Кіріспе
Иммунологияда Fc рецепторы – иммундық жүйенің қорғаныш функцияларына үлес қосатын, B лимфоциттері, фолликулярлық дендриттік жасушалар, табиғи кілуші жасушалар, макрофагтар, нейтрофильдер, эозинофильдер, базофильдер, адам тромбоциттері және туғызғыш жасушалар сияқты белгілі бір жасушалардың бетінде кездесетін ақуыз. Оның атауы антидененің Fc (кристалдық фрагмент) деп аталатын бөлігіне байланыстыру ерекшелігінен шыққан. Fc рецепторлары инфекцияланған жасушаларға немесе шабуылдайтын патогендерге бекінген антиденелерге байланысады. Олардың әрекеті фагоциттік немесе цитотоксикалық жасушаларды антиденеге байланысты фагоцитоз немесе антиденеге тәуелді жасушалық цитотоксикалық әсер арқылы микробтарды немесе инфекцияланған жасушаларды жоюға ынталандырады. Флавивирустар сияқты кейбір вирустар жасушаларды инфекциялауға көмектесу үшін Fc рецепторларын пайдаланады, бұл антиденеге тәуелді инфекцияны күшейту механизмі арқылы жүзеге асырылады.
In immunology, an Fc receptor is a protein found on the surface of certain cells – including, among others, B lymphocytes, follicular dendritic cells, natural killer cells, macrophages, neutrophils, eosinophils, basophils, human platelets, and mast cells – that contribute to the protective functions of the immune system. Its name is derived from its binding specificity for a part of an antibody known as the Fc (fragment crystallizable) region. Fc receptors bind to antibodies that are attached to infected cells or invading pathogens. Their activity stimulates phagocytic or cytotoxic cells to destroy microbes, or infected cells by antibody mediated phagocytosis or antibody dependent cell mediated cytotoxicity. Some viruses such as flaviviruses use Fc receptors to help them infect cells, by a mechanism known as antibody dependent enhancement of infection.
Сыныптар
Fc рецепторларының бірнеше әртүрлі түрі бар (қысқаша FcR), олар танитын антидененің түріне қарай жіктеледі. Антидененің түрін анықтау үшін қолданылатын латын әрпі, атаудың "Fc" бөлігінен кейін орналасқан сәйкес грек әрпіне ауыстырылады. Мысалы, ең көп таралған антидене класына, IgG-ға байланысатындары Fc гамма рецепторлары (FcγR), IgA-ға байланысатындары Fc альфа рецепторлары (FcαR) және IgE-ге байланысатындары Fc эпсилон рецепторлары (FcεR) деп аталады. FcR кластары оларды экспрессиялайтын жасушалар (макрофагтар, гранулоциттер, табиғи өлтіруші жасушалар, T және B жасушалары) және әрбір рецептордың сигналдық қасиеттері арқылы да ерекшеленеді.
Fc-гамма рецепторлары
Fcγ рецепторларының барлығы (FcγR) иммуноглобулиндер суперотбасына жатады және опсонизацияланған (белгіленген) микроорганизмдердің фагоцитозын қозғау үшін ең маңызды Fc рецепторлары болып табылады. Бұл отбасыға FcγRI (CD64), FcγRIIA (CD32), FcγRIIB (CD32), FcγRIIIA (CD16a), FcγRIIIB (CD16b) мүшелері кіреді, олар әртүрлі молекулалық құрылымына байланысты антиденелерге деген қабылдағыштығымен ерекшеленеді. Мысалы, FcγRI, FcγRII немесе FcγRIII-ге қарағанда IgG-ге күштірек байланысады. FcγRI сондай-ақ, иммуноглобулинге (Ig) ұқсас үш доменнен тұратын жасушадан тыс бөлігіне ие, бұл FcγRII немесе FcγRIII-ге қарағанда бір доменге артық. Бұл қасиет FcγRI-ге жалғыз IgG молекуласын (немесе мономерін) байланыстыруға мүмкіндік береді, бірақ барлық Fcγ рецепторлары белсендірілуі үшін иммундық кешенде бірнеше IgG молекулаларын байланыстыруы керек. Fc гамма рецепторлары IgG-ге деген қабылдағыштығымен ерекшеленеді, сондай-ақ IgG-нің әртүрлі субкласстары Fc гамма рецепторларының әрқайсысына ерекше қабылдағыштық көрсетеді. Дегенмен, бұл Fc рецепторы анадан плацента арқылы ұрыққа немесе сүт арқылы емізуші балаға IgG-ні жеткізуге қатысқандықтан, ол жаңа туған нәресте Fc рецепторы (FcRn) деп аталады. Жақында жүргізілген зерттеулер бұл рецептор IgG деңгейінің гомеостазында маңызды рөл атқаратынын көрсетті.
Fc-альфа рецепторлары
FcαR субтопқа тек бір Fc рецепторы жатады, ол FcαRI (немесе CD89) деп аталады. FcαRI нейтрофилдердің, эозинофилдердің, моноциттердің, кейбір макрофагтардың (Купффер клеткалары сияқты) және кейбір дендриттік клеткалардың бетінде табылады. Бұл рецептор Fc альфа/мю рецепторы (Fcα/μR) деп аталады және ол I типті трансмембраналық ақуыз. Сыртқы бөлігінде Ig-ұқсас бір домені бар бұл Fc рецепторы иммуноглобулиндер суперотбасының да мүшесі болып табылады.
Fc-эпсилон рецепторлары
FcεR-дың екі түрі белгілі: оның жасушалық таралуының нәтижесінде бұл рецептор аллергиялық реакцияларды бақылауда маңызды рөл атқарады. FcεRI антигенді ұсынатын жасушаларда да экспрессияланады және қабынуды күшейтетін цитокиндер деп аталатын маңызды иммундық медиаторлардың өндірісін басқарады. Төмен туыстық қабілетті FcεRII (CD23) рецепторы C типіндегі лектин болып табылады. FcεRII мембранаға байланысқан немесе ерітілген рецептор ретінде көптеген функцияларды атқарады; ол В-жасушаларының өсуін және дифференциациялануын бақылайды, сондай-ақ эозинофилдердің, моноциттердің және базафильдердің IgE-мен байланысуын тоқтатады.
Функциялар
Fc рецепторлары иммундық жүйенің көптеген жасушаларында табылады, оның ішінде макрофагтар мен моноциттер сияқты фагоциттерде, нейтрофильдер мен эозинофильдер сияқты гранулоциттерде, сондай-ақ туа біткен иммундық жүйенің лимфоциттерінде (табиғи өлтіруші жасушалар) немесе бейімделу иммундық жүйесінде (мысалы, В жасушалары). Олар осы жасушаларға микробтардың немесе микробтармен зарарланған жасушалардың бетіндегі антиденелерге байланысуға мүмкіндік береді, соның арқасында жасушалар микробтық патогендерді анықтап, жоюға көмектеседі. Fc рецепторлары антиденелерді олардың Fc аймағынан (немесе құйрығынан) байлайды, бұл өзара әрекеттесу Fc рецепторы бар жасушаны белсендіреді. Фагоциттердің белсендірілуі – Fc рецепторларына ең көп таралған функция. Мысалы, макрофагтар IgG қаптамасымен жабылған патогенді Fcγ рецепторларымен байланысқаннан кейін фагоцитоз арқылы жұтып алып, өлтіре бастайды. Fc рецепторларына қатысты тағы бір процесс – антиденеге тәуелді жасушалық цитотоксикалық әсер (ADCC) деп аталады. ADCC кезінде табиғи өлтіруші (NK) жасушаларының бетіндегі FcγRIII рецепторлары NK жасушаларын антиденемен қапталған нысана жасушаларды өлтіру үшін цитотоксикалық молекулаларды олардың гранулаларынан шығаруға ынталандырады. FcεRI басқа функцияны атқарады. FcεRI – гранулоциттердегі Fc рецепторы, ол аллергиялық реакциялар мен паразиттік инфекциялардан қорғануға қатысады. Тиісті аллерген немесе паразит болғанда, гранулоциттің бетіндегі кемінде екі IgE молекуласы мен олардың Fc рецепторларының байланысуы жасушаның гранулаларынан алдын ала қалыптасқан медиаторларды жылдам шығаруға әкеледі. Рецепторлар жасуша ішіндегі сигналдарды иммунорецепторлық тирозинге негізделген белсендіру мотиві (ITAM) деп аталатын маңызды белсендіру мотиві арқылы жасайды. ITAM – рецептордың жасушалық құйрығында екі рет қатарынан кездесетін аминоқышқылдардың (YXXL) нақты тізбегі. ITAM-ның тирозин (Y) қалдығына Src киназалар отбасының мембранаға бекітілген ферменттерімен фосфат топтары қосылғанда, жасуша ішінде сигналды тарату тізбегі пайда болады. Бұл фосфорилдану реакциясы әдетте Fc рецепторының лигандтарымен өзара әрекеттесуінен кейін жүреді. FcγRIIA-ның жасушалық құйрығында ITAM бар, ал оның фосфорилдануы макрофагтарда фагоцитозды тудырады. FcγRI және FcγRIIIA-да ITAM жоқ, бірақ олар басқа белокпен өзара әрекеттесу арқылы фагоциттеріне белсендіру сигналын жібере алады. Бұл адаптерлік белок Fcγ суббірлігі деп аталады және FcγRIIA сияқты, ITAM-ге тән екі YXXL тізбегін қамтиды.
Ингибициялау
Тек бір YXXL мотивінің болуы жасушаларды белсендіруге жеткіліксіз және иммунорецепторлық тирозинге негізделген тежегіш мотив (ITIM) деп аталатын мотивті (I/VXXYXXL) көрсетеді. FcγRIIB1 және FcγRIIB2 ITIM тізбегіне ие және тежегіш Fc рецепторлары болып табылады; олар фагоцитозды қоздырмайды. Бұл рецепторлардың тежегіш әрекетін тирозин қалдықтарынан фосфат топтарын алып тастайтын ферменттер реттейді; SHP 1 және SHIP 1 фосфатазалары Fcγ рецепторларының сигнал беруін тежейді. Лигандтың FcγRIIB-ге байланысуы ITAM мотивінің тирозинінің фосфорилденуіне әкеледі. Бұл өзгеріс фосфатаза үшін байланыс орнын, SH2 тану доменін жасайды. ITAM белсендіру сигналдауының жойылуы Src отбасының тирозин протеинкиназаларының тежелуінен және мембраналық PIP3-тің гидролизінен туындайды, бұл FcγR, TCR, BCR және цитокин рецепторлары (мысалы, c-Kit) сияқты белсендіретін рецепторлардың одан әрі төменгі сигнал беруін үзеді. FcγRIIB-нің теріс сигнал беруі белсенді В-жасушаларын реттеу үшін маңызды. В-жасушаларының оң сигнал беруі сыртқы антигеннің беткі иммуноглобулинмен байланысуымен басталады. Дәл сол антигенге спецификалық антидене бөлінеді және ол кері байланыс арқылы теріс сигналды басады немесе күшейтеді. Бұл теріс сигнал FcγRIIB арқылы қамтамасыз етіледі. В-жасушаларын жою мутанттарын және доминантты теріс ферменттерді пайдалану эксперименттері теріс сигналдауда SH2 доменін қамтитын инозитол-5 фосфатазаның (SHIP) маңызды ролін анықтады. SHIP арқылы теріс сигнал беру Grb2 және Shc-мен SH2 домендік бәсекелестік арқылы Ras жолын тежейтін сияқты көрінеді және аллостериялық фермент активаторлары ретінде әрекет ететін немесе клеткадан тыс Ca2+ кіруін ынталандыратын жасушаішілік липид медиаторларын тұтынуды қамтиды.
Фагоциттерде
Белгілі бір антигенге немесе беткі құрамдасқа қатысты IgG молекулалары, патогенмен өздерінің Fab аймағы (антигенді байланыстыру фрагменті) арқылы байланысқанда, олардың Fc аймақтары фагоциттерге тікелей қол жеткізетіндей сыртқа қарай бағытталады. Фагоциттер осы Fc аймақтарын өздерінің Fc рецепторларымен байланыстырады.
NK жасушалары бойынша
NK жасушаларындағы Fc рецепторы патогенмен зарарланған мақсатты жасушаның бетіне байланысқан IgG-ні таниды және CD16 немесе FcγRIII деп аталады. FcγRIII-ті IgG-нің белсендіруі басқа иммундық жасушаларға сигнал беретін IFN γ сияқты цитокиндердің, сондай-ақ мақсатты жасушаға еніп, апоптозды іске қосып жасуша өлімін күшейтетін перфорин және гранзим сияқты цитотоксикалық медиаторлардың босатылуына себеп болады. Бұл процесс антиденеге тәуелді жасушалық цитотоксикалық әсер (ADCC) деп белгілі. NK жасушаларындағы FcγRIII мономерлік IgG-мен де (яғни антигенге байланыспаған IgG) байланыса алады. Мұндай жағдайда Fc рецепторы NK жасушасының активтілігін тежейді.
Маст клеткалары
IgE антиденелері аллергендердің антигендерімен байланысады. Аллергенге байланысқан IgE молекулалары маст жасушаларының бетіндегі Fcε рецепторларымен өзара әрекеттеседі. FcεRI-нің белсенділігінен кейін маст жасушаларының белсенденуі дегрануляция деп аталатын процеске алып келеді, осы процесте маст жасушасы цитоплазмалық гранулаларынан алдын ала қалыптасқан молекулаларды босатады; бұл гистамин, протеогликандар және серин протеазаларын қамтитын қосылыстардың қоспасы. Белсенді маст жасушалары липидтік медиаторларды (мысалы, простагландиндер, лейкотриендер және тромбоциттерді белсендіретін фактор) және цитокиндерді (мысалы, интерлейкин 1, интерлейкин 3, интерлейкин 4, интерлейкин 5, интерлейкин 6, интерлейкин 13, ісік некрозы факторы альфа, GM-CSF және бірнеше химиокиндер) синтездеп, шығарады. Бұл медиаторлар басқа лейкоциттерді тарту арқылы қабынуға себеп болады.
Эозинофилдер туралы
Шлистозома мансони сияқты ірі паразиттер фагоциттерге жұтылу үшін тым үлкен. Олардың макрофагтар мен маст жасушалары бөліп шығаратын заттарға төзімді, "тұмсық" деп аталатын сыртқы қабықшасы бар. Дегенмен, бұл паразиттер IgE-мен қапталып, эозинофильдердің бетіндегі FcεRII рецепторы арқылы танылуы мүмкін. Белсенді эозинофильдер негізгі негізгі ақуыз сияқты алдын ала дайындалған медиаторларды, сондай-ақ гельминттерге қарсы тұра алмайтын пероксидаза сияқты ферменттерді бөліп шығарады. FcεRII рецепторының гельминтке байланысқан IgE-нің Fc бөлігімен өзара әрекеттесуі эозинофилдің бұл молекулаларды ADCC кезіндегі NK жасушасының механизмына ұқсас жолмен босатуына себеп болады.
Т лимфоциттерде
CD4+ Т-жасушалары (жетілген Th-жасушалары) антиденелерді өндіретін В-жасушаларына көмек көрсетеді. Ауру патологиясында белсендірілген CD4+ T эффекторлық жасушаларының бірнеше кіші топтары байқалады. 1993 жылы Сандерс пен Линч қорытындылаған бұрынғы зерттеулер, CD4+ T-жасушалары арқылы иммундық жауаптарда FcR-дің маңызды рөлін көрсетті және жасуша бетіндегі FcR мен TCR арасында бірлескен сигнал беру кешенінің қалыптасуын ұсынды. Chauhan және оның әріптестері CD3 кешенімен бірге таңбаланған IC-лердің белсенді CD4+ T-жасушаларының бетінде орналасуын хабарлады, бұл FcR-лердің TCR кешенімен бірге болатынын көрсетеді. Бұл екі рецептордың да белсенді CD4+ T-жасушаларының мембранасында апикалды құрылымды құрайтыны байқалады, бұл рецепторлардың бүйірлік қозғалысын көрсетеді. FcR-лердің TCR және BCR кешенімен бірге миграциясы жасуша бетінде байқалады, ал T:B жасушаларының цитоконъюгаттары байланыс нүктесінде осы бірлестікті көрсетеді. Бұрынғы шолу бойынша, CD4+ T-жасушаларындағы FcR экспрессиясы әлі де ашық мәселе болып табылады. Бұл T-жасушалары FcR экспрессияламайды деген қазіргі парадигманы қалыптастырды және бұл нәтижелер ешқашан сынақтан өтпеді және тәжірибелік түрде тексерілген жоқ. Chauhan және оның әріптестері иммундық кешендердің (IC), FcR лигандының белсенді CD4+ T-жасушаларына байланысуын көрсетті. CD16a сигнализациясы Syk (pSyk) фосфорилирлеуі арқылы жүзеге асады. Қазіргі зерттеулер CD16a-ға ұқсас, адам CD4+ T-жасушаларының белсендірілуі кезінде CD32a экспрессиясының индукциялануын ұсынады. CD4+ T-жасушаларында CD32a экспрессиясы үш тәуелсіз зерттеуде, HIV-1 зерттеушілері тарапынан да ұсынылды. CD16a және CD32a экспрессиясы белсенді CD4+ T-жасушаларының кіші тобында расталды. CD16a – адам CD4+ T-жасушалары үшін жаңа костимуляторлық сигнал, ол аутоиммундық жағдайда CD28 қажеттілігін сәтті алмастырады. Аутоиммундық жағдайда CD4+ T-жасушалары толық белсенді болу үшін CD28 косигнализациясының қажеттілігін айналып өтеді. Иммундық гомеостаз үшін костимуляторлық және ингибиторлық сигналдар арасындағы тепе-теңдік қажет. Костимуляцияның артық болуы және/немесе коингибицияның жеткіліксіздігі толеранттылықтың бұзылуына және аутоиммунитетке әкеледі. CD16a-мен медиацияланған костимуляция белсенді CD4+ T-жасушаларында оң сигнал береді, ал FcγR экспрессиясы жоқ тыныш жасушаларда емес.