Интерферон тау: структура, функции и роль в ранней беременности у жвачных.
Interferon tau
Интерферон тау (IFNτ): роль в распознавании беременности у жвачных, иммуномодулирующие свойства и влияние на трофобласт. Гены IFNτ обнаружены только у парнокопытных.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Интерферон тау (IFNτ, IFNT) — это интерферон I типа, состоящий из одной цепи аминокислот. IFN τ был впервые обнаружен у жвачных в качестве сигнала материнского распознавания беременности и первоначально был назван овчим трофобластным белком 1 (oTP 1). Он выполняет множество физиологических функций в матке млекопитающих, а также обладает противовоспалительным эффектом, способствующим защите полуаллогенного трофобласта концепта от материнской иммунной системы. Гены IFN τ обнаружены только у жвачных, относящихся к отряду Artiodactyla, и идентифицированы многочисленные полиморфизмы и несколько вариантов IFN τ. Несмотря на то, что показано, что IFN τ не продуцируется у человека, клетки человека и мыши реагируют на его действие. IFN τ связывается с теми же IFN-рецепторами, что и IFN α, и индуцирует внутриклеточную передачу сигнала через STAT1, STAT2 и Tyk2, что приводит к продукции противовирусных и иммуномодулирующих цитокинов, включая IL-4, IL-6 и IL-10.
Interferon tau (IFNτ, IFNT) is a Type I interferon made of a single chain of amino acids. IFN τ was first discovered in ruminants as the signal for the maternal recognition of pregnancy and originally named ovine trophoblast protein 1 (oTP 1). It has many physiological functions in the mammalian uterus, and also has anti inflammatory effect that aids in the protection of the semi allogeneic conceptus trophectoderm from the maternal immune system. IFN τ genes have only been found in ruminants that belong to the Artidactyla order, and multiple polymorphisms and several variants of IFN τ have been identified. Although IFN τ has been shown not to be produced in humans, both human and mouse cells respond to its effects. IFN τ binds to the same IFN receptors as IFN α and induces intracellular signalling through STAT1, STAT2, and Tyk2. This leads to the production of antiviral and immunomodulatory cytokines, including IL 4, IL 6, and IL 10.
Структура
IFN τ состоит из 172 аминокислот, содержит два дисульфидных мостика (1–99, 29–139) и аминотерминальный пролин. Подобно другим интерферонам I типа, IFN τ связывается с рецептором интерферона альфа/бета (IFNAR). Его молекулярная масса варьируется от 19 до 24 кДа в зависимости от степени гликозилирования. Не все варианты IFN τ подвергаются гликозилированию. IFN τ крупного рогатого скота N-гликозилирован в положении ASN78, IFN τ коз представлен комбинацией негликозилированных и гликозилированных форм, а IFN τ овец не гликозилирован. Участок связывания с рецептором расположен в C-конце, биологически активный участок – в N-конце. По сравнению с другими интерферонами, IFN τ имеет около 75% гомологии с IFN ω, который широко распространен у млекопитающих. Однако анализ по Саузерну и данные секвенирования генома показали, что гены, кодирующие IFN τ, обнаруживаются только у жвачных животных. Исследования также демонстрируют 85% идентичности последовательности между человеческим трофобластным IFN в клетках трофобласта плаценты и IFN τ.
IFN τ consists of 172 amino acids with two disulfide bridges (1–99, 29–139) and amino terminal proline. Similar to other Type I interferons, IFN τ binds to the Interferon alpha/beta receptor (IFNAR). Its molecular weight is between 19 and 24 kDa, depending on glycosylation state. Not all variants of IFN τ are glycosylated. Bovine IFN τ is N glycosylated at ASN78, caprine IFN τ is a combination between nonglycosylated and glycosylated forms and ovine IFN τ is not glycosylated. Receptor binding site can be found at the C terminus, biologically active site is located at the N terminus. Compared to other interferons, IFN τ shares about 75% of its identity to IFN ω, which can be found quite commonly in mammals. However, Southern blot analysis and genome sequencing data proved that genes encoding IFN τ can be found only in ruminant species. Studies also show 85% sequence identity between human trophoblast IFN in placental trophoblast cells and IFN τ.
Функция и биологическая активность
IFN τ конститутивно секретируется трофобластами и клетками эндометрия во время беременности овец. Его секреция начинается примерно на десятый день и увеличивается между 13-м и 16-м днями, когда достигает пика, а затем прекращается после 24-го дня беременности. IFN τ необходим для поддержания уровня продукции прогестерона желтым телом, что обеспечивает материнское распознавание беременности, и вместе с прогестероном повышает экспрессию генов, ответственных за транспорт питательных веществ в просвет матки, факторов роста для гематопоэза и ангиогенеза, а также других молекул, критически важных для имплантации и плацентации. Он оказывает как эндокринное, так и паракринное воздействие, иммуномодулирующее влияние на различные типы клеток, включая нейтрофилы, а также антипролиферативное, антилютеолитическое и иммуносупрессивное воздействие на эндометрий. IFN τ связывается с клеточным мембранным рецептором IFNAR и индуцирует димеризацию его субъединиц, IFNAR1 и IFNAR2, что приводит к активации канонических и неканонических сигнальных путей. Канонический путь включает Janus-киназу, активатор транскрипции и регуляторный фактор интерферона (JAK STAT IRF). Это приводит к индукции классических интерферон-стимулированных генов (ISG). Неканонический сигнальный путь включает каскады митоген-активированной протеинкиназы (MAPK) и фосфатидилинозитол-3-киназы тимомы вирусного протоонкогена 1 (PI3K AKT1). IFN τ также может стимулировать экспрессию интерлейкинов IL-6 и IL-8. Однако механизм зависит не от STAT1, а от STAT3. Синтетический ген овечьего IFN τ был получен с использованием дрожжевой системы *Pichia pastoris*. Рекомбинантный IFN τ обладал теми же противовирусными, антилютеолитическими и иммуносупрессивными свойствами, что и нативный IFN τ. Поскольку эффекты IFN τ не ограничиваются жвачными животными и беременностью, он изучался на предмет его противовоспалительных свойств для лечения диабета. Мыши NOD, получавшие IFN τ перорально, внутрибрюшинно или подкожно, демонстрировали замедленное или даже подавленное развитие диабета. IFN τ способен ингибировать репликацию вируса иммунодефицита человека *in vitro* более эффективно, чем человеческий IFN α. Было обнаружено, что IFN τ снижает внутриклеточную РНК ВИЧ в макрофагах человека и ингибирует обратную транскрипцию вирусной РНК в провирусную ДНК. Из-за различий как в селективности отдельных N-концевых участков к рецепторам, так и в различной степени авидности рецепторов, IFN τ проявляет значительно меньшую цитотоксичность, чем IFN α. Однако IFN τ обладает высокой видовой специфичностью, что может привести к значительному снижению биологической активности при введении в другой вид.
IFN τ is constitutively secreted by trophoblast and endometrial cells during ovine pregnancy. Its secretion begins around tenth day and increases between days 13 and 16, when it reaches its peak, and then stopping after day 24 of pregnancy. IFN τ is essential to maintain the levels of progesterone production by the corpus luteum for the maternal recognition of pregnancy, and together with progesterone increases expression of genes for transport of nutrients into the uterine lumen, growth factors for hematopoiesis and angiogenesis and other molecules that are crucial for implantation and placentation. It has both endocrine and paracrine effects, immunomodulatory influence on several types of cells including neutrophils, and antiproliferative, antiluteolytic and immunosuppressive effects on the endometrium. IFN τ binds to IFNAR cell membrane receptor and induces dimerization of its subunits, IFNAR1 and IFNAR2, which leads to activation of canonical and noncanonical signaling pathways. The canonical pathway involves Janus kinase signal transducer and activator of transcription interferon regulatory factor (JAK STAT IRF) signaling. This leads to induction of classical interferon stimulated genes (ISGs). The noncanonical signaling pathway includes mitogen activated protein kinase (MAPK) and phosphatidylinositol 3 kinase thymoma viral proto onco gene 1 (PI3K AKT1) cascades. IFN τ can also stimulate expression of interleukins IL 6 and IL 8. However, the mechanism is not STAT1, but STAT3 dependent. Synthetic gene for ovine IFN τ was produced using Pichia pastoris yeast system. The recombinant IFN τ had the same antiviral, antiluteolytic and immunosuppressive properties as native IFN τ. Since the effects of IFN τ are not limited to ruminants and pregnancy, it has been studied for its anti inflammatory properties as a treatment for diabetes. NOD mice that were treated with IFN τ, which was administered either orally, intraperitoneally, or subcutaneously, have shown delayed or even inhibited development of diabetes. IFN τ is able to inhibit human immunodeficiency virus replication in vitro more effectively than human IFN α. It was observed that IFN τ decreased intracellular HIV RNA in human macrophages and inhibited reverse transcription of viral RNA into proviral DNA. Because of difference in both selectivity of individual N termini towards receptors and different degree of receptor avidity, IFN τ displays much less cytotoxicity than IFNT α. However, IFN τ has high species specificity which can cause a significant decrease in biological activity when administered to another species.