Диссертация (Анализ экспрессии и функциональной активности Toll-подобных рецепторов у больных бронхиальной астмой), страница 3

Впоследствии стало известно, что этибелки вовлечены в иммунный ответ у млекопитающих. На сегодняшний день учеловека найдено и описано 10 типов TLR и 13 типов TLR у мышей, причѐмTLR10 описан только для человека, а TLR11-13 – только для мышей [113].14TLR в основном экспрессируются на клетках фагоцитарного ряда(моноцитах или нейтрофилах) и негемопоэтических клетках (например, наэпителиальных клетках). TLR играют ключевую роль в индукции первичнойиммунной реакции в ответ на попадание патогенных микроорганизмов (вирусов,бактерий, грибов, дрожжей) [216].ВсеTLRпредставляютсобойтрансмембранныегликопротеиновыерецепторы с молекулярной массой от 90 до 150 кДА.

У TLR выделяютвнеклеточный участок, богатый повторами лейцина (LRR – leucine rich repeats) ицитоплазматический домен (гомолог цитоплазматического домена IL-1). LLRдомен формируется -цепями и -спиралями, соединенными петлями, вместеформирующими подковообразную структуру. Третичная структура LLR-доменаопределяет специфичность связывания TLR с определенными лигандами (таблица1). Внеклеточный домен также принимает участие в образовании гетеродимеров,например, TLR1/TLR2 [25].Цитоплазматическая часть (C-конец) TLR представлена TIR-доменом (отангл. Toll/IL-1 receptor and resistance domain). TIR-домен представляет собой βскладчатыйслой(вцентре),окруженныйпятьюα-спиралями.Принеобходимости он может связаться с адапторным белком и запустить каскадреакций, обеспечивающих передачу сигнала внутрь клетки.Таблица 1. Примеры экзогенных и эндогенных лигандов Toll-подобныхрецепторов.ЧленАктиваторы и лигандысемействаБактерии:TLR1триацетилированныеИсточниклитературы[133, 148]липопептиды, модулинСинтетический лиганд: Pam3Cys-Ser(Lys)4TLR2Бактерии: пептидогликан, липопротеин,липопептиды,атипичные[14, 81, 133, 200]15липополисахариды,липотейхоеваякислота, фенол-растворимый модулин,липоарабиноманнанГрибы: зимозанПростейшие: tGPI-mutinВирусы:гликолипиды,гемагглютинина,белокоболочечныебелкивируса кори, ЦМВ, вируса простогогерпеса I типаЭндогенныелиганды:гиалуроноваякислота,HSP60,радикалыкислорода, некротические клеткиВирусы: двухцепочечная РНК (вирусы)TLR3[139, 211]мРНК (хозяин) poly I:C (синтетическаядвухцепочечная РНК)Бактерии:липополисахариды,липотейхоевая кислота249]Грибы: маннан, глюкуроноксиломаннанПростейшие:Глико-инозитол-фософолипидыВирусы: гликоинозитол фосфолипидыTLR4белковая оболочка вирусов, F-протеинЭндогенные: белки теплового шока 60 и70, полисахаридные фрагменты гепаринасульфата,гиалуроноваякислота,фибриноген, фибронектинПрочие:таксол,дитерпен,частицыдизельных выхлопных газов, экстрактдомашней пыли[14,133,200,16TLR5TLR6Бактерии: флагеллин[190]Бактерии:[190]диацетилированныелипопептиды,модулин,растворимыйтуберкулезный факторВирусы: одноцепочечная РНКTLR7[139]Синтетическиеаналоги:имидазохинолин(синтетическийантивирусныйпрепарат)локсорибин(аналог гуанозина)Вирусы: одноцепочечная РНКTLR8[133]Синтетическиеаналоги:имидазохинолин(синтетическийантивирусныйпрепарат)локсорибин(аналог гуанозина)Бактерии,простейшие,вирусы:[14, 21]неметилированная ДНКПростейшие: гемозоинTLR9Эндогенные:комплекс хроматина ииммуноглобулинаG,двухцепочечнаяДНКПрочие: Экстракт домашней пылиTLR10 Неизвестны[14]Бактерии: неизвестноTLR11 Простейшие:[23]профилин-подобныемолекулыTLR12 Бактерии: профилин[14]TLR13 Неизвестны[14]Между LRR- и TIR-доменами расположен короткий трансмембранныйучасток.НацитоплазматическоймембранелокализуютсяTLR,которые17распознают поверхностные паттерны грибов, бактерий и простейших.

К нимотносятся: TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6 и TLR11. TLR, распознающиенуклеиновые кислоты (TLR3, TLR7, TLR8, TLR9), расположены внутри клетки,на мембранах эндосом или лизосом [237]. Схема строения TLR представлена нарисунке 1.Рисунок 1. Схема строения Toll-подобных рецепторов (модифицировано изGoodsell D.S., 2011) [67]В настоящее время накапливаются данные о том, что дефекты на уровнеэкспрессии TLR, распознания лигандов, передачи сигнала, функциональнойактивности и полиморфизмы генов этих рецепторов играют важную роль впатогенезеразличныхзаболеваний(атеросклероза,инфарктамиокарда,бронхиальной астмы и др.) [33].1.1.1 Характеристика и функции Toll-подобного рецептора 2TLR2 (CD282) был впервые описан в 1998 году, как рецептор врожденногоиммунитета, вовлеченный в распознавание PAMP, характерных для бактерий,вирусов, паразитов и грибов.

Ген данного рецептора локализован на длинномплече 4 хромосомы (4q31.3-32). TLR2, как и TLR1, 6, 10 является членомсемейства TLR1. TLR2 экспрессируется АПК, такими как макрофаги, моноциты,дендритные клетки. Известно также, что TLR2 широко представлен наактивированных B-лимфоцитах в зародышевых центрах лимфатических узлов[122].18КлигандамTLR2относятлипопептидыбактерий, пептидогликанилипотейхоевую кислоту грамположительных бактерий, липоарабиноманнанмикобактерий, зимозан грибов и др.

Также известно, в качестве лиганда для TLR2может выступать ЛПС из Leptospira interrogans, Porphyromonas gingivalis иHelicobacter pylori [25]. Данные липополисахариды, в отличие от ЛПСграмотрицательных бактерий, отличаются количеством ацильных цепей в липидеА. Также TLR2 распознает эндогенные лиганды, так называемые «сигналыопасности» или DAMP. Например, β-дефенсин-3, фрагменты гиалуроновойкислоты, белки теплового шока.Особенностью TLR2 является его способность образовывать гетеродимеры сTLR1 и TLR6. Связывание триацилированных липопептидов грамотрицательныхбактерий и микоплазмы с гетеродимером TLR1-TLR2 приводит к активациидендритных клеток, NK-клеток, тучных клеток, B-лимфоцитов и кератиноцитов.TLR2-TLR6 гетеродимер распознает диацилированные липопептиды граммпозитивных бактерий [155].

TLR2 образует гетеродимеры с его корецепторами,что увеличивает разнообразие распознаваемых молекул. Активация TLR2лигандами может происходить при помощи вспомогательных молекул и корецепторов. К примеру, при распознавании диацилированных липопептидовпроисходит связывание с молекулой CD36, которая переносит лиганд надополнительную молекулу CD14, которая, в свою очередь, загружает лиганд нагетеродимеры TLR2 / TLR6 (FSL-1, MALP-2, LTA) или на гетеродимеры TLR2 /TLR1 (липоманнан) [92]. Доставка лигандов осуществляется в липидных рафтах,где заякорены CD14 и CD36. В дальнейшем может происходить интернализациярецепторов в аппарат Гольджи. Участие CD14 и CD36 в активации TLR2необязательно, роль этих молекул заключается в усилении сигнализации,снижении порога концентрации лиганда, необходимой для активации рецептора[155].191.1.2 Характеристика и функции Toll-подобного рецептора 4TLR4 (СD284) впервые был охарактеризован у млекопитающих в 1998 году.Он локализован на коротком плече 9 хромосомы (9q32-33).

TLR4 экспрессируетсяна моноцитах, макрофагах, нейтрофилах, плазмоцитоидных ДК, тучных клетках.TLR4экспрессируетсянетолькоклеткамииммуннойсистемы,ногладкомышечными клетками, фибробластами сосудов, кардиомиоцитами, а такжеэпителиальными клетками кишечника и дыхательных путей [25].TLR4 вовлечен в распознавание белков слияния некоторых вирусов,вызывающихреспираторныеинфекции,оболочечныхбелковвызывающего рак молочной железы у мышей, пневмолизинавируса,Streptococcuspneumoniae, а также цитостатика растительного происхождения paclitaxel.

Однакоосновным лигандом TLR4 является ЛПС грамотрицательных бактерий. ЛПСпредставляет собой семейство амфипатических макромолекул, состоящих изгидрофобного липида А, олигосахарида и дистальных цепей полисахарида [2].Контакт с лигандами TLR4 (особенно с ЛПС), приводит к увеличению экспрессииданного рецептора на клетках.В отличие от большинства TLR (в том числе, TLR2) TLR4 дляполноценного функционирования требуется наличие корецептора MD2 (myeloiddifferentiation protein 2). MD2 относится к семейству липид-связывающих белков,имеет β-складчатую структуру, включающую в себя гидрофобное ядро.

Такимобразом формируется гидрофобный карман с крупной площадью поверхности длясвязывания лигандов. Структурный анализ показал, что после освобождения изсоставаклеточнойстенкибактерий,ЛПСформируеткомплексслипополисахарид-связывающим белком LBP (LPS-binding protein) [37]. LBPобладает высоким сродством к CD14, и этот комплекс связывается с гидрофобнойповерхностью MD2. Происходит димеризация двух соседних рецепторов спривлечением их положительно заряженных фосфатных групп, что переводитрецептор в активное функциональное состояние [37].201.1.3 Сигнальные пути TLR2 и TLR4Активация клетки через TLR связана с пятью различными адаптернымибелками: MyD88 (Myeloid differentiation primary response gene 88), TRIF (TIRdomain-containing adaptor inducing interferon-beta), TIRAP / MAL (toll-interleukin 1receptor (TIR) domain containing adaptor protein/ MyD88 adapter-like) или TRAM(TIR domain-containing adaptor molecule 1) и SARM [100].Классический путь трансдукции сигнала внутрь клетки для TLR – черезMyD88-белок (рис.

2).Рисунок 2. Сигнальные пути, активируемые при связываниилигандов с TLR2 и TLR4 (модифицировано из Akira S., 2009) [8]Молекула MyD88 состоит из трех доменов, и С-конец представлен TIRдоменом, который взаимодействует с TIR–доменом TLR. N-конец формирует21«домен смерти» DD (death domain), с помощью которого MyD88 связывает DDсерин-треониновую IL-1 рецептор-связанную киназу (interleukin-1 receptorassociated kinase, IRAК) и активирует еѐ. В дальнейшем происходит связывание сTRAF6 (TNF receptor associated factor). Рекрутинг TRAF6 приводит к запускукиназного каскада, включающего IKK, TAK1 и TAB2 в результате чегоактивируются молекул семейства MAPK и деградируют NF-κB-ингибирующиебелки (IκB) [125].

В дальнейшем свободный транскрипционный фактор NF-κBпереноситсявядроиобеспечиваеттранскрипциюгеновпро-ипротивовоспалительных цитокинов, NO-синтазы, катионных противомикробныхпептидов и пр. В качестве адапторного белка в MyD88-зависимом пути такжеможет выступать Mal/TIRAP [91].В случае MyD88-независимого пути передачи сигнала в качествеадапторного белка выступает TRIF. Альтернативный способ передачи сигналахарактерен для TLR3 и TLR4. TRIF взаимодействует с TRAF6 и TRAF3.