Изображение связывания корецептора CD4 с неполиморфной областью MHC (главный комплекс гистосовместимости).
В молекулярной биологии CD4 ( кластер дифференциации 4) представляет собой гликопротеин , который служит корецептором для рецептора Т-клеток (TCR). CD4 обнаруживается на поверхности иммунных клеток, таких как Т-хелперы , моноциты , макрофаги и дендритные клетки . Он был открыт в конце 1970-х годов и первоначально был известен как leu-3 и T4 (по имени моноклонального антитела OKT4 , которое с ним прореагировало), а затем в 1984 году получил название CD4. [5] У людей белок CD4 кодируется геном CD4 . . [6] [7]
CD4+ Т-хелперные клетки — это лейкоциты , которые являются важной частью иммунной системы человека. Их часто называют клетками CD4, Т-хелперами или клетками Т4. Их называют клетками-помощниками, потому что одна из их основных функций — посылать сигналы другим типам иммунных клеток, включая клетки-киллеры CD8 , которые затем уничтожают инфекционную частицу. Если клетки CD4 истощаются, например, при нелеченной ВИЧ-инфекции или после подавления иммунитета перед трансплантацией, организм остается уязвимым для широкого спектра инфекций, с которыми в противном случае он мог бы бороться.
Как и многие рецепторы/маркеры клеточной поверхности, CD4 является членом суперсемейства иммуноглобулинов .
Он имеет четыре домена иммуноглобулина (от D1 до D4 ) , которые расположены на внеклеточной поверхности клетки:
D1 и D3 напоминают вариабельные домены иммуноглобулина (IgV ) .
D2 и D4 напоминают константные домены иммуноглобулина (IgC ) .
Вариабельный домен иммуноглобулина (IgV) D 1 представляет собой иммуноглобулиноподобную β-сэндвич-складку с семью β-нитями в 2 β-листах в топологии греческого ключа . [8]
CD4 взаимодействует с β2 - доменом молекул MHC класса II через свой домен D1 . Таким образом , Т-клетки, демонстрирующие молекулы CD4 (а не CD8 ) на своей поверхности, специфичны к антигенам, представленным MHC II, а не MHC класса I (они ограничены MHC класса II ). Класс I MHC содержит микроглобулин бета-2 .
Короткий цитоплазматический / внутриклеточный хвост (C) CD4 содержит специальную последовательность аминокислот , которые позволяют ему рекрутировать тирозинкиназу Lck и взаимодействовать с ней .
Функция
CD4 является корецептором рецептора Т-клеток (TCR) и помогает последнему связываться с антигенпрезентирующими клетками . Комплекс TCR и CD4 связываются с разными участками антигенпрезентирующей молекулы MHC класса II . Внеклеточный домен D1 CD4 связывается с областью β2 MHC класса II . Возникающая в результате тесная близость комплекса TCR к CD4 позволяет тирозинкиназе Lck, связанной с цитоплазматическим хвостом CD4 [9] , фосфорилировать тирозиновые остатки мотивов активации тирозина иммунорецепторов (ITAM) на цитоплазматических доменах CD3 [10] для усиления сигнала. генерируется TCR. Фосфорилированные ITAM на CD3 рекрутируют и активируют SH2 -содержащие протеинтирозинкиназы (PTK), такие как ZAP70 , для дальнейшего опосредования последующей передачи сигналов посредством фосфорилирования тирозина. Эти сигналы приводят к активации факторов транскрипции , включая NF-κB , NFAT , AP-1 , чтобы способствовать активации Т-клеток. [11]
Консервативность соответствующих мотивов цитоплазматического хвоста, CxC/H в случае CD4 и ITIM-подобного мотива в случае LAG-3, подтверждает, что конкуренция между CD4 и LAG-3 за связывание киназы LCK является консервативной основной частью иммунная система челюстных позвоночных.
CD4 тесно связан с LAG-3 , [12] и вместе они образуют эволюционно консервативную систему с уровня акул, конкурирующих за связывание Lck посредством консервативных мотивов в своих цитоплазматических хвостах: [13] CD4 через Cys-X-Cys/His мотив [14] и LAG-3 через мотив ингибирования на основе иммунорецепторного тирозина (ITIM-подобный мотив). [13] [15] [16] LAG-3, который является ингибирующим рецептором, активируется в активированных Т-клетках как своего рода петля отрицательной обратной связи.
ВИЧ-1 использует CD4 для проникновения в Т-клетки хозяина и достигает этого с помощью белка вирусной оболочки, известного как gp120 . [19] Связывание с CD4 приводит к изменению конформации gp120, позволяя ВИЧ-1 связываться с корецептором, экспрессируемым на клетке-хозяине. Этими корецепторами являются хемокиновые рецепторы CCR5 или CXCR4 . После структурного изменения в другом вирусном белке ( gp41 ) ВИЧ вводит в клетку-хозяина слитый пептид , который позволяет внешней мембране вируса сливаться с клеточной мембраной .
ВИЧ-патология
ВИЧ-инфекция приводит к прогрессивному снижению количества Т-клеток, экспрессирующих CD4 . Медицинские работники обращаются к числу CD4, чтобы решить, когда начинать лечение во время ВИЧ-инфекции, хотя недавние медицинские рекомендации были изменены и рекомендуют лечение при всех показателях CD4, как только ВИЧ диагностирован. Подсчет CD4 измеряет количество Т-клеток, экспрессирующих CD4. Хотя подсчет CD4 не является прямым тестом на ВИЧ (например, он не проверяет наличие вирусной ДНК или специфических антител против ВИЧ), он используется для оценки иммунной системы пациента. [ нужна цитата ]
Руководства Национального института здравоохранения рекомендуют лечение любых ВИЧ-положительных лиц, независимо от количества CD4 [20] . Нормальные показатели крови обычно выражаются как количество клеток на микролитр (мкл или, что эквивалентно, кубический миллиметр, мм 3 ) крови, с нормальные значения для клеток CD4 составляют 500–1200 клеток/мм 3 . [21] Пациенты часто проходят лечение, когда количество CD4 достигает уровня 350 клеток на микролитр в Европе, но обычно около 500/мкл в США; люди с числом клеток менее 200 на микролитр подвергаются высокому риску заражения заболеваниями, определяемыми СПИДом. Медицинские работники также используют тесты CD4 для определения эффективности лечения. [ нужна цитата ]
Тестирование на вирусную нагрузку дает больше информации об эффективности терапии, чем количество CD4. [22] В течение первых 2 лет терапии ВИЧ подсчет CD4 можно проводить каждые 3–6 месяцев. [22] Если вирусная нагрузка пациента через 2 года становится неопределяемой, то определение количества CD4 может не потребоваться, если оно стабильно превышает 500/мм 3 . [22] Если количество остается на уровне 300–500/мм 3 , то анализы можно проводить ежегодно. [22] Нет необходимости планировать подсчет количества CD4 с помощью тестов на вирусную нагрузку, и при необходимости оба теста следует проводить независимо. [22]
Т-клетки играют большую роль в аутовоспалительных заболеваниях. [25] При тестировании эффективности препарата или изучении заболеваний полезно количественно оценить количество Т-клеток в свежезамороженной ткани с помощью маркеров CD4+, CD8+ и CD3+ Т-клеток (которые окрашивают различные маркеры на Т-клетках). дает разные результаты). [26]
^ abc GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000010610 — Ensembl , май 2017 г.
^ abc GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000023274 — Ensembl , май 2017 г.
^ "Ссылка на Human PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ Бернард А., Бумселл Л., Хилл С. (1984). «Совместный отчет исследователей участвующих лабораторий о Первом международном семинаре по дифференцировочным антигенам лейкоцитов человека». Бернар А., Бумселл Л., Дауссе Дж., Мильштейн С., Шлоссман С.Ф. (ред.). Типирование лейкоцитов: антигены дифференцировки лейкоцитов человека, выявляемые с помощью моноклональных антител: спецификация, классификация, номенклатура . Берлин: Шпрингер. стр. 45–48. дои : 10.1007/978-3-642-68857-7_3. ISBN0-387-12056-4. Отчет о первом международном семинаре по справочным материалам, спонсируемом INSERM, ВОЗ и IUIS
^ Изобе М., Хюбнер К., Мэддон П.Дж., Литтман Д.Р., Аксель Р., Кроче CM (июнь 1986 г.). «Ген, кодирующий поверхностный белок Т4 Т-клеток, расположен на хромосоме 12 человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 83 (12): 4399–4402. Бибкод : 1986PNAS...83.4399I. дои : 10.1073/pnas.83.12.4399 . ПМЦ 323740 . ПМИД 3086883.
^ Ансари-Лари М.А., Музный Д.М., Лу Дж., Лу Ф., Лилли CE, Спанос С. и др. (апрель 1996 г.). «Богатый генами кластер между генами CD4 и триозофосфат-изомеразы на хромосоме 12p13 человека». Геномные исследования . 6 (4): 314–326. дои : 10.1101/гр.6.4.314 . ПМИД 8723724.
^ Брэди Р.Л., Додсон Э.Дж., Додсон Г.Г., Ланге Дж., Дэвис С.Дж., Уильямс А.Ф., Барклай А.Н. (май 1993 г.). «Кристаллическая структура доменов 3 и 4 крысиного CD4: связь с NH2-концевыми доменами». Наука . 260 (5110): 979–983. Бибкод : 1993Sci...260..979B. дои : 10.1126/science.8493535. ПМИД 8493535.
^ Радд CE, Тревильян Дж. М., Дасгупта Дж. Д., Вонг Л. Л., Шлоссман С. Ф. (июль 1988 г.). «Рецептор CD4 образует комплекс в детергентных лизатах с протеинтирозинкиназой (pp58) из Т-лимфоцитов человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 85 (14): 5190–5194. Бибкод : 1988PNAS...85.5190R. дои : 10.1073/pnas.85.14.5190 . ПМК 281714 . ПМИД 2455897.
^ Барбер Э.К., Дасгупта Дж.Д., Шлоссман С.Ф., Тревильян Дж.М., Радд CE (май 1989 г.). «Антигены CD4 и CD8 связаны с протеинтирозинкиназой (p56lck), которая фосфорилирует комплекс CD3». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (9): 3277–3281. Бибкод : 1989PNAS...86.3277B. дои : 10.1073/pnas.86.9.3277 . ПМК 287114 . ПМИД 2470098.
^ Трибель Ф, Джицукава С, Байшерас Э, Роман-Роман С, Женеве С, Вьегас-Пекиньо Э, Херсенд Т (май 1990 г.). «LAG-3, новый ген активации лимфоцитов, тесно связанный с CD4». Журнал экспериментальной медицины . 171 (5): 1393–1405. дои : 10.1084/jem.171.5.1393. ПМК 2187904 . ПМИД 1692078.
^ аб Такидзава Ф., Хашимото К., Миядзава Р., Охта Ю., Вериссимо А., Флажник М.Ф. и др. (21 декабря 2023 г.). «CD4 и LAG-3 от акул до людей: родственные молекулы с мотивами противоположных функций». Границы в иммунологии . 14 : 1267743. дои : 10.3389/fimmu.2023.1267743 . ПМЦ 10768021 . ПМИД 38187381.
^ Ким П.В., Сан З.И., Блэклоу СК, Вагнер Г., Эк М.Дж. (сентябрь 2003 г.). «Структура цинковой застежки привязывает Lck к корецепторам Т-клеток CD4 и CD8». Наука . 301 (5640): 1725–1728. Бибкод : 2003Sci...301.1725K. дои : 10.1126/science.1085643. PMID 14500983. S2CID 32336829.
^ Охаси К., Такизава Ф., Токумару Н., Накаясу С., Тода Х., Фишер Ю. и др. (август 2010 г.). «Молекула костистых рыб, родственная G6F человека, кодируемому MHC, имеет цитоплазматический хвост с ITAM и маркирует поверхность тромбоцитов, а у некоторых рыб также и эритроцитов». Иммуногенетика . 62 (8): 543–559. дои : 10.1007/s00251-010-0460-1. PMID 20614118. S2CID 12282281.
^ Маэда Т.К., Сугиура Д., Оказаки И.М., Марухаши Т., Оказаки Т. (апрель 2019 г.). «Атипичные мотивы в цитоплазматической области ингибирующего иммунного корецептора LAG-3 ингибируют активацию Т-клеток». Журнал биологической химии . 294 (15): 6017–6026. дои : 10.1074/jbc.RA119.007455 . ПМК 6463702 . ПМИД 30760527.
^ Цейтлманн Л., Сирим П., Креммер Э., Коланус В. (март 2001 г.). «Клонирование ACP33 как нового внутриклеточного лиганда CD4». Журнал биологической химии . 276 (12): 9123–9132. дои : 10.1074/jbc.M009270200 . ПМИД 11113139.
^ Горска М.М., Стаффорд С.Дж., Сен О., Сур С., Алам Р. (февраль 2004 г.). «Unc119, новый активатор Lck/Fyn, необходим для активации Т-клеток». Журнал экспериментальной медицины . 199 (3): 369–379. дои : 10.1084/jem.20030589. ПМК 2211793 . ПМИД 14757743.
^ Квонг П.Д., Вятт Р., Робинсон Дж., Свит Р.В., Содроски Дж., Хендриксон В.А. (июнь 1998 г.). «Структура гликопротеина оболочки gp120 ВИЧ в комплексе с рецептором CD4 и нейтрализующим человеческим антителом». Природа . 393 (6686): 648–659. Бибкод : 1998Natur.393..648K. дои : 10.1038/31405. ПМК 5629912 . ПМИД 9641677.
^ «Руководство по использованию антиретровирусных препаратов у ВИЧ-1-инфицированных взрослых и подростков» (PDF) . СПИДинфо . Министерство здравоохранения и социальных служб США. 13 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала (PDF) 29 октября 2013 г. Проверено 24 октября 2013 г.
^ Бофилл М., Яносси Г., Ли Калифорния, Макдональд-Бернс Д., Филлипс А.Н., Сабин С. и др. (май 1992 г.). «Значения лабораторного контроля CD4 и CD8 Т-лимфоцитов. Значение для диагностики ВИЧ-1». Клиническая и экспериментальная иммунология . 88 (2): 243–252. doi :10.1111/j.1365-2249.1992.tb03068.x. ПМЦ 1554313 . ПМИД 1349272.
^ abcde Ассоциация медицины ВИЧ (февраль 2016 г.), «Пять вопросов, о которых должны задаваться врачи и пациенты», Выбор мудро : инициатива Фонда ABIM , Ассоциация медицины ВИЧ , получено 9 мая 2016 г.
^ Купер К., Леонг А.С. (2003). Руководство по диагностическим антителам для иммуногистологии . Лондон: Гринвичские медицинские СМИ. п. 65. ИСБН1-84110-100-1.
^ Замани М., Табатабаифар М.А., Мосайеби С., Машаги А., Мансури П. (июль 2010 г.). «Возможная ассоциация полиморфизма гена CD4 с витилиго в иранской популяции». Клиническая и экспериментальная дерматология . 35 (5): 521–524. дои : 10.1111/j.1365-2230.2009.03667.x. PMID 19843086. S2CID 10427963.
^ Чиккарелли Ф, Де Мартинис М, Джинальди Л (2014). «Обновленная информация об аутовоспалительных заболеваниях». Современная медицинская химия . 21 (3): 261–269. дои : 10.2174/09298673113206660303. ПМЦ 3905709 . ПМИД 24164192.
Мичели MC, Парнс-младший (1993). «Роль CD4 и CD8 в активации и дифференцировке Т-клеток». Достижения иммунологии, том 53 . Том. 53. С. 59–122. дои : 10.1016/S0065-2776(08)60498-8. ISBN 978-0-12-022453-1. ПМИД 8512039.
Гейер М., Факлер О.Т., Петерлин Б.М. (июль 2001 г.). «Структурно-функциональные взаимоотношения при ВИЧ-1 Nef». Отчеты ЭМБО . 2 (7): 580–585. doi : 10.1093/embo-reports/kve141. ПМЦ 1083955 . ПМИД 11463741.
Гринуэй А.Л., Холлоуэй Г., Макфи Д.А., Эллис П., Корналл А., Лидман М. (апрель 2003 г.). «Контроль Nef ВИЧ-1 клеточных сигнальных молекул: несколько стратегий содействия репликации вируса». Журнал биологических наук . 28 (3): 323–335. дои : 10.1007/BF02970151. PMID 12734410. S2CID 33749514.
Бенишу С., Бенмера А. (январь 2003 г.). «[Нэф ВИЧ и белки K3/K5 вируса, ассоциированного с саркомой Капоши: «паразиты» пути эндоцитоза]». Медицинские науки . 19 (1): 100–106. дои : 10.1051/medsci/2003191100 . ПМИД 12836198.
Ливитт С.А., Шон А., Кляйн Дж.К., Манджаппара У., Чайкен И.М., Фрейре Э. (февраль 2004 г.). «Взаимодействие белков ВИЧ-1 gp120 и Nef с клеточными партнерами определяет новую аллостерическую парадигму». Современная наука о белках и пептидах . 5 (1): 1–8. дои : 10.2174/1389203043486955. ПМИД 14965316.
Толструп М., Остергаард Л., Лаурсен А.Л., Педерсен С.Ф., Дах М. (апрель 2004 г.). «ВИЧ/ВИV ускользают от иммунного надзора: сосредоточьтесь на Нефе». Текущие исследования ВИЧ . 2 (2): 141–151. дои : 10.2174/1570162043484924. ПМИД 15078178.
Хаут Д.Р., Малкахи Э.Р., Пациняк Э., Гомес Л.М., Гомес М.Л., Стивенс Э.Б. (июль 2004 г.). «Впу: многофункциональный белок, усиливающий патогенез вируса иммунодефицита человека типа 1». Текущие исследования ВИЧ . 2 (3): 255–270. дои : 10.2174/1570162043351246. ПМИД 15279589.
Джозеф А.М., Кумар М., Митра Д. (январь 2005 г.). «Нэф: «необходимый и принудительный фактор» при ВИЧ-инфекции». Текущие исследования ВИЧ . 3 (1): 87–94. дои : 10.2174/1570162052773013. ПМИД 15638726.
Андерсон Дж.Л., Хоуп Т.Дж. (апрель 2004 г.). «Аксессуарные белки ВИЧ и выживание в клетке-хозяине». Текущие отчеты о ВИЧ/СПИДе . 1 (1): 47–53. doi : 10.1007/s11904-004-0007-x. PMID 16091223. S2CID 34731265.
Ли Л, Ли Х.С., Пауза К.Д., Букринский М., Чжао Р.Ю. (2006). «Роль вспомогательных белков ВИЧ-1 в вирусном патогенезе и взаимодействии хозяин-патоген». Клеточные исследования . 15 (11–12): 923–934. дои : 10.1038/sj.cr.7290370 . ПМИД 16354571.
Печь V, Верхасселт Б (январь 2006 г.). «Моделирование эффектов Nef ВИЧ-1 тимуса». Текущие исследования ВИЧ . 4 (1): 57–64. дои : 10.2174/157016206775197583. ПМИД 16454711.
