Рецепторы опознавания паттерна

Рецепторы опознавания паттерна (Образ-распознающие рецепторы) — это белки, экспрессируемые на поверхности клеток иммунной системы и позволяющие идентифицировать молекулярные паттерны, специфичные для патогенов. Их также называют рецепторами опознавания патогенов. По сравнению с системой адаптивного иммунитета, такие рецепторы являются эволюционно более древними.

Опознаваемые молекулы

Рецепторы опознавания паттерна в ходе эволюции были отобраны по специфичности к бактериальному липополисахариду и гликопротеинам, содержащим остатки маннозы, а также к некоторым видам нуклеиновых кислот, пептидам (флагеллин, белок бактериального жгутика, бактериальные пептидогликаны), липотейхоевым кислотам, липопротеинам. Кроме того имеются рецепторы, опознающие сигналы клеточного стресса, например, мочевую кислоту.

Классификация рецепторов

Рецепторы опознавания паттерна классифицируют по специфичности к лиганду, функции, локализации и по происхождению в эволюции. По функции они делятся на два класса: сигнальные и эндоцитозные.

• Сигнальные рецепторы опознавания паттерна включают, например, толл-подобные рецепторы.
• Эндоцитозные рецепторы опознавания паттерна, например, маннозные рецепторы макрофагов, необходимы для прикрепления, поглощения и процессирования микроорганизмов фагоцитами независимо от внутриклеточной передачи регуляторного сигнала. Кроме патогенов они опознают также апоптозные клетки.

Мембранные рецепторы опознавания паттерна

Рецепторы-киназы

Впервые рецепторы опознавания паттерна были открыты у растений^[1]. Позже множество гомологичных рецепторов было обнаружено при анализе геномов растений (у риса 370, у Arabidopsis — 47). В отличие от рецепторов опознавания паттерна у животных, которые связывают внутриклеточные протеинкиназы с помощью адапторных белков, растительные рецепторы представляют собой один белок, состоящий из нескольких доменов, внеклеточного, опознающего патоген, внутриклеточного, обладающего киназной активностью, и трансмембранного, связывающего первые два.

Толл-подобные рецепторы

Основная статья: Толл-подобные рецепторы

Этот класс рецепторов опознает патогены вне клеток или в эндосомах^[2]. Они были впервые обнаружены у дрозофилы и индуцируют синтез и секрецию цитокинов, необходимых для активации иммунного ответа. В настоящее время толл-подобные рецепторы обнаружены у многих видов. У животных их насчитывают 11 (TLR1-TLR11). Взаимодействие толл-подобных рецепторов с лигандами приводит к индукции сигнальных путей NF-kB и МАР-киназы, которые, в свою очередь, индуцируют синтез и секрецию цитокинов и молекул, стимулирующих презентацию антигена^[3].

Цитоплазматические рецепторы опознавания паттерна

Nod-подобные рецепторы

Основная статья: Nod-подобные рецепторы

Nod-подобные рецепторы — это цитоплазматические белки с различными функциями. У млекопитающих их найдено около 20, и большинство из них подразделяют на два главных подсемейства: NOD и NALP. Кроме того, к этому семейству рецепторов относят трансактиватор главного комплекса гистосовместимости класса II и некоторые другие молекулы. Опознавая патоген внутри клетки, рецепторы олигомеризуются и образуют инфламмасому, активирующую ферменты протеолитической активации цитокинов, например, интерлейкина 1 бета. Рецепторы активируют также сигнальный путь NF-kB и синтез цитокинов^[4][5].

NODS

Известны два главных представителя: NOD1 и NOD2. Связывают два разных бактериальных пептидогликана^[6].

NALPS

Известно 14 белков (NALP1 — NALP14), которые активируются бактериальными пептидогликанами, ДНК, двухцепочечной РНК, парамиксовирусом и мочевой кислотой. Мутации некоторых из NALPS являются причиной наследственных аутоиммунных заболеваний.

Другие Nod-подобные рецепторы

Такие молекулы, как IPAF и NAIP5/Birc1e также индуцируют протеолитическую активацию цитокинов в ответ на появление сальмонеллы и легионеллы.

РНК хеликазы

Индуцируют антивирусный иммунный ответ после активации вирусной РНК. У млекопитающих это три молекулы: RIG-I, MDA5 и LGP2.

Секретируемые рецепторы опознавания паттерна

Многие рецепторы опознавания паттерна, например, рецепторы комплемента, коллектины и пентраксины, к которым, в частности, относится C-реактивный белок, не остаются в синтезирующей их клетке и попадают в сыворотку крови^[7]. Одним из важнейших коллектинов является лектин, связывающий маннозу; он опознает широкий спектр патогенов, в состав клеточной стенки которых входит манноза, и индуцирует лектиновый путь активации системы комплемента^[8].

Примечания

1. ↑ Song WY, Wang GL, Chen LL, Kim HS, Pi LY, Holsten T, Gardner J, Wang B, Zhai WX, Zhu LH, Fauquet C, Ronald P (December 1995). «A receptor kinase-like protein encoded by the rice disease resistance gene, Xa21». Science 270 (5243): 1804–6. PMID 8525370.
2. ↑ Beutler B, Jiang Z, Georgel P, Crozat K, Croker B, Rutschmann S, Du X, Hoebe K (2006). «Genetic analysis of host resistance: Toll-like receptor signaling and immunity at large». Annu. Rev. Immunol. 24: 353–89. DOI:10.1146/annurev.immunol.24.021605.090552. PMID 16551253.
3. ↑ Doyle SL, O'Neill LA (October 2006). «Toll-like receptors: from the discovery of NFkappaB to new insights into transcriptional regulations in innate immunity». Biochem. Pharmacol. 72 (9): 1102–13. DOI:10.1016/j.bcp.2006.07.010. PMID 16930560.
4. ↑ Ting JP, Williams KL (April 2005). «The CATERPILLER family: an ancient family of immune/apoptotic proteins». Clin. Immunol. 115 (1): 33–7. DOI:10.1016/j.clim.2005.02.007. PMID 15870018.
5. ↑ Inohara, Inohara, McDonald C, Nuñez G (2005). «NOD-LRR proteins: role in host-microbial interactions and inflammatory disease». Annu. Rev. Biochem. 74: 355–83. DOI:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133347. PMID 15952891.
6. ↑ Strober W, Murray PJ, Kitani A, Watanabe T (January 2006). «Signalling pathways and molecular interactions of NOD1 and NOD2». Nat. Rev. Immunol. 6 (1): 9–20. DOI:10.1038/nri1747. PMID 16493424.
7. ↑ Wang GL, Ruan DL, Song WY, Sideris S, Chen L, Pi LY, Zhang S, Zhang Z, Fauquet C, Gaut BS, Whalen MC, Ronald PC (May 1998). «Xa21D encodes a receptor-like molecule with a leucine-rich repeat domain that determines race-specific recognition and is subject to adaptive evolution». Plant Cell 10 (5): 765–79. PMID 9596635.
8. ↑ Dommett RM, Klein N, Turner MW (September 2006). «Mannose-binding lectin in innate immunity: past, present and future». Tissue Antigens 68 (3): 193–209. DOI:10.1111/j.1399-0039.2006.00649.x. PMID 16948640.