Rejestracja

Please leave these two fields as-is:
UWAGA: Prosimy o rozwiązanie prostego równania matematycznego!
zamknij

Zaloguj się

Zapomniałeś hasła?

Jeżeli nie pamiętasz swojego hasła, wyślemy Ci nowe - wystarczy skorzystać ze specjalnego formularza
Przypomnij mi hasło

Zarejestruj się
Napisano: 22 lutego 2015

Liczba komentarzy: 0
Receptory Toll-podobne oraz helikazy RNA, czyli „molekularne sensory” inwazji wirusowej

Na co dzień nikt z nas nie zdaje sobie sprawy, od jak wielu mechanizmów zachodzących w naszych komórkach zależy zdrowie całego organizmu. Oczywiście pokłony bić musimy naszemu niezawodnemu układowi immunologicznemu, dzięki któremu jesteśmy w stanie zwalczyć większość infekcji wirusowych i przeżyć bez większego szwanku zwykłe przeziębienie; lecz aby nasz system odpornościowy zadziałał jak należy, komórki mające kontakt z wirusem muszą w jakiś sposób „poinformować” o obecności intruza. Tym właśnie zajmują się receptory Toll-podobne typu 7/8 oraz 3 (Toll-like receptors, TLRs) oraz specyficzne helikazy RNA: RIG-1 (retinoic acid inducible gene 1) oraz MDA-5 (melanoma differentiation-associated gene 5), które choć działają niezależnie i nieco odmiennie to w efekcie dają ten sam wynik — organizm przygotowuje się na starcie z niepożądanym patogenem.

Te dwa sposoby rozpoznawania wirusowego materiału genetycznego już od kilku lat cieszą się dużym zainteresowaniem wśród naukowców — wykazano, że są wspólne dla wszystkich komórek eukariotycznych i rozróżniane są głównie poprzez subkomórkową lokalizację białek kluczowych dla tych mechanizmów. Receptory Toll-podobne typu 7/8 i 3 wchodzą w skład białek błony komórkowej i endosomalnej, natomiast helikazy RIG-1 oraz MDA-5 występują w przestrzeni cytoplazmatycznej. Białka te są odpowiedzialne za wykrywanie oraz wiązanie dwuniciowego RNA (double stranded RNA, dsRNA), co inicjuje kaskadę sygnałową prowadzącą do sekrecji szeregu cytokin prozapalnych, w tym interferonów (IFNs). Inicjowanie podobnej odpowiedzi immunologicznej nie oznacza jednak, że molekuły te działają identycznie — poszczególne receptory posiadają „ulubiony” wzór rozpoznawania patogenu wirusowego: RIG-1 preferencyjnie rozpoznaje krótkie (poniżej 1kb) dsRNA z grupą fosforanową na 5’ końcu, za to MDA-5 najczęściej wykrywa długie cząsteczki (1-5 kb). Synteza dsRNA w zakażonych komórkach jest konieczna do replikacji wirusów o materiale genetycznym w postaci pojedynczej nici kwasu rybonukleinowego (single stranded RNA, ssRNA), dzięki czemu takie wirusowe dsRNA może być rozpoznane przez komórkę jako obce. W istocie, stanowi ono jedno z ważniejszych wirusowych „wzorów” należących do grupy czynników określanych jako PAMPs (ang. patogen associated molecular patterns).

Badania nad konkretnymi wirusami wykazały, że białko RIG-1 jest odpowiedzialne za detekcję m.in. wirusa grypy, wirusa RS (ang. respiratory syncytial virus, RSV) oraz niektórych paramyksowirusów, a więc patogenów posiadających jednoniciowe RNA o ujemnej polarności — ss(-) RNA, natomiast MDA-5 uczestniczy w rozpoznaniu szeregu pikornawirusów — mikrobów, których materiał genetyczny stanowi jednoniciowe RNA o dodatniej polarności — ss(+) RNA. Pomimo tych różnic, obydwie helikazy przekazują sygnał w ten sam sposób – poprzez swoje domeny CARD (ang. caspase recruitment domains) do zlokalizowanego na zewnętrznej błonie mitochondrialnej białka MAVS (ang. mitochondria antiviral signaling protein), który następnie umożliwia aktywację kinaz TBK-1 (ang. TANK binding kinase 1) oraz kinazy IκB, prowadząc do zaktywowania czynników transkrypcyjnych IRF3 (ang. interferon regulatory factor 3) oraz NFκB (ang. nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells). Cała ta kaskada sygnału ma na celu pobudzenie komórek do wydzielania interferonów typu I (głównie α i β).

Receptory Toll-podobne, z kolei, rozpoznają zarówno dwuniciowe (TLR3), jak i jednoniciowe RNA (TLR7/8). Ich działanie uzależnione jest od kilku białek pośredniczących, wśród których najważniejsze są dwa adaptory: MyD88 (ang. myeloid differentiation primary response protein) oraz TRAF6 (ang. TNF receptor-associated factor 6), dzięki którym możliwe jest przekazanie sygnału do jądra komórkowego, w których zachodzi aktywacja czynnika transkrypcyjnego NFκB — kluczowego pośrednika w uruchomieniu transkrypcji genów szeregu prozapalnych białek.

Wszystkie te reakcje mają na celu rozwój procesu zapalenia, któremu jak wszyscy wiedzą zwykle towarzyszy ból, lokalny obrzęk i zaczerwienienie. Objawy te są wynikiem zmian zachodzących w naczyniach krwionośnych — rozszerzenie ścian powoduje uczucie gorąca, komórki śródbłonka wykazując ekspresję cząsteczek adhezyjnych promują wiązanie się leukocytów, które następnie migrują do przylegających tkanek, a zwiększenie przepuszczalności powoduje przeciek płynów i białek z krwi oraz ich akumulację, co powoduje uczucie bólu. To jednak dopiero początek zmian, jakich doświadczają nasze tkanki podczas infekcji wirusowej, a do całkowitego zwalczenia choroby potrzebne jest współgranie wielu typów komórek układu immunologicznego.

Receptory TLR3 i TLR7/8, jak również RNA-specyficzne helikazy RIG-1 i MDA-5 określane są mianem receptorów rozpoznających wzorzec — w skrócie PRRs (pattern recognition receptors) i stanowią pierwszą linię obrony przez rozprzestrzenianiem się infekcji wirusowej. Są one obecnie przedmiotem intensywnych badań mikrobiologów oraz immunologów, a przyszłe lata mogą przynieść nowe dane odnośnie ich interakcji z ludzkimi patogenami wirusowymi.

AM

Rozpoznanie PAMPs przez receptory TLR
Receptory Toll-podobne umożliwiają inicjację odpowiedzi immunologicznej podczas infekcji wirusowej Źródło: Nature Immunology 7, 127 - 128 (2006) doi:10.1038/ni0206-127
Piśmiennictwo:

Slater L., Bartlett NW., Haas JJ. et al.  Co-ordinated Role of TLR3, RIG-I and MDA5 in the Innate Response to Rhinovirus in Bronchial Epithelium. PLoS Pathog, 2010; 6, 11: e1001178.

Flür K., Allam R., Zecher D. et al. Viral RNA induces type I interferon-dependent cytokine release and cell death in mesangial cells via melanoma-differentiation-associated gene-5: Implications for viral infection-associated glomerulonephritis. Am J Pathol, 2009; 175, 5: 2014-2022.

Takeuchi O., Akira S. Innate immunity to virus infection. Immunol Rev, 2009; 227, 1: 75-86.

Schlee M., Barchet W., Hornung V. et al. Beyond double-stranded RNA-type I IFN induction by 3pRNA and other viral nucleic acids. Curr Top Microbiol Immunol. 2007; 316: 207-230.

Kawai T., Akira S. Antiviral signaling through pattern recognition receptors. J Biochem, 2007; 141, 2: 137-145.

Ishii KJ., Coban C., Kato H. et al.  A Toll-like receptor-independent antiviral response induced by double-stranded B-form DNA. Nat Immunol, 2006; 7, 1: 40-48.

image_pdfimage_print
Podziel się ze znajomymi
Skocz do formularza

Komentarze 0

Nikt jeszcze nie skomentował tego wpisu, napisz coś!
  1. Dodaj komentarz
    (wymagany)
    (wymagany)
    (wymagany)

    Pola oznaczone znaczkiem W są obowiązkowe. Musisz wypełnić wszystkie pola wymagane, aby dodać komentarz.
    Twój adres email, który podasz nie zostanie opublikowany z Twoim komentarzem.

    W treści komentarza dozwolone są tagi XHTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

do góry