Убиквитин-независимый протеолиз основного белка миелина и его роль в развитии экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита (1105762), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Длина презентируемого пептида составляет 8-11аминокислотных остатков, что обусловлено пространственной структурой пептидсвязывающего домена молекул MHC I класса. В ЭПР присутствует специальнаяаминопептидаза, называемая ERAPP, которая укорачивает поступающие в ЭПР пептидыдо нужной длины; если для пептида сразу же не находится соответствующей емумолекулы MHC I – он разрушается этой пептидазой полностью [60]. Протеолиз пептидовв ЭПР имеет как минимум два отличия от протеолиза в цитозоле.
Во-первых, в ЭПРосуществляется подбор пептидов, структурно соответствующих молекулам MHC, то естьN-концевой экзопротеолиз заканчивается, как только образуется пептид нужной длины исвязывается с молекулой MHC, а в цитозоле вероятность своевременной остановкипротеолиза и получения пептида правильной длины меньше. Во-вторых, протеолиз впросвете ЭПР компенсирует некоторые эффекты, связанные с неодинаковым сродствомантигенных пептидов к ТАР. Известно, что наибольшим сродством к ТАР обладаютпептиды, имеющие в позиции 2 остаток пролина.
Поэтому отщепление N-конца послепроникновения пептида в просвет ЭПР снимает противоречие между селективностью ТАРи селективностью молекул MHC I [61]. На заключительном этапе сформировавшийсякомплекс пептид – молекула MHC I транспортируется через аппарат Гольджи кповерхности клетки [58].Рисунок 7.
Роль протеасомы в презентации антигена на MHC I. Адаптировано из [59].28Существует несколько различных ферментов, которые локализованы в цитозоле имогут осуществлять гидролиз пептида-предшественника до антигенного пептида:пуромицин-чувствительная аминопептидаза, трипептидил-пептидаза II, блеомицингидролаза, лейцил-аминопептидаза (IFNγ-индуцибельная) [62]. Трипептидил-пептидаза IIобладает как экзо-, так и эндопротеазной активностью, она расщепляет полипептиднуюцепь после остатков лизина.
Предполагают, что она может работать как совместно спротеасомой, отщепляя дополнительные аминокислоты с N-конца пептида, так инезависимо от нее, генерируя эпитопы, которые не могут быть получены в результатегидролиза протеасомой. Это подтверждается тем, что некоторые эпитопы эффективнопрезентируются даже при практически полном ингибировании протеасомы, однакоингибирование трипептидил-пептидазы II подавляет их презентацию [61, 63]. Другаяфункция локализованных в цитозоле пептидаз – деградация пептидов до аминокислот, таккакдалеко не всепептиды, полученные впрезентируются на молекулах MHCрезультатедействия протеасомы,(Рис.
8). Помимо упомянутых выше пептидаз,важную роль в этом процессе играет специальный фермент – тимет-олигопептидаза,расщепляющий внутренние пептидные связи в пептидах длиной 6-17 а.о.Так, длянаиболее эффективно презентирующихся эпитопов лишь одна белковая молекула из 100деградированных протеасомой служит источником пептида, образующего комплекс смолекулой MHC I; для менее эффективно презентирующихся эпитопов это соотношениесоставляет 1:10000 и выше [61].Молекулы МНС I класса по структуре представляют собой гликопротеины,состоящие из вариабельной тяжелой цепи длиной около 350 аминокислотных остатков иконстантной легкой цепи, известной также как 2-микроглобулин, около 100 а.о. длиной.MHC человека также называется «лейкоцитарный антиген человека» или HLA. 1 и 2доменытяжелойцепиформируютпептид-связывающуюбороздкуразмерамиприблизительно 1х2.5 нм.
Пептиды прочно связаны с молекулой МHC I, N и С-концыпептида сближены с аминокислотными остатками молекулы MHC и взаимодействуют сними. Кроме того, боковые группы некоторых аминокислот пептида взаимодействуют ссоответствующими аминокислотными остатками молекулы MHC I, образующимикарманы. Местоположение и форма карманов зависит от аллельной формы молекулы.Высокий полиморфизм генов MHC класса I обеспечивает различную пептиднуюспецифичность соответствующих белковых молекул.29Рисунок 8.
Процессинг антигена для презентации на MHC I. Адаптировано из [59].Существуют два типа протеолитических каскадов, базирующихся на убиквитинпротеасомной системе и вовлеченных в презентацию антигена. Конститутивныйпротеолитический каскад необходим для уничтожения и эффективной деградациикороткоживущих регуляторных, неправильно свернутых или потенциально токсичныхбелков до отдельных аминокислот. Эта конститутивная система контролирует гомеостазклеточных белков и работает с высокой эффективностью, поэтому только небольшаячасть полипептидов избегает воздействия аминопептидаз и презентируется на клеточнойповерхности.
Иммуно-адаптивный протеолитический каскад, компоненты которогоэкспрессируются в клетке при стимуляции интерфероном-гамма, нужен для генерациисоответствующих антигенных пептидов, что позволяет большему количеству пептидовизбежать деградации до аминокислот и презентироваться на молекулах MHC I класса. В30клетке два этих каскада существуют одновременно, но при иммунном ответе балансбыстро смещается в сторону иммунно-адаптивного каскада. Этот каскад включает в себяиммунопротеасому, регулятор PA28 и несколько интерферон-гамма-индуцибельныхаминопептидаз [19].Помимо иммуносубъединиц, фактора созревания протеасомы и PA28αβ, к IFNγиндуцибельнымкомпонентамиммунно-адаптивногокаскадаотносятсяIFNγ-индуцибельные TAP1 и TAP2, обуславливающие эффективный транспорт пептидов в ЭР[19], а также некоторые аминопептидазы: лейциновая аминопептидаза, локализованная вцитозоле, и ERAAP (ER-resident aminopeptidase), локализованная в ЭР и играющая одну изключевых ролей в процессинге антигенных пептидов [64].Описанные выше пути процессинга антигенов являются наиболее часто встречающимися, вместе с тем существуют и другие, менее распространенные.
На MHC-I могутпрезентироваться экзогенные антигены а на MHC-II – внутриклеточные антигены,отсутствующие во внеклеточной среде [65, 66].Рассеянный склерозОбщая характеристика заболеванияСреди заболеваний аутоиммунной природы особое место занимает рассеянныйсклероз – хроническое заболевание центральной нервной системы. РС характеризуетсяразрушением миелиновой оболочки нервных волокон в головном и спинном мозге, чтовызываетнарушениепроведениянервногоимпульса.РСявляетсянаиболеераспространенным демиелинизирующим заболеванием и развивается преимущественно умолодых людей в возрасте от 20 до 40 лет и при отсутствии адекватного лечения приводиткзначимымнарушениямневрологическихфункцийвплотьдоневозможностисамообслуживания. Поэтому РС находится на одном из первых мест среди причиннетрудоспособности и инвалидности в молодом возрасте.
Количество больных варьируетв среднем от 10 (Япония) до 150 (Северная Европа и Америка) на 100 000 человек.При рассеянном склерозе поражаются различные отделы ЦНС: чаще всего белоевещество вокруг желудочков мозга, в стволе мозга, в мозжечке и в шейном отделеспинного мозга. При этом формируются очаги демиелинизации ("бляшки"), которыеимеют характерную форму и локализацию. Размеры очагов, как правило, составляют 1-5мм, но иногда за счет слияния и отека они достигают 10 мм.Симптомы рассеянного склероза различны и зависят от того, какой именно участокЦНС подвергся поражению. У каждого больного имеется свой индивидуальный наборсимптомов, их особое сочетание. Наиболее частые симптомы – нарушение движений,31координации,чувствительности,зрения,тазовыхфункций,атакжеразличныенейропсихологические нарушения [67].Различают две формы рассеянного склероза: ремитирующий РС – наиболеераспространенная форма заболевания (85-90%), характеризующаяся чередованиемпроцессов де- и ремиелинизации с полным восстановлением пациента при ремиссии.Ремитирующий РС в большинстве случаев через некоторое время переходит во вторичнопрогрессирующий РС.
Подобное течение болезни приводит к необратимому повреждениюмиелиновой оболочки, все более усиливающемуся со временем. В 10-15% случаев послепервого клинического проявления заболевание сразу переходит в прогрессирующеетечение, так называемый первично прогрессирующий РС [68].Этиология РС до сих пор не определена, но установлено, что на его возникновение иразвитие влияет как генетическая предрасположенность, так и факторы окружающейсреды. Предрасположенность к развитию РС определяется генами главного комплексагистосовместимости HLA DR и DQ, а также некоторыми генами, кодирующимицитокиновые рецепторы, молекулы адгезии, и молекулы, участвующие в передачеклеточныхсигналов.Факторыокружающейсреды,повышающиевероятностьвозникновения рассеянного склероза, включают некоторые вирусные инфекции, курение,экологические характеристики зоны проживания и некоторые особенности питания [69].Начальной стадией развития РС является активация аутореактивных T- и B- клетокиммунной системы чужеродными микроорганизмами (по принципу молекулярноймимикрии), собственными белками или микробными суперантигенами.
После контакта сантигенами на АПК активированные CD4+ и CD8+ T-лимфоциты продуцируютразличные типы цитокинов. Развитие РС на клеточном уровне характеризуетсяинфильтрацией Т-клеток, активацией микроглии и притоком гемопоэтических моноцитовв ЦНС. Иммунный ответ в основном направлен против олигодендроцитов – миелинпродуцирующих клеток.Активированные лимфоциты, независимо от их специфичности, могу проникатьчерез гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), образуемый эндотелиальными клеткамисосудов головного и спинного мозга, астроцитами и периваскулярными клетками, чтоявляется важной составной частью пускового механизма аутоиммунных реакций в ЦНС.При развитии рассеянного склероза и ЕАЕ целостность ГЭБ нарушается, и он становитсяпроницаемым как для белков с различной молекулярной массой, так и для клеток [70].Наиболее значительные изменения в проницаемости ГЭБ наблюдаются в мозжечке,стволе головного мозга и спинном мозге, в то время как в коре головного мозга истриатуме ГЭБ остается практически неизменным по сравнению с нормой.32Трансмиграция клеток иммунной системы через ГЭБ – это сложный процесс, вкоторый вовлечено большое число поверхностных молекул сосудистого эпителия илимфоцитов, а также многие секретируемые белки.
Этот процесс включает в себянесколько стадий и основан на взаимодействии поверхностных молекул мигрирующейклетки с мембранными рецепторами эндотелиальных клеток [71]. Провоспалительныецитокины IFNγ, TNFα и IL-1 стимулируют экспрессию на эндотелиальных клетках в ЦНСбелков адгезии, таких как молекулы адгезии сосудистых клеток (VCAM-1), молекулымежклеточной адгезии (ICAM-1), Е-селектинов и MHC II. Активированные T-клеткисвязываются с молекулами адгезии и проникают в ЦНС. Кроме того, провоспалительныецитокинымогутменятьструктуруГЭБ,модифицируяорганизациюплотныхмежклеточных контактов между эндотелиальными клетками. Кроме того, в стимуляциимиграции Т-лимфоцитов в ЦНС при РС важную роль играют хемокины, такие как IP-10 иRANTES [72]. Проникновение клеток иммунной системы в ЦНС сопровождаетсяразрушением коллагена типа IV, являющегося основой внеклеточного матрикса, поддействием матриксных металлопротеиназ, в особенности MMP-2 и MMP-9 [73].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
