Иммунологический синапс
При иммунологии ( иммунологический синапс или иммунный синапс ) является границей между антиген-презентативной клеткой или клеткой-мишенью и лимфоцитами, такими как Т-клетка , В-клетка или клетка естественной киллера . Интерфейс был первоначально назван в честь синапса нейронов , с которым он разделяет основную структурную картину. [ 1 ] Иммунологический синапс состоит из молекул, участвующих в активации Т -клеток, которые составляют типичные паттерны - кластеры активации. Иммунологические синапсы являются предметом много продолжающихся исследований. [ 2 ]
Структура и функция
[ редактировать ]Иммунный синапс также известен как супрамолекулярная кластер активации или SMAC . [ 3 ] Эта структура состоит из концентрических колец, каждый из которых содержал отдельные кластеры белков, часто называемые моделью бычьего глаза иммунологического синапса :
- C-SMAC (Central-SMAC), состоящий из θ-изоформы протеинкиназы C , [ 4 ] CD2 , CD4 , CD8 , CD28 , LCK и Fyn . [ 5 ]
- P-SMAC (периферический SMAC), в рамках которого, связанные с функцией лимфоцитов антиген-1 ( LFA-1 ) и цитоскелетный белок талини , кластерируются. [ 3 ]
- D-SMAC (Distal-SMAC) обогащен в молекулах CD43 и CD45 . [ 6 ] [ 7 ]
Новые исследования, однако, показали, что «бычий глаз» не присутствует во всех иммунологических синапсах. Например, различные паттерны появляются в синапсе между Т-клетками и дендритной ячейкой . [ 8 ] [ 9 ]
Этот комплекс в целом постулирует, что имеет несколько функций, включая, помимо прочего:
- Регуляция активации лимфоцитов [ 10 ]
- Передача комплексов пептид-MHC от APC в лимфоциты [ 10 ]
- Направление секреции цитокинов или литических гранул [ 10 ]
Недавнее исследование предложило поразительную параллель между иммунологическим синапсом и первичным ресничку, основанным в основном на аналогичной перестройке актина , ориентации центросомы на структуру и участие аналогичных молекул транспорта (таких как IFT20 , Rab8 , Rab11 ). Эта структурная и функциональная гомология является темой текущих исследований. [ 11 ] [ 12 ]
Формация
[ редактировать ]Первоначальное взаимодействие происходит между LFA-1, присутствующим в P-SMAC Т-клеток , и неспецифическими молекулами адгезии (такие как ICAM-1 или ICAM-2 ) на ячейке-мишени. При связи с ячейкой-мишенью Т-клетка может расширять псевдоподию и сканировать поверхность клетки-мишени, чтобы найти специфический пептид: MHC-комплекс . [ 13 ] [ 14 ]
Процесс образования начинается, когда рецептор Т-клеток ( TCR ) связывается с пептидом: комплекс MHC на антиген-презентативной клетке и инициирует активацию передачи сигналов посредством образования микроклюстеров/липидных плотов. Специфические сигнальные пути приводят к поляризации Т-клеток путем ориентации его центросомы на место иммунологического синапса. Симметричный центростремленный актин является основой образования кольца P-S-SNAP. Накопление и поляризация актина запускаются взаимодействиями TCR / CD3 с интегринами и небольшими GTPases (например, Rac1 или CDC42). Эти взаимодействия активируют большие мультимолекулярные комплексы (содержащие волну (SCAR), HSP300, ABL2, SRA1 и NAP1 и другие), чтобы ассоциироваться с ARP2/3 , что непосредственно способствует полимеризации актина. Поскольку актин накапливается и реорганизован, он способствует кластеризации TCR и интегринов. Таким образом, процесс активируется через положительные отзывы. [ 1 ]
Некоторые части этого процесса могут отличаться в клетках CD4+ и CD8+. Например, формирование синапса быстрое в CD8+ T -клетках, потому что для CD8+ Т -клеток важно быстро устранить патоген. Однако в CD4+ T -клетках весь процесс образования иммунологического синапса может занять до 6 часов. [ 13 ] [ 1 ]
В CD8+ T -клетках образование синапса приводит к уничтожению целевой клетки посредством секреции цитолитических ферментов. [ 1 ] CD8+ T-лимфоциты содержат литические гранулы-специализированные секреторные лизосомы, заполненные перфорином , гранзимами , лизосомальными гидролазами (например, катепсины B и D, β-гексозаминидазу ) и другие цитолитические эффекторные белки. Как только эти белки доставляются в клетку -мишени, они вызывают его апоптоз . [ 15 ] Эффективность уничтожения целевой ячейки зависит от силы сигнала TCR . Даже после получения слабых или недолговечных сигналов MTOC поляризуется в направлении иммунологического синапса, но в этом случае литические гранулы не являются торговлей людьми, и, следовательно, эффект убийства отсутствует или плохой. [ 16 ]
NK-клеточный синапс
[ редактировать ]NK -клетки Известно, что образуют синапсы с цитолитическим эффектом в отношении клетки -мишени. На стадии инициации NK -клетка приближается к ячейке -мишени, случайно или намеренно из -за передачи сигналов хемотаксической. Во -первых, Sialyl Lewis X , присутствующий на поверхности целевой ячейки, распознается CD2 на NK -клетках. Если рецепторы KIR NK -клеток обнаруживают их родственный антиген на поверхности клетки -мишени, образование литического синапса ингибируется. [ 17 ] Если такой сигнал отсутствует, плотная адгезия через LFA1 и MAC1 продвигается и усиливается дополнительными сигналами, такими как CD226 -LIGAND и CD96 - CD155 . взаимодействие [ 18 ]
Литические гранулы - это секреторные органеллы, наполненные перфорином , гранзимами и другими цитолитическими ферментами. После инициации клеточного контакта литические гранулы NK-клеток перемещаются по микротрубочкам в направлении центросомы , что также перемещается в сторону сайта синапса. Затем содержимое литических гранул высвобождается и через везикулы с манечными белками, передаваемыми в клетку -мишени. [ 19 ]
Ингибирующий иммунологический синапс NK -клеток
Когда NK-клетка сталкивается с самолеткой, она образует так называемый ингибирующий иммунологический синапс для предотвращения нежелательного цитолиза клетки-мишеней. В этом процессе иммуноглобулиноподобные рецепторы (KIR), содержащие длинные цитоплазматические хвосты с ингибирующими мотивами на основе тирозина на основе тирозина (ITIMS), кластеризованы в сайте синапса, связывают их лиганд на поверхности мишени и образуют супрамеолекуляр ингибирующий кластер (SMIC). Затем SMIC действует для предотвращения перестройки актина , блокировать рекрутирование активирующих рецепторов в место синапса и, наконец, способствует отрешению от целевой клетки. Этот процесс имеет важное значение для защиты NK -клеток от убийства самолетов. [ 17 ]
История
[ редактировать ]Иммунологические синапсы были впервые обнаружены Авраамом Купфером в Национальном еврейском медицинском и исследовательском центре в Денвере. Их имя было придумано Майклом Дастином в Нью -Йоркском университете, который изучил их более подробно. Даниэль М. Дэвис и Джек Стромингер продемонстрировали структурированные иммунные синапсы для другого лимфоцита, клетки естественной убийцы , и опубликовали это примерно в то же время. [ 20 ] Авраам Купфер сначала представил свои результаты во время симпозийного камня в 1995 году, когда он показал трехмерные изображения иммунных клеток, взаимодействующих друг с другом. Ключевыми молекулами в синапсе являются рецептор Т -клеток и его аналог основной комплекс гистосовместимости (MHC). Также важны LFA-1 , ICAM-1 , CD28 и CD80 / CD86 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Ортега-Каррион, Альваро; Висенте-Манзанарес, Мигель (2016-03-31). «Что касается иммунных синапсов: пространственно -временная график» . F1000Research . 5 : 418. doi : 10.12688/f1000research.7796.1 . ISSN 2046-1402 . PMC 4821290 . PMID 27092248 .
- ^ "Какова важность иммунологического синапса?" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2017-09-23 . Получено 2015-10-02 .
- ^ Jump up to: а беременный Monks CR, Freiberg BA, Kupfer H, Sciaky N, Kupfer A (сентябрь 1998 г.). «Трехмерная сегрегация супрамолекулярных кластеров активации в Т-клетках». Природа . 395 (6697): 82–86. Bibcode : 1998natur.395 ... 82M . doi : 10.1038/25764 . PMID 9738502 . S2CID 4319319 .
- ^ Monks CR, Kupfer H, Tamir I, Barlow A, Kupfer A (январь 1997 г.). «Селективная модуляция протеинкиназы C-Theta во время активации Т-клеток». Природа . 385 (6611): 83–86. Bibcode : 1997natur.385 ... 83M . doi : 10.1038/385083A0 . PMID 8985252 . S2CID 4255930 .
- ^ Ли К.Х., Холдорф А.Д., Дастин М.Л., Чан А.С., Аллен П.М., Шоу А.С. (февраль 2002 г.). «Передача сигналов рецептора Т -клеток предшествует иммунологическому образованию синапса». Наука . 295 (5559): 1539–1542. Bibcode : 2002sci ... 295.1539L . doi : 10.1126/science.1067710 . PMID 11859198 . S2CID 6601206 .
- ^ Делон Дж., Кайбучи К., Жермен Р.Н. (ноябрь 2001 г.). «Исключение CD43 из иммунологического синапса опосредовано фосфорилированным перемещением цитоскелетного адаптера мозина» . Иммунитет . 15 (5): 691–701. doi : 10.1016/s1074-7613 (01) 00231-x . PMID 11728332 .
- ^ Freiberg BA, Kupfer H, Maslanik W, Delli J, Kappler J, Zaller DM, Kupfer A (октябрь 2002 г.). «Постановка и сброс активации Т -клеток в SMACS». НАТ Иммунол . 3 (10): 911–917. doi : 10.1038/ni836 . PMID 12244310 . S2CID 2397939 .
- ^ Ценг, Су-Йи; Уэйт, Джанель С.; Лю, Мэнгинг; Вардхана, Сантоша; Дастин, Майкл Л. (2008-10-01). «Иммунологические синапсы Т-клеточных клеток содержат TCR-зависимые кластеры CD28-CD80, которые рекатации протеинкиназы Cθ» . Журнал иммунологии . 181 (7): 4852–4863. doi : 10.4049/jimmunol.181.7.4852 . ISSN 0022-1767 . PMC 2556893 . PMID 18802089 .
- ^ Броссард, Седрик; Feuillet, Винсент; Шмитт, Ален; Рэндриаммпита, Клотильда; Ромао, Мэрис; Рапозо, Граса; Trautmann, Alain (2005-06-01). «Многофокальная структура синапса Дендритных клеток» . Европейский журнал иммунологии . 35 (6): 1741–1753. Doi : 10.1002/eji.200425857 . ISSN 1521-4141 . PMID 15909310 .
- ^ Jump up to: а беременный в Дэвис, DM; Дастин, ML (июнь 2004 г.). «В чем важность иммунологического синапса?». Тенденции в иммунологии . 25 (6): 323–7. Citeseerx 10.1.1.523.189 . doi : 10.1016/j.it.2004.03.007 . PMID 15145322 . S2CID 16788947 .
- ^ Finetti, Франческа; Baldari, Cosima T. (2013-01-01). «Компартментализация передачи сигналов путем везикулярного переноса: общий дизайн здания для иммунного синапса и первичного реснички». Иммунологические обзоры . 251 (1): 97–112. doi : 10.1111/imr.12018 . ISSN 1600-065X . PMID 23278743 . S2CID 28587751 .
- ^ Finetti, Франческа; Паккани, Сильвия Росси; Рипарбелли, Мария Джованна; Джакомелло, Эмилиана; Перинетти, Джузеппе; Пазур, Грегори Дж.; Розенбаум, Джоэл Л.; Baldari, Cosima T. (ноябрь 2009 г.). «Внутренний транспорт необходим для поляризованной переработки комплекса TCR/CD3 в иммунный синапс» . Природная клеточная биология . 11 (11): 1332–1339. doi : 10.1038/ncb1977 . ISSN 1476-4679 . PMC 2837911 . PMID 19855387 .
- ^ Jump up to: а беременный Се, Цзянминг; Тато, Кристина М.; Дэвис, Марк М. (2013-01-01). «Как иммунная система говорит с самим собой: разнообразная роль синапсов» . Иммунологические обзоры . 251 (1): 65–79. doi : 10.1111/imr.12017 . ISSN 1600-065X . PMC 3645447 . PMID 23278741 .
- ^ Мерфи, Кеннет М. (2011-07-25). Иммунобиология Джейнвея . Taylor & Francis Group. ISBN 9781136665219 .
- ^ Дженкинс, Мисти Р ; Гриффитс, Джиллиан М. (2010). «Синапс и цитолитическое оборудование цитотоксических Т -клеток» . Текущее мнение в иммунологии . 22 (3): 308–313. doi : 10.1016/j.coi.2010.02.008 . PMC 4101800 . PMID 20226643 .
- ^ Дженкинс, Мисти Р.; Цун, Энди; Стинчкомб, Джейн С.; Гриффитс, Джиллиан М. (2009). «Сила сигнала рецептора Т -клеток контролирует поляризацию цитотоксического механизма в иммунологический синапс» . Иммунитет . 31 (4): 621–631. doi : 10.1016/j.immuni.2009.08.024 . PMC 2791175 . PMID 19833087 .
- ^ Jump up to: а беременный Оранж, Джордан С. (сентябрь 2008 г.). «Формирование и функция литического нК-клеточного иммунологического синапса» . Природа обзоры иммунологии . 8 (9): 713–725. doi : 10.1038/nri2381 . ISSN 1474-1741 . PMC 2772177 . PMID 19172692 .
- ^ Мартинет, Людович; Смит, Марк Дж. (Апрель 2015). «Балансировать активацию естественных клеток -убийц с помощью парных рецепторов». Природа обзоры иммунологии . 15 (4): 243–254. doi : 10.1038/nri3799 . ISSN 1474-1741 . PMID 25743219 . S2CID 20825600 .
- ^ Стоу, Дженнифер Л .; Мандерсон, Энтони П.; Мюррей, Рэйчел З. (2006). «Стремительный иммунитет: роль ловцов в иммунной системе». Природа обзоры иммунологии . 6 (12): 919–929. doi : 10.1038/nri1980 . PMID 17124513 . S2CID 31267022 .
- ^ Дэвис Д.М., Чиу И., Фассетт М., Коэн Г.Б., Мандельбум О., Стромингер Дж.Л. (декабрь 1999). «Иммунный синапс для природных клеток человека» . Proc Natl Acad Sci USA . 96 (26): 15062–7. Bibcode : 1999pnas ... 9615062d . doi : 10.1073/pnas.96.26.15062 . PMC 24773 . PMID 10611338 .