсендіреді. NLR отбасы бірнеше түрлі атаулармен белгілі, соның ішінде CATERPILLER (немесе CLR) немесе NOD LRR отбасы. NLR-дың ең маңызды мүшелері NOD1 және NOD2 болып табылады. Олар клетка цитоплазмасындағы сақталған микробтық пептидогликандарды сезінеді, сондықтан TLR және CLR сияқты мембраналық рецепторлардан кейінгі иммундық жауаптың тағы бір деңгейін құрайды.
RIG-I тәрізді рецепторлар (RLR)
Қазірге дейін үш RLR геликазасы сипатталған: RIG I және MDA5 (тиісінше 5' трифосфатты РНК және қос тізбекті РНК-ны таниды), олар вирусқа қарсы сигналдауды белсендіреді, ал LGP2 басым теріс ингибитор ретінде әрекет етеді. РЛР-лар қабыну цитокиндерінің және I типті интерферонның (IFN I) шығарылуын қозғайды. RLR-лардың қоздыратын негізгі вирусқа қарсы бағдарламасы АТФаза активтілігіне негізделген деп саналады. РЛР-лар жиі өзара әрекеттеседі және туа біткен иммундық жауапта және бейімделген иммундық жауапты реттеуде TLR-лармен байланыс жасайды.
Бөлінген PRR
Бірқатар PRR оларды өндіретін жасушамен байланысты қалмайды. Комплемент рецепторлары, коллектиндер, фиколиндер, пентраксиндер, мысалы, сарысу амилоиді және С реактивті белок, липидтерді тасымалдау ферменттері, пептидогликанды тану ақуыздары (PGRP) және LRR, XA21D – барлығы секрецияланатын ақуыздар. Өте маңызды коллектиннің бірі – маннанға байланысатын лектин (MBL), туа біткен иммундық жүйенің негізгі PRR, ол бактериялардың, вирустардың, саңырауқұлақтардың және протозоалардың кең ауқымына байланысады. MBL микроорганизмдер бетіндегі белгілі бір қант топтарын таниды, сондай-ақ фосфолипидтерге, нуклеин қышқылдарына және гликозильденбеген ақуыздарға да байланысады. Лигандтарға байланысқаннан кейін MBL және фиколин олигомерлері MASP1 және MASP2-ні тартады және комплементтің классикалық жолына ұқсас комплементті белсендірудің лектин жолын іске қосады.
Өсімдіктің PRR-і
Өсімдіктерде маңызды саны PRR бар, олар дрозофиланың TOLL және сүтқоректілердің TLR-мен керемет құрылымдық және функционалдық ұқсастықтарды бөліседі. Өсімдіктерде немесе жануарларда анықталған алғашқы PRR – Xa21 ақуызы, ол Xanthomonas oryzae pv. oryzae Gram-теріс бактериялық патогеніне қарсы тұруды қамтамасыз етеді. Одан бері Arabidopsis FLS2 (флагеллин) және EFR (ұзарту факторы Tu рецепторы) сияқты екі өсімдік PRR оқшауланды. Өсімдік PRR-лері беттік орналасқан рецепторлы киназалар (RK) немесе PAMP немесе DAMP-тарды сезінетін көптеген лиганд байланыстырушы эктодомендері бар рецептор тәрізді ақуыздар (RLP) ретінде кездеседі. FLS2 және EFR үшін сәйкес PAMP-тар анықталды. Лигандты тану кезінде өсімдік PRR-лері "PAMP-пен шақырылған иммунитетті" (PTI) жүзеге асырады. Өсімдік иммундық жүйелері NBS және LRR домендерін көрсететін, NOD-тәрізді рецепторларға ұқсас резистенттілік ақуыздарын да кодтайды (жоғарыда қараңыз), сондай-ақ Toll және Интерлейкин рецепторларында кездесетін TIR цитоплазмалық домені сияқты басқа да сақталған өзара әрекеттесу домендерін де алып жүруі мүмкін. Нуклеотид байланыстыру және лейцинге бай қайталамалы (NBS LRR) ақуыздары патогендердің бөгде молекулалық белгілерін анықтау үшін қажет.
Иммунотерапия
Зерттеу топтары жақында әртүрлі ауруларды емдеуде науқастың иммундық жүйесінің қатысуы және оның мүмкін қолданылуы туралы кең ауқымды зерттеулер жүргізді, бұл иммунотерапия деп аталады, оның ішінде моноклональды антиденелер, спецификалық емес иммунотерапия, онколиттік вирус терапиясы, Т-жасуша терапиясы және қатерлі ісікке қарсы вакциналар. NOD2 функциясының жоғалуы және күшеюі Крон ауруының және ерте саркоидоздың дамуымен байланысты. NOD2 генінің мутациялары, қоршаған орта факторларымен бірлесе, ішекте созылмалы қабынудың пайда болуына әкеледі. Сондықтан, ауруды NOD2 сигналдауын, әсіресе RIP2-ні модуляциялайтын шағын молекулаларды тежеу арқылы емдеу ұсынылған. Қазірге дейін FDA RIP2-дегі фосфорилдануды тежейтін екі препаратты мақұлдады, бұл NOD2-нің қалыпты жұмыс істеуі үшін қажет, атап айтқанда гефитиниб және эрлотиниб. Сонымен қатар, жоғары спецификалық RIP2 тежегіші GSK583 зерттелді, ол NOD1 және NOD2 сигналдауын тежеуде үміт беруші нәтижелер көрсетіп, NOD1 және NOD2 сигналдық жолдарынан туындаған қабынуды шектеуге мүмкіндік береді. NOD2 сенсорын жою да қарастырылып жатыр, және бұл тәсіл егешкілерде Крон ауруының белгілерін басуда тиімді екені дәлелденген. II типті киназа тежегіштері, жоғары спецификалық болып табылады, NOD тәуелді жолдардан туындайтын TNF-ті блоктауда үміттендіретін нәтижелер көрсетті, бұл қабынумен байланысты ісіктерді емдеуде жоғары потенциалды көрсетеді.
Инфекция және канцерогенез
Адам медицинасында PRR-лерді пайдаланудың тағы бір мүмкіндігі ішектегі қатерлі ісіктермен байланысты. Зерттеулер Helicobacter pylori бактериясының асқазан-ішек жолының ісіктерінің дамуымен айтарлықтай байланысы бар екенін көрсетті. Денсау адамда Helicobacter pylori инфекциясы PRR-лердің, атап айтқанда TLR-лердің, NLR-лердің, RLR-лердің және CLR DC SIGN-ның үйлесімімен бақыланады. Егер олардың жұмысы бұзылса, бұл рецепторлар канцерогенезбен байланысты. Helicobacter pylori инфекциясы ішекте дамып кетсе, ол созылмалы қабынуға, атрофияға және соңында дисплазияға алып келеді, бұл рак ауруына әкеледі. PRR-лердің барлық түрлері инфекцияны анықтау және жою процесіне қатысқандықтан, олардың белгілі бір агонисттері қатерлі ісіктерге және PRR-лермен байланысты басқа да ауруларға қарсы күшті иммундық жауапты қозғайды. TLR2-нің тежелуі пациенттің жағдайының жақсаруымен және асқазан аденокарциномасының басылуымен байланысты екені көрсетілді.
Нейродегенеративті және метаболиттік аурулар
PRR-лер нейрондық желілер мен тіндердің қалыпты жұмыс істеуімен де тығыз байланысты, әсіресе олардың қабыну процестеріне қатысы бар. Бұл процестер қалыпты жұмыс үшін маңызды, бірақ бақылаусыз қалса, түзетуге келмейтін зақымдануға әкелуі мүмкін. TLR-лар орталық нерв жүйесінің (ОНЖ) көптеген жасушаларында экспрессияланады және стерильді қабынуда маңызды рөл атқарады. Жарақат алғаннан кейін, олар аксондардың өсуін тежейді және қалпына келуді баяулатады, тіпті тоқтатып тастайды. Жарақаттан кейінгі емдеуде пайдалануға болатын маңызды құрылымның бірі – инфламасома. Оның IL 1β және IL 18 қабынуға қарсы цитокиндерін индукциялау арқылы инфламасоманы тежеу тиімді емдеу әдісі болуы мүмкін деп ұсынылған. Инфламасоманың қатысуы басқа да ауруларда зерттелді, оның ішінде эксперименталды аутоиммундық энцефаломиелит (ЭАЭ), Альцгеймер және Паркинсон аурулары, сондай-ақ II типті қант диабетімен байланысты атеросклероз ауруларында. Ұсынылған емдеулерге NLRP3-ті деградациялау немесе қабынуға ықпал ететін цитокиндерді тежеу кіреді.