Кіріспе
Адамдағы ақуызды кодтайтын ген IRAK 4 (интерлейкин 1 рецепторымен байланысты киназа 4) – IRAK отбасындағы, Toll-тәрізді рецепторлардан туа біткен иммундық жауаптарды жіберуге қатысатын ақуыз киназа. Ол сондай-ақ Т-жасуша рецепторларынан сигнал беруді қолдайды. IRAK4 құрамында IRAK1, IRAK2, IRAKM және Pelle домендерімен ұқсас домендік құрылымдар бар. IRAK4, IRAK1, IRAK2 және IRAKM-ге қарағанда ерекше, себебі ол басқа IRAK-тардан бұрын жұмыс істейді, бірақ бұл қасиеті бойынша Пеллеге көбірек ұқсайды. IRAK4-тің маңызды клиникалық қолданыстары бар. IRAK 4 жоқ жануарлар вирустар мен бактерияларға көбірек сезімтал, бірақ LPS-ке толығымен төзімді.
IRAK 4 (interleukin 1 receptor associated kinase 4), in the IRAK family, is a protein kinase involved in signaling innate immune responses from Toll like receptors. It also supports signaling from T cell receptors. IRAK4 contains domain structures which are similar to those of IRAK1, IRAK2, IRAKM and Pelle. IRAK4 is unique compared to IRAK1, IRAK2 and IRAKM in that it functions upstream of the other IRAKs, but is more similar to Pelle in this trait. IRAK4 has important clinical applications. Animals without IRAK 4 are more susceptible to viruses and bacteria but completely resistant to LPS challenge.
Тарих
IL-1 рецепторларымен байланысты алғашқы киназа (IRAK) 1994 жылы егешкілердің Т-көмекші клеткаларының D10N және EL 4 желілерімен жүргізілген тәжірибелерде анықталды. Екі жыл өткен соң, осы киназалар отбасының алғашқы эксперименттік мүшесі – IRAK1 клондалды. 2002 жылы Ұлттық биотехнологиялық ақпарат орталығында IRAK отбасының жаңа мүшелерін анықтау мақсатында деректер базасын іздеу кезінде IRAK1-мен маңызды гомологияны бөлісетін пептидті кодтайтын адамның cDNA тізбегі табылды. Бұл cDNA тізбегінде IRAK1-мен салыстырғанда 5 аминқышқылының алмасуы болды және ол IRAK4 деп аталды. IRAK4 – Drosophila melanogaster-де табылған Pelle генінің сүтқоректілердегі гомологы екені және NF κB-ны белсендіру үшін оның киназалық активтілігі қажет екені ұсынылды. Ли және авторлар тобы оның басқа IRAK-тардан жоғары орналасқан және IRAK1 киназасы ретіндегі функциясы арқылы фосфорилдеу тізбегін тудыруы мүмкін екенін де ұсынды.
Белоктың құрылымы
IRAK4 – 460 аминқышқылынан тұратын, треонин/серин протеинкиназасы, оның құрамында кинез домені де, өлім домені де бар. IRAK4-тің N-терминалында IRAK4-ке ғана тән, тіпті IRAK отбасының өзінде де кездеспейтін, жиырма аминқышқылынан тұратын қосымша бөлік бар. Екі бөлігінің қосылған жерінде тирозин қақпашысымен жабылған АТФ байланысу орны орналасқан. Тирозиннің қақпашы ретінде жұмыс істеуі IRAK кинезалар отбасына тән деп саналады. Активациялық циклдың аутофосфорилирлеу құрылымы анықталды, онда бір мономердің Thr345 активациялық циклы кристалдағы (PDB: 4U9A, 4U97) екінші мономердің белсенді орнында орналасқан.
Функциясы, механизмі, сигнализация жолы
Интерлейкин 1 рецепторының (Il 1R) мүшелері және Toll-тәрізді рецепторлар суперотбасы, интерлейкин 1 рецепторымен байланысты киназа (IRAK) кешенін TIR-ді құрайтын адаптерлік молекулалар арқылы тартып әкелетін, интрацитоплазмалық Toll IL 1 рецепторының (TIR) доменін бөліседі. TIR IRAK сигналдық жолы белгілі бір бактерияларға қарсы қорғаныш иммунитеті үшін өте маңызды болып көрінеді, бірақ көптеген басқа микроорганизмдерге қарсы артық. IRAK4 сүтқоректілердің IRAK отбасындағы «бас IRAK» саналады, себебі ол IL 1/TLR сигналдық жолының жұмыс істеуі үшін қажетті жалғыз компонент болып табылады. Осы жолдардың бірі стимуляцияланғанда, жасуша қабынуға ықпалдасатын сигналдар шығарып, туа пайда болған иммундық әрекеттерді іске қосады. IRAK4-тің жоғалуы немесе оның ішкі киназалық белсенділігі осы жолдар арқылы сигнал беруді толығымен тоқтатуы мүмкін. IRAK4 Toll/Interleukin 1 рецепторлары суперотбасына жататын жасушалық рецепторлардың стимуляциясымен сигнал трандукция жолдарына қатысады. Toll-тәрізді рецепторлар (TLR) патогенмен байланысты молекулалық үлгілерді (PAMPS) тану арқылы стимуляцияланады, ал IL 1R отбасының мүшелері цитокиндер арқылы стимуляцияланады. Екеуі де иммундық жауапта маңызды рөл атқарады. Лиганд байланысы клеткаішілік доменнің конформациялық өзгерісіне алып келеді, бұл іргетас белоктарды тартуға мүмкіндік береді. Осы белоктардың бірі – MyD88, өзінің өлім домендерін IRAK4-ті тарту, бағыттау және белсендіру үшін пайдаланады. Содан кейін IRAK2 фосфорилирленеді және IRAK4 және MyD88-мен бірігіп, миддосома кешенін құрайды, ол одан әрі фосфорилирлейді және IRAK1-ді тартады. Осы сигналдық жолдардың барлығындағы негізгі рөлді IRAK4 киназасы атқарады. Нәтижелер IRAK4-тің жануардың IL 1-ге жауабындағы маңызды компонент екенін көрсетеді. Бұл киназа жетіспейтін жануарлардың вирустық және бактериялық шабуылшыларды тану қабілеті болмаған және олар липополисахаридтің (LPS) өлімге әкелетін дозаларына толығымен төзімді болған.
Меланома
IRAK4 генінің тағы бір қызықты қолданылуы адамның меланомамен ауыратын науқастарына қатысты зерттеуде табылды. Бұл зерттеуде меланин жасушаларының ісігі бар науқастарда IRAK4-тің фосфорилирлену деңгейінің жоғарылағаны анықталды. Егешқұйрықтарда IRAK4 siRNA-мен тежеу клетканың бағдарланған өлімін (PCD) арттырып, ісіктің өсуін баяулатты.
Өкпе безінің қатерлі ісігі
Егешқұйрықтар моделінде IRAK4 енгізу қабыну сигналдауын төмендетті, одан кейін Т-жасушалары ісіктерге шабуылдай бастады және иммунотерапияның тиімділігі артты.
Дәрілік мақсат
IRAK4-ке қатысты дәрілік ем немесе оның жойылуы туралы жиі айтылатын алаңдаушылық – IRAK4 TLR сигналдау жолында өте орталық рөл атқаратындығын ескерсек, оның жоқтығы шыдай алмайтын жағымсыз әсерлерге алып келуі мүмкін. Осы зерттеу саласындағы келесі қадам – қауіпсіз IRAK4 ингибиторларын жасау. IRAK4-тің бірнеше потенциалды ингибиторларын әзірлеуде шамалы прогресс тіркелді, олардың әрекет ету механизмі тирозин есігі арқылы АТФ байланыс орнын бұғаттауға негізделген. Барлық потенциалды препараттар клиникаға дейінгі дамудың бастапқы кезеңдерінде қалып отыр. IRAK4 ингибиторының клиникалық сынақтарының алғашқы кезеңдері 2019 жылға дейін басталған. Сонымен қатар, IRAK4 протеин деградаторлары да жақында клиникалық сынақтарға енді, оның ішінде Kymera Therapeutics компаниясының сынағы ерекше аталады.