stringtranslate.com

Корецептор

Корецептор — это рецептор на поверхности клетки , который связывает сигнальную молекулу в дополнение к первичному рецептору, чтобы облегчить распознавание лиганда и инициировать биологические процессы, такие как проникновение патогена в клетку-хозяина.

Характеристики

Термин корецептор широко используется в литературе, посвященной передаче сигнала , процессу, посредством которого внешние стимулы регулируют внутреннее функционирование клеток. [1] Ключ к оптимальному функционированию клеток поддерживается за счет обладания определенными механизмами, которые могут выполнять задачи эффективно и действенно. В частности, процесс, посредством которого межмолекулярные реакции направляют и усиливают внеклеточные сигналы через поверхность клетки, был разработан для осуществления двух механизмов. Во-первых, рецепторы клеточной поверхности могут напрямую передавать сигналы, обладая как серином , так и треонином или просто серином в цитоплазматическом домене. Они также могут передавать сигналы через молекулы-адаптеры через свой цитоплазматический домен, которые связываются с сигнальными мотивами. Во-вторых, некоторые поверхностные рецепторы, лишенные цитоплазматического домена, могут передавать сигналы посредством связывания лиганда. Как только поверхностный рецептор связывает лиганд, он образует комплекс с соответствующим поверхностным рецептором для регулирования сигнализации. [2] Эти категории рецепторов клеточной поверхности широко известны как корецепторы. Корецепторы также называют вспомогательными рецепторами, особенно в области биомедицинских исследований и иммунологии. [1]

Корецепторы — это белки, которые поддерживают трехмерную структуру. Большие внеклеточные домены составляют приблизительно 76–100% рецептора. [2] Мотивы, которые составляют большие внеклеточные домены, участвуют в связывании лигандов и образовании комплексов. [3] Мотивы могут включать гликозаминогликаны , повторы EGF, остатки цистеина или домены ZP-1. [2] Разнообразие мотивов приводит к тому, что корецепторы способны взаимодействовать с двумя-девятью различными лигандами, которые сами по себе также могут взаимодействовать с рядом различных корецепторов. [2] Большинство корецепторов не имеют цитоплазматического домена и, как правило, закреплены на GPI, хотя было идентифицировано несколько рецепторов, которые содержат короткие цитоплазматические домены, которые не обладают внутренней киназной активностью. [2]

Локализация и функция

В зависимости от типа лиганда, с которым связывается корецептор, его местоположение и функция могут различаться. Различные лиганды включают интерлейкины , нейротрофические факторы , факторы роста фибробластов , трансформирующие факторы роста , факторы роста эндотелия сосудов и эпидермальные факторы роста . [3] Корецепторы, присутствующие в эмбриональной ткани, играют важную роль в формировании градиента морфогена или дифференцировке тканей. [2] Корецепторы, локализованные в эндотелиальных клетках, функционируют для усиления пролиферации и миграции клеток . [3] Благодаря такому разнообразию в отношении местоположения, корецепторы могут участвовать во многих различных клеточных активностях. Корецепторы были идентифицированы как участники каскадов клеточной сигнализации, эмбрионального развития, регуляции адгезии клеток, формирования градиента, пролиферации и миграции тканей. [2]

Некоторые классические примеры

семейство компакт-дисков

Семейство корецепторов CD представляет собой хорошо изученную группу внеклеточных рецепторов, обнаруженных в иммунологических клетках. [4] Семейство рецепторов CD обычно действует как корецепторы, что иллюстрируется классическим примером CD4 , действующего как корецептор для рецептора Т-клеток (TCR) для связывания главного комплекса гистосовместимости II (MHC-II). [5] Это связывание особенно хорошо изучено в Т-клетках, где оно служит для активации Т-клеток, находящихся в фазе покоя (или дремлющих), и для того, чтобы заставить активные циклические Т-клетки подвергнуться запрограммированной клеточной смерти . Бёме и др. продемонстрировали этот интересный двойной результат, блокируя связывание CD4 с MHC-II, что предотвратило реакцию запрограммированной клеточной смерти, которую обычно демонстрируют активные Т-клетки. [6] Рецептор CD4 состоит из четырех конкатемеризованных Ig-подобных доменов и прикреплен к клеточной мембране одним трансмембранным доменом . Рецепторы семейства CD обычно являются мономерами или димерами , хотя все они в основном являются внеклеточными белками. Рецептор CD4, в частности, взаимодействует с мышиным MHC-II, следуя модели «шар на палочке», где шарик Phe-43 вписывается в консервативные гидрофобные остатки доменов α2 и β2. [5] Во время связывания с MHC-II CD4 сохраняет независимую структуру и не образует никаких связей с рецептором TCR.

Члены семейства корецепторов CD имеют широкий спектр функций. Помимо участия в формировании комплекса с MHC-II с TCR для контроля судьбы Т-клеток, рецептор CD4 печально известен как первичный рецептор, с которым связывается гликопротеин оболочки ВИЧ GP120 . [6] Для сравнения, CD28 действует как «корецептор» (костимулирующий рецептор) для связывания MHC-II с TCR и CD4. CD28 увеличивает секрецию IL-2 из Т-клеток, если он участвует в начальной активации; однако блокировка CD28 не влияет на запрограммированную гибель клеток после активации Т-клетки. [6]

Семейство рецепторов CCR

Семейство рецепторов CCR представляет собой группу рецепторов, сопряженных с g-белком (GPCR), которые обычно действуют как хемокиновые рецепторы . Они в основном встречаются на иммунологических клетках, особенно на Т-клетках . [7] Рецепторы CCR также экспрессируются на нейрональных клетках, таких как дендриты и микроглия. [7] Возможно, самым известным и хорошо изученным из семейства CCR является CCR5 (и его почти гомолог CXCR4 ), который действует как основной корецептор для вирусной инфекции ВИЧ. [7] [8] Гликопротеин оболочки ВИЧ GP120 связывается с CD4 в качестве своего основного рецептора, затем CCR5 образует комплекс с CD4 и ВИЧ, позволяя вирусу проникнуть в клетку. CCR5 — не единственный член семейства CCR, который допускает инфицирование ВИЧ. Из-за общности структур, обнаруженных во всем семействе, CCR2b , CCR3 и CCR8 могут использоваться некоторыми штаммами ВИЧ в качестве корецепторов для облегчения инфицирования. CXCR4 очень похож на CCR5 по структуре. Хотя только некоторые штаммы ВИЧ могут использовать CCR2b, CCR3 и CCR8, все штаммы ВИЧ могут инфицировать через CCR5 и CXCR4. [7]

Известно, что CCR5 имеет сродство к макрофагальному воспалительному белку (MIP) и, как полагают, играет роль в воспалительных иммунологических реакциях. Основная роль этого рецептора изучена меньше, чем его роль в ВИЧ-инфекции, поскольку воспалительные реакции остаются плохо изученным аспектом иммунной системы. [7] [8] Сродство CCR5 к MIP делает его очень интересным для практических приложений, таких как тканевая инженерия , где предпринимаются попытки контролировать воспалительные и иммунологические реакции хозяина на уровне клеточной сигнализации. Сродство к MIP использовалось in vitro для предотвращения ВИЧ-инфекции посредством конкуренции лигандов; однако эти ингибиторы проникновения не сработали in vivo из-за высокоадаптивной природы ВИЧ и проблем токсичности. [7]

Клиническое значение

Из-за своей важности в передаче сигналов и регуляции клеток корецепторы были вовлечены в ряд заболеваний и расстройств. Мыши с нокаутом корецепторов часто неспособны развиваться, и такие нокауты обычно приводят к эмбриональной или перинатальной летальности. [2] В частности, в иммунологии термин «корецептор» часто описывает вторичный рецептор, используемый патогеном для получения доступа к клетке, или рецептор, который работает вместе с рецепторами Т-клеток, такими как CD4, CD8 или CD28, для связывания антигенов или регуляции активности Т-клеток каким-либо образом. [2]

Наследственные корецепторные аутосомные нарушения

Многие расстройства, связанные с корецепторами, возникают из-за мутаций в гене, кодирующем рецептор. LRP5 (белок 5, связанный с рецептором липопротеинов низкой плотности) действует как корецептор для семейства гликопротеинов Wnt, которые регулируют массу костей. Нарушения в работе этого корецептора приводят к снижению плотности и прочности костей, что способствует остеопорозу . [9]

Мутации потери функции в LRP5 были связаны с синдромом остеопороза-псевдоглиомы, семейной экссудативной витреоретинопатией, а специфическая миссенс-мутация в первой области β-пропеллера LRP5 может привести к аномально высокой плотности костной ткани или остеопетрозу . [2] Мутации в LRP1 также были обнаружены в случаях семейной болезни Альцгеймера [2]

Мутации потери функции в криптическом корецепторе могут привести к случайному расположению органов из-за дефектов развития лево-правой ориентации. [2]

Считается, что в некоторых случаях гигантизм вызван потерей функции корецептора глипикана 3. [2]

Рак

Молекула клеточной адгезии ракового эмбрионального антигена-1 (Caecam1) представляет собой иммуноглобулин-подобный корецептор, который способствует клеточной адгезии в эпителиальных, эндотелиальных и кроветворных клетках и играет жизненно важную роль в процессах васкуляризации и ангиогенеза , связывая фактор роста эндотелия сосудов (VEGF). [10]

Ангиогенез важен для эмбрионального развития, но он также является фундаментальным процессом роста опухоли. Удаление гена у мышей Caecam1-/- приводит к уменьшению аномальной васкуляризации, наблюдаемой при раке, и снижению выработки оксида азота, что предполагает терапевтическую возможность посредством нацеливания на этот ген. [10] Семейство корецепторов нейропилина опосредует связывание VEGF совместно с сигнальными рецепторами VEGFR1 / VEGFR2 и Plexin и, следовательно, также играет роль в развитии сосудов опухоли. [2]

CD109 действует как отрицательный регулятор рецептора фактора роста опухоли β ( TGF-β ). После связывания TGF-β рецептор интернализуется посредством эндоцитоза посредством действия CD109, которое снижает передачу сигнала в клетку. [11] В этом случае корецептор функционирует критическим регуляторным образом, чтобы уменьшить сигналы, которые предписывают клетке расти и мигрировать — отличительные признаки рака. [11] В сочетании с этим семейство корецепторов LRP также опосредует связывание TGF-β с различными мембранными рецепторами. [2]

Интерлейкины 1, 2 и 5 зависят от корецепторов интерлейкинов для связывания с первичными рецепторами интерлейкинов. [2]

Синдеканы 1 и 4 участвуют в развитии различных типов рака, включая рак шейки матки, молочной железы, легких и толстой кишки, а аномальные уровни экспрессии связаны с неблагоприятным прогнозом. [2]

ВИЧ

Для того чтобы заразить клетку, оболочечный гликопротеин GP120 вируса ВИЧ взаимодействует с CD4 (выступая в качестве первичного рецептора) и корецептором: либо CCR5 , либо CXCR4 . Это связывание приводит к слиянию мембран и последующей внутриклеточной сигнализации, которая облегчает вирусную инвазию. [12] Примерно в половине всех случаев ВИЧ вирусы, использующие корецептор CCR5, по-видимому, способствуют немедленному инфицированию и передаче, в то время как вирусы, использующие рецептор CXCR4, не проявляются до более поздней стадии иммунологически подавленного заболевания. [12] Вирус часто переключается с использования CCR5 на CXCR4 в ходе инфекции, что служит индикатором прогрессирования заболевания. [13] Последние данные свидетельствуют о том, что некоторые формы ВИЧ также используют большой рецептор интегрина a4b7 для повышения эффективности связывания в слизистых тканях. [13]

Гепатит С

Вирусу гепатита С для инфицирования требуется корецептор CD81 . Исследования показывают, что белок плотного соединения Claudin-1 (CLDN1) также может играть роль в проникновении HCV. [14] Аномалии семейства Claudin также распространены при гепатоцеллюлярной карциноме, которая может быть результатом инфицирования HPV . [14]

Блокада как метод лечения аутоиммунитета

Можно выполнить блокаду корецептора CD4, используя антитела , чтобы снизить активацию Т-клеток и противодействовать аутоиммунным расстройствам . [15] Эта блокада, по-видимому, вызывает «доминантный» эффект, то есть, будучи заблокированными, Т-клетки не восстанавливают свою способность становиться активными. Этот эффект затем распространяется на собственные Т-клетки, которые затем переключаются на регуляторный фенотип CD4+CD25+GITR+FoxP3+ T. [15]

Текущие направления исследований

В настоящее время двумя наиболее важными областями исследований корецепторов являются исследования, касающиеся ВИЧ и рака. Исследования ВИЧ в значительной степени сосредоточены на адаптации штаммов ВИЧ к различным корецепторам хозяина. Исследования рака в основном сосредоточены на усилении иммунного ответа на опухолевые клетки, в то время как некоторые исследования также включают изучение рецепторов, экспрессируемых самими раковыми клетками.

ВИЧ

Большинство исследований корецепторов на основе ВИЧ фокусируются на корецепторе CCR5. Большинство штаммов ВИЧ используют рецептор CCR5. [16] Штаммы ВИЧ-2 также могут использовать рецептор CXCR4 [17], хотя рецептор CCR5 является более предпочтительной мишенью из двух. Как корецепторы CCR5, так и корецепторы CXCR4 являются рецепторами, связанными с семью трансмембранными (7TM) G-белками . [18] Различные штаммы ВИЧ работают с различными корецепторами, хотя вирус может переключаться на использование других корецепторов. [16] Например, рецепторы R5X4 могут стать доминирующей мишенью корецепторов ВИЧ в основных штаммах. ВИЧ-1 и ВИЧ-2 могут использовать корецептор CCR8 . [17] Пересечение целей корецепторов для разных штаммов и способность штаммов переключаться со своего доминирующего корецептора могут препятствовать клиническому лечению ВИЧ. Такие методы лечения, как WR321 mAb, могут ингибировать некоторые штаммы CCR5 ВИЧ-1, предотвращая инфицирование клеток. [18] mAb вызывает высвобождение b-хемокинов, ингибирующих ВИЧ-1, предотвращая инфицирование других клеток.

Рак

Исследования корецепторов, основанные на раке, включают исследование корецепторов, активируемых факторами роста , таких как корецепторы трансформирующего фактора роста ( TGF-β ). Экспрессия корецептора эндоглина , который экспрессируется на поверхности опухолевых клеток, коррелирует с пластичностью клеток и развитием опухолей. [19] Другим корецептором TGF-β является CD8. [20] Хотя точный механизм до сих пор неизвестен, было показано, что корецепторы CD8 усиливают активацию Т-клеток и подавление иммунитета, опосредованное TGF-β. Было показано, что TGF-β влияет на пластичность клеток через интегрин и фокальную адгезионную киназу. [ 19] Корецепторы опухолевых клеток и их взаимодействие с Т-клетками обеспечивают важные соображения для иммунотерапии опухолей . Недавние исследования корецепторов для p75 , таких как корецептор сортилина, вовлекли сортилин в связь с нейротрофинами , типом фактора роста нервов. [21] Было обнаружено, что рецептор p75 и корецепторы влияют на агрессивность опухолей, в частности, через способность нейротрофинов спасать клетки от определенных форм клеточной смерти. [22] Сортилин, корецептор p75, был обнаружен в естественных клетках-киллерах , но только с низким уровнем рецептора нейротрофина. [23] Считается, что корецептор сортилина работает с гомологом нейротрофина, который также может заставлять нейротрофин изменять иммунный ответ.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Gomperts, BD.; Kramer, IM. Tatham, PER. (2002). Трансдукция сигнала. Academic Press. ISBN  0-12-289631-9 ISBN.
  2. ^ abcdefghijklmnopq Kirkbridge, KC, Ray, BN, Blobe, GC (2005). «Корецепторы клеточной поверхности: новые роли в передаче сигналов и заболеваниях человека». Trends Biochem. Sci. 30 (11): 611–21. doi :10.1016/j.tibs.2005.09.003. PMID  16185874.
  3. ^ abc Guo D, Jia Q. et al (1995). «Фактор роста эндотелиальных клеток сосудов способствует фосфорилированию тирозина медиаторов передачи сигнала, содержащих домены SH2, и ассоциации с пролиферацией эндотелиальных клеток». J Biol Chem 270 (12): 6729–6733.
  4. ^ Боббитт, KR, Джастимент, LB 2000. Регуляция передачи сигнала MHC класса II корецепторами В-клеток CD19 и CD22.
  5. ^ ab Wang, J., Meihers, R., Xiong, Y., Lui, J., Sakihama, T., Zhang, R., Joachimiak, A., Reinherz, EL 2001. Кристаллическая структура N-концевого двухдоменного фрагмента человеческого CD4, комплексированного с молекулой MHC класса II. Proc. Natl Acad Sci USA: Vol. 98, No. 19, pp. 10799-10804.
  6. ^ abc Boehme, SA, Zheng, L., Lenardo, MJ 1995. Анализ корецептора CD4 и активационно-индуцированных костимулирующих молекул в антиген-опосредованной гибели зрелых Т-лимфоцитов. Журнал иммунологии. 155:1703-1712.
  7. ^ abcdef Берсон, Дж. Ф., Домс, Р. В. 1998. Структурно-функциональные исследования корецепторов ВИЧ-1. Семинары по иммунологии, т. 10, стр. 237–248.
  8. ^ ab Bleul, CC, Wu, L., Hoxie, JA, Springer, TA, Mackay, CR 1996. Рецепторы ВИЧ CXCR4 и CCR5 по-разному экспрессируются и регулируются на человеческих Т-клетках. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 94, pp 1925–1930.
  9. ^ Sawakami, K., Robling, AG, Ai, M., Pitner, ND, Liu, D., Warden, SJ, Li, J., Maye, P., Rowe, DW, Duncan, RL, Warman, ML, Turner, CH (2006). «Wnt-корецептор LRP5 необходим для скелетной механотрансдукции, но не для анаболического ответа костей на лечение паратиреоидным гормоном». J. Biol. Chem. 281 (33): 23698–711. doi :10.1074/jbc.M601000200. PMID  16790443.
  10. ^ Аб Нувион, А. Л., Убаха, М., Леблан, С., Дэвис, ЕС, Ястроу, Х., Каммерер, Р., Бретон, В., Турбид, К., Эргун, С., Граттон, Дж. П., Бошемин , Н. (2010). «CEACAM1: ключевой регулятор проницаемости сосудов». Дж. Клеточная наука. 123 (24): 4221–30. дои : 10.1242/jcs.073635. ПМИД  21081647.
  11. ^ ab Bizet, AA, Liu, K., Tran-Khanh, N., Saksena, A., Vorstenbosch, J., Finnson, KW, Buschmann, MD, Philip, A. (2011). "The TGF-β co-receptor, CD109, promotes internization and decay of TGF-β receptors". Biochim. Biophys. Acta. Epub ahead of print published February 2011. doi :10.1016/j.bbamcr.2011.01.028. PMID  21295082.
  12. ^ ab Mariani, SA, Vicenzi, E., Poli, G. (2011). "Асимметричное использование и репликация корецептора ВИЧ-1 в Т-лимфоцитах CD4(+)". J. Transl. Med. 9 (1): S8. doi :10.1186/1479-5876-9-S1-S8. PMID  21284907.
  13. ^ ab Cicala, C., Arthos, J., Fauci, AS (2011). "Оболочка ВИЧ-1, интегрины и использование корецепторов при передаче ВИЧ через слизистую оболочку". J. Transl. Med. 9 (1): S2. doi :10.1186/1479-5876-9-S1-S2. PMID  21284901.
  14. ^ ab Evans, MJ, von Hahn, T., Tscherne, DM, Syder, AJ, Panis, M., Wölk, B., Hatziioannou, T., McKeating, JA, Bieniasz, PD , Rice, CM (2007). «Клаудин-1 — это корецептор вируса гепатита С, необходимый для позднего этапа проникновения». Nature. 446 (7137): 801–5. doi :10.1038/nature05654. PMID  17325668.
  15. ^ ab Waldmann, H., Adams, E., Cobbold, S. (2008). «Перепрограммирование иммунной системы: блокада корецепторов как парадигма для использования механизмов толерантности». Immunol. Rev. 223: 361–70. doi :10.1111/j.1600-065X.2008.00632.x. PMID  18613847.
  16. ^ ab Coetzer, M., Nedellec, R., Cilliers, T., Meyers, T., Morris, L., Mosier, DE (2011). Для переключения корецепторов в подтипе C ВИЧ-1 требуется экстремальная генетическая дивергенция. Журнал синдромов приобретенного иммунодефицита, 56, 9-15.
  17. ^ ab Каладо, М., Матосо, П., Сантос-Коста, К., Эспириту-Санто, М., Мачадо, Дж., Росадо, Л., Антунес, Ф., Мансинью, К., Лопес, М.М., Мальтес Ф., Сантос-Феррейра Миссури, Азеведо-Перейра ЖМ (2010). Использование корецепторов первичными изолятами ВИЧ-1 и ВИЧ-2: актуальность хемокинового рецептора CCR8 в качестве альтернативного корецептора. Вирусология, 408, 174–182.
  18. ^ ab Matyas, GR, Wieczorek, L., Bansal, D., Chenine, A., Sanders-Buell, E., Tovanabutra, S., Kim, JH, Polonis, V., Alving, CR (2010). Ингибирование инфекции ВИЧ-1 мононуклеарных клеток периферической крови моноклональным антителом, которое связывается с фосфоинозитидами и индуцирует секрецию бета-хемокинов. Biochemical and Biophysical Research Communications, 402, 808-812.
  19. ^ ab Пардали, Э. ван дер Шафт, DWJ, Верчинска, Э., Гортер, А., Хогендорн, PCW, Гриффиоен, AW, тен Дейке, П. (2011). Критическая роль эндоглина в пластичности опухолевых клеток саркомы Юинга и меланома. Онкоген, 30, 334–345.
  20. ^ Zloza, A., Jagoda, MC, Lyons, GE, Graves, MC, Kohlhapp, FJ, O'Sullivan, JA, Lacek, AT, Nishimura, MI, Guevara-Patino, JA (2011). Корецептор CD8 повышает восприимчивость Т-клеток CD8(+) к подавлению, опосредованному трансформирующим фактором роста бета (TGF-бета). Иммунотерапия рака, 60, 291-297.
  21. ^ Бартковска, К., Турлейски, К., Джавадян, Р.Л. (2010). Нейротрофины и их рецепторы в раннем развитии нервной системы млекопитающих. Acta Neurobiologiae Experimentalis (Варшава), 70, 454-467.
  22. ^ Bassili, M., Birman, E., Schor, NF, Saragovi, HU (2010). Дифференциальная роль рецепторов нейротрофинов Trk и p75 в развитии опухолей и химиорезистентности ex vivo и in vivo. Химиотерапия и фармакология рака, 65, 1047-1056.
  23. ^ Rogers, M., Bailey, S., Matusica, D., Nicholson, I., Muyderman, H., Pagadala, PC, Neet, KE, Zola, H., Macardle, P., Rush, RA (2010). ProNGF опосредует гибель естественных клеток-киллеров посредством активации комплекса p75NTR-сортилин. Журнал нейроиммунологии, 226, 93-103.