Корецептор
Корецептор рецептор представляет собой клеточной поверхности , 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
[ редактировать ]Термин «корецептор» широко используется в литературе, посвященной передаче сигнала — процессу, посредством которого внешние раздражители регулируют внутреннее функционирование клеток. [1] Ключом к оптимальному функционированию клеток является наличие специального механизма, который может выполнять задачи эффективно и действенно. В частности, процесс, посредством которого межмолекулярные реакции передают и усиливают внеклеточные сигналы через поверхность клетки, происходит по двум механизмам. Во-первых, рецепторы клеточной поверхности могут напрямую передавать сигналы, обладая серином и треонином или просто серином в цитоплазматическом домене. Они также могут передавать сигналы через адаптерные молекулы 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 передачи сигналов. [2] Эти категории рецепторов клеточной поверхности обычно называют корецепторами. Корецепторы также называют дополнительными рецепторами, особенно в области биомедицинских исследований и иммунологии. [1]
Корецепторы — это белки, которые поддерживают трехмерную структуру. Большие внеклеточные домены составляют примерно 76–100% рецептора. [2] Мотивы, составляющие крупные 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 могут взаимодействовать с двумя-девятью различными лигандами, которые сами также могут взаимодействовать с рядом различных корецепторов. [2] У большинства корецепторов отсутствует цитоплазматический домен, и они, как правило, заякорены с GPI, хотя было идентифицировано несколько рецепторов, которые содержат короткие цитоплазматические домены, лишенные внутренней киназной активности. [2]
Локализация и функции
[ редактировать ]В зависимости от типа лиганда, с которым связывается корецептор, его расположение и функция могут различаться. Различные лиганды включают интерлейкины , нейротрофические факторы , факторы роста фибробластов , трансформирующие факторы роста , факторы роста эндотелия сосудов и факторы роста эпидермиса . [3] Корецепторы, присутствующие в эмбриональной ткани, играют важную роль в формировании градиента морфогена или дифференцировке тканей. [2] Корецепторы, локализованные в эндотелиальных клетках, усиливают пролиферацию и миграцию клеток . [3] При таком разнообразии местоположения корецепторы могут участвовать во многих различных клеточных действиях. Корецепторы были идентифицированы как участники клеточных сигнальных каскадов, эмбрионального развития, регуляции клеточной адгезии, формирования градиента, пролиферации и миграции тканей. [2]
Некоторые классические примеры
[ редактировать ]семейство компакт-дисков
[ редактировать ]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 того, как CD4 действует как корецептор по отношению к рецептору Т-клеток (TCR) для связывания главного комплекса гистосовместимости II (MHC-II). [5] Это связывание особенно хорошо изучено на Т-клетках, где оно служит для активации Т-клеток, находящихся в фазе покоя (или покоя), и заставляет активные циклические Т-клетки подвергаться запрограммированной гибели клеток . Беме и др. продемонстрировали этот интересный двойной результат, блокируя связывание CD4 с MHC-II, что предотвращало реакцию запрограммированной гибели клеток, которую обычно проявляют активные Т-клетки. [6] Рецептор CD4 состоит из четырех конкатамеризованных Ig-подобных доменов и прикреплен к клеточной мембране с помощью одного трансмембранного домена . Рецепторы семейства CD обычно представляют собой мономеры или димеры , хотя все они в основном представляют собой внеклеточные белки. Рецептор CD4, в частности, взаимодействует с мышиным MHC-II по модели «шарик на палочке», где шарик Phe-43 вписывается в консервативные гидрофобные остатки доменов α2 и β2. [5] При связывании с MHC-II CD4 сохраняет независимую структуру и не образует никаких связей с рецептором TCR.
Члены семейства корецепторов CD обладают широким спектром функций. Рецептор CD4 не только участвует в формировании комплекса MHC-II с TCR для контроля судьбы Т-клеток, но и является печально известным первичным рецептором, гликопротеин оболочки GP120 ВИЧ. с которым связывается [6] Для сравнения, CD28 действует как «кокорецептор» (костимулирующий рецептор) для связывания MHC-II с TCR и CD4. CD28 увеличивает секрецию IL-2 Т-клетками, если он участвует в начальной активации; однако блокировка CD28 не влияет на запрограммированную гибель клеток после активации Т-клеток. [6]
Семейство рецепторов CCR
[ редактировать ]Семейство рецепторов CCR представляет собой группу рецепторов, связанных с g-белком (GPCR), которые обычно действуют как хемокиновые рецепторы . В первую очередь они обнаруживаются на иммунологических клетках, особенно Т-клетках . [7] Рецепторы CCR также экспрессируются на нейрональных клетках, таких как дендриты и микроглия. [7] Возможно, самым известным и хорошо изученным представителем семейства CCR является CCR5 (и его близкий гомолог CXCR4 ), который действует как первичный корецептор ВИЧ-вирусной инфекции. [7] [8] Гликопротеин оболочки ВИЧ GP120 связывается с CD4 в качестве первичного рецептора, затем CCR5 образует комплекс с CD4 и ВИЧ, позволяя вирусу проникнуть в клетку. CCR5 — не единственный член семейства CCR, который позволяет заразиться ВИЧ. Из-за общности структур, обнаруженных во всем семействе, CCR2b , CCR3 и CCR8 могут использоваться некоторыми штаммами ВИЧ в качестве корецепторов для облегчения инфекции. CXCR4 по структуре очень похож на CCR5. Хотя только некоторые штаммы ВИЧ могут использовать CCR2b, CCR3 и CCR8, все штаммы ВИЧ могут заражать посредством CCR5 и CXCR4. [7]
Известно, что CCR5 имеет сродство к воспалительному белку макрофагов (MIP) и, как полагают, играет роль в воспалительных иммунологических реакциях. Основная роль этого рецептора менее понятна, чем его роль при ВИЧ-инфекции, поскольку воспалительные реакции остаются плохо изученным аспектом иммунной системы. [7] [8] Сродство CCR5 к MIP делает его большим интересом для практических применений, таких как тканевая инженерия , где предпринимаются попытки контролировать воспалительные и иммунологические реакции хозяина на уровне клеточной передачи сигналов. Сродство к MIP использовалось in vitro для предотвращения заражения ВИЧ посредством конкуренции лигандов; однако эти ингибиторы проникновения оказались неэффективными in vivo из-за высокой адаптивной природы ВИЧ и проблем токсичности. [7]
Клиническое значение
[ редактировать ]Из-за своей важности в передаче сигналов и регуляции клеток корецепторы вовлечены в ряд заболеваний и расстройств. корецептора Мыши с нокаутом 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. Т-клеточная активность в некотором роде. [2]
Наследственные аутосомные нарушения корецепторов
[ редактировать ]Многие расстройства, связанные с корецепторами, возникают из-за мутаций в гене, кодирующем рецептор. LRP5 (белок 5, родственный рецептору липопротеинов низкой плотности) действует как корецептор для гликопротеинов семейства Wnt, которые регулируют костную массу. Нарушения работы этого корецептора приводят к снижению плотности и прочности костей, что способствует развитию остеопороза . [9]
Мутации потери функции в LRP5 связаны с синдромом остеопороза-псевдоглиомы, семейной экссудативной витреоретинопатией, а специфическая миссенс-мутация в первой области β-пропеллера LRP5 может привести к аномально высокой плотности кости или остеопетрозу . [2] Мутации в LRP1 также были обнаружены в случаях семейной болезни Альцгеймера. [2]
Мутации потери функции в Cryptic-корецепторе могут привести к случайному расположению органов из-за дефектов ориентации слева направо в процессе развития. [2]
Считается, что в некоторых случаях гигантизм вызван потерей функции корецептора 3 . глипикана [2]
Рак
[ редактировать ]Молекула клеточной адгезии-1 карциноэмбрионального антигена (Caecam1) представляет собой иммуноглобулинподобный корецептор, который способствует клеточной адгезии в эпителиальных, эндотелиальных и гемопоэтических клетках и играет жизненно важную роль во время васкуляризации и ангиогенеза путем связывания фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). [10]
Ангиогенез важен для эмбрионального развития, но 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 указывает на возможность лечения путем нацеливания на этот ген. [10] Семейство нейропилина корецепторов опосредует связывание VEGF совместно с сигнальными рецепторами VEGFR1 / VEGFR2 и плексина и, следовательно, также играет роль в развитии сосудов опухоли. [2]
CD109 действует как негативный регулятор рецептора фактора роста опухоли β ( TGF-β ). При связывании TGF-β рецептор интернализуется посредством эндоцитоза под действием CD109, что снижает передачу сигнала в клетку. [11] В этом случае корецептор функционирует критическим регуляторным образом, уменьшая сигналы, которые приказывают клетке расти и мигрировать – признаки рака. [11] Семейство корецепторов LRP также опосредует связывание TGF-β с различными мембранными рецепторами. [2]
Интерлейкины 1, 2 и 5 связываются с первичными рецепторами интерлейкина с помощью корецепторов интерлейкина. [2]
Синдеканы 1 и 4 участвуют в различных типах рака, включая рак шейки матки, молочной железы, легких и толстой кишки, а аномальные уровни экспрессии связаны с худшим прогнозом. [2]
ВИЧ
[ редактировать ]Чтобы заразить клетку, гликопротеин оболочки GP120 вируса ВИЧ взаимодействует с CD4 (действующим как первичный рецептор) и корецептором: либо CCR5 , либо CXCR4 . Это связывание приводит к слиянию мембран и последующей внутриклеточной передаче сигналов, которая облегчает вирусную инвазию. [12] Примерно в половине всех случаев ВИЧ вирусы, использующие корецептор CCR5, по-видимому, благоприятствуют немедленному заражению и передаче, тогда как вирусы, использующие рецептор CXCR4, не проявляются до более поздней стадии иммунологически подавленной стадии заболевания. [12] В ходе инфекции вирус часто переключается с использования CCR5 на CXCR4, что служит индикатором прогрессирования заболевания. [13] Недавние данные свидетельствуют о том, что некоторые формы ВИЧ также используют большой рецептор интегрина a4b7 для повышения эффективности связывания в тканях слизистой оболочки. [13]
Гепатит С
[ редактировать ]Вирус гепатита С для заражения требует CD81 корецептора . Исследования показывают, что белок плотных соединений Клаудин-1 (CLDN1) также может играть роль в проникновении ВГС. [14] Аномалии семейства Клаудинов также часто встречаются при гепатоцеллюлярной карциноме, которая может возникнуть в результате инфекции ВПЧ . [14]
Блокада как лечение аутоиммунитета
[ редактировать ]Можно выполнить блокаду корецептора CD4 с помощью антител , чтобы снизить активацию Т-клеток и противодействовать аутоиммунным заболеваниям . [15] Эта блокада, по-видимому, вызывает «доминантный» эффект, то есть после блокировки Т-клетки не восстанавливают свою способность становиться активными. Этот эффект затем распространяется на нативные Т-клетки, которые затем переключаются на регуляторный фенотип CD4+CD25+GITR+FoxP3+ T. [15]
Текущие области исследований
[ редактировать ]В настоящее время двумя наиболее важными областями исследований корецепторов являются исследования ВИЧ и рака. Исследования ВИЧ сосредоточены на адаптации штаммов ВИЧ к различным корецепторам хозяина. Исследования рака в основном сосредоточены на усилении иммунного ответа на опухолевые клетки, хотя некоторые исследования также включают изучение рецепторов, экспрессируемых самими раковыми клетками.
ВИЧ
[ редактировать ]Большинство исследований корецепторов ВИЧ сосредоточено на корецепторе CCR5. Большинство штаммов ВИЧ используют рецептор CCR5. [16] Штаммы ВИЧ-2 также могут использовать рецептор CXCR4. [17] хотя рецептор CCR5 является более целенаправленным из двух. Корецепторы CCR5 и CXCR4 представляют собой семь трансмембранных (7TM) G-белков-связанных рецепторов . [18] Различные штаммы ВИЧ воздействуют на разные корецепторы, хотя вирус может переключаться на использование других корецепторов. [16] Например, рецепторы R5X4 могут стать доминирующей мишенью корецептора ВИЧ в основных штаммах. ВИЧ-1 и ВИЧ-2 могут использовать CCR8 . корецептор [17] Пересечение мишеней корецепторов для разных штаммов и способность штаммов переключаться с доминирующего корецептора могут препятствовать клиническому лечению ВИЧ. Такие методы лечения, как моноклональные антитела WR321, могут ингибировать некоторые штаммы CCR5 ВИЧ-1, предотвращая инфицирование клеток. [18] mAb вызывает высвобождение b-хемокинов, ингибирующих ВИЧ-1, предотвращая инфицирование других клеток.
Рак
[ редактировать ]Исследования корецепторов, связанных с раком, включают исследование факторами роста корецепторов, активируемых трансформирующего фактора роста ( TGF-β , таких как корецепторы ). 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 опосредованную TGF-β иммунную супрессию. Было показано, что TGF-β влияет на пластичность клеток посредством интегрина и киназы фокальной адгезии. [19] Корецепторы опухолевых клеток и их взаимодействие с Т-клетками играют важную роль в иммунотерапии опухолей . Недавние исследования корецепторов р75 , таких как корецептор сортилина, показали, что сортилин связан с нейротрофинами , типом фактора роста нервов. [21] Было обнаружено, что рецептор p75 и корецепторы влияют на агрессивность опухолей, в частности, за счет способности нейротрофинов спасать клетки от определенных форм клеточной гибели. [22] Сортилин, корецептор р75, был обнаружен в естественных клетках-киллерах , но с низким уровнем рецептора нейротрофина. [23] Считается, что корецептор сортилина работает с гомологом нейротрофина, который также может заставлять нейротрофин изменять иммунный ответ.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Гомпертс, Б.Д.; Крамер, ИМ. Тэтэм, ПЕР. (2002). Трансдукция сигнала. Академическая пресса. ISBN 0-12-289631-9 ISBN.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Киркбридж, К.К., Рэй, Б.Н., Блоуб, Г.К. (2005). «Корецепторы клеточной поверхности: новая роль в передаче сигналов и заболеваниях человека». Тенденции биохимии. наук. 30 (11): 611–21. дои : 10.1016/j.tibs.2005.09.003 . ПМИД 16185874 .
- ^ Перейти обратно: а б с Го Д., Цзя Ц. и др. (1995). «Фактор роста эндотелиальных клеток сосудов способствует фосфорилированию тирозина медиаторов сигнальной трансдукции, которые содержат домены SH2, и ассоциации с пролиферацией эндотелиальных клеток». J Biol Chem 270 (12): 6729–6733.
- ^ Боббитт, К.Р., Джастимент, Л.Б. 2000. Регуляция передачи сигнала MHC класса II корецепторами B-клеток CD19 и CD22.
- ^ Перейти обратно: а б Ван Дж., Мейхерс Р., Сюн Ю., Луи Дж., Сакихама Т., Чжан Р., Йоахимиак А., Рейнхерц Э.Л. 2001. Кристаллическая структура второго N-конца CD4 человека. Фрагмент -домена в комплексе с молекулой MHC класса II. Учеб. Национальная академия наук США: Том. 98, № 19, стр. 10799-10804.
- ^ Перейти обратно: а б с Бёме С.А., Чжэн Л., Ленардо М.Дж. 1995. Анализ корецептора CD4 и индуцированных активацией костимулирующих молекул при антиген-опосредованной гибели зрелых Т-лимфоцитов. Журнал иммунологии. 155:1703-1712.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Берсон Дж. Ф., Домс Р. В. 1998. Структурно-функциональные исследования корецепторов ВИЧ-1. Семинары по иммунологии, Vol. 10 стр. 237–248.
- ^ Перейти обратно: а б Блеул, С.С., Ву, Л., Хокси, Дж.А., Спрингер, Т.А., Маккей, С.Р. 1996. Рецепторы ВИЧ CXCR4 и CCR5 по-разному экспрессируются и регулируются на Т-клетках человека. Учеб. Натл. акад. наук. США. Том. 94, стр. 1925–1930.
- ^ Саваками, К., Роблинг, А.Г., Ай, М., Питнер, Н.Д., Лю, Д., Уорден, С.Дж., Ли, Дж., Мэй, П., Роу, Д.В., Дункан, Р.Л., Уорман, М.Л., Тернер, CH (2006). «Корецептор Wnt LRP5 необходим для скелетной механотрансдукции, но не для анаболического ответа костей на лечение паратироидным гормоном». Ж. Биол. хим. 281 (33): 23698–711. дои : 10.1074/jbc.M601000200 . ПМИД 16790443 .
- ^ Перейти обратно: а б Нувион, А.Л., Убаха, М., Леблан, С., Дэвис, Э.К., 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. два : 10.1242/jcs.073635 . ПМИД 21081647 .
- ^ Перейти обратно: а б Бизе А.А., Лю К., Тран-Хан Н., Саксена А., Ворстенбош Дж., Финнсон К.В., Бушманн М.Д., Филип А. (2011). «Корецептор TGF-β, CD109, способствует интернализации и деградации рецепторов TGF-β». Биохим. Биофиз. Акта. Epub перед печатью опубликован в феврале 2011 года. дои : 10.1016/j.bbamcr.2011.01.028 . ПМИД 21295082 .
- ^ Перейти обратно: а б Мариани С.А., Виченци Э., Поли Г. (2011). «Асимметричное использование и репликация корецептора ВИЧ-1 в CD4 (+) Т-лимфоцитах». Дж. Перевод. Мед. 9 (1): С8. два : 10.1186/1479-5876-9-S1-S8 . ПМИД 21284907 .
- ^ Перейти обратно: а б Чикала, К., Артос, Дж., Фаучи, А.С. (2011). «Оболочка ВИЧ-1, интегрины и использование корецепторов при передаче ВИЧ через слизистые оболочки». Дж. Перевод. Мед. 9 (1): С2. дои : 10.1186/1479-5876-9-S1-S2 . ПМИД 21284901 .
- ^ Перейти обратно: а б Эванс, М.Дж., фон Хан, Т., Черн, Д.М., Сайдер, А.Дж., Панис, М., Вельк, Б., Хациоанну, Т., МакКитинг, Дж.А., Биениас, П.Д. , Райс, К.М. (2007). «Клаудин-1 — это корецептор вируса гепатита С, необходимый на позднем этапе проникновения». Природа. 446 (7137): 801–5. дои : 10.1038/nature05654 . ПМИД 17325668 .
- ^ Перейти обратно: а б Вальдманн Х., Адамс Э., Кобболд С. (2008). «Перепрограммирование иммунной системы: блокада корецепторов как парадигма использования механизмов толерантности». Иммунол. Откр. 223: 361–70. два : 10.1111/j.1600-065X.2008.00632.x . ПМИД 18613847 .
- ^ Перейти обратно: а б Кутцер М., Неделлек Р., Сильерс Т., Мейерс Т., Моррис Л., Мозье Д.Э. (2011). Для переключения корецепторов при ВИЧ-1 подтипа C необходима экстремальная генетическая дивергенция. Журнал синдромов приобретенного иммунодефицита, 56, 9-15.
- ^ Перейти обратно: а б Каладо, М., Матосо, П., Сантос-Коста, К., Эспириту-Санто, М., Мачадо, Ж., Росадо, Л., Антунес, Ф., Мансиньо, К., Лопес, М.М., Мальтес, Ф., Сантос-Феррейра, Миссури, Азеведо-Перейра, Ж.М. (2010). Использование корецепторов первичными изолятами ВИЧ-1 и ВИЧ-2: актуальность хемокинового рецептора CCR8 в качестве альтернативного корецептора. Вирусология, 408, 174–182.
- ^ Перейти обратно: а б Матьяс, Г.Р., Вечорек, Л., Бансал, Д., Шенин, А., Сандерс-Бьюэлл, Э., Тованабутра, С., Ким, Дж. Х., Полонис, В., Алвинг, CR (2010). Ингибирование ВИЧ-1-инфекции мононуклеарных клеток периферической крови моноклональным антителом, которое связывается с фосфоинозитидами и индуцирует секрецию бета-хемокинов. Биохимические и биофизические исследования, 402, 808-812.
- ^ Перейти обратно: а б Пардали, Э. ван дер Шафт, Д.В.Дж., Верчинска, Э., Гортер, А., Хогендорн, PCW, Гриффиоен, А.В., тен Дейке, П. (2011). Критическая роль эндоглина в пластичности опухолевых клеток саркомы Юинга и меланомы. . Онкоген, 30, 334–345.
- ^ Злоза, А., Ягода, MC, Лайонс, GE, Грейвс, MC, Кольхапп, Ф.Дж., О'Салливан, Дж.А., Ласек, AT, Нисимура, Мичиган, Гевара-Патино, JA (2011). Корецептор CD8 способствует чувствительности CD8(+) Т-клеток к подавлению, опосредованному трансформирующим фактором роста-бета (TGF-бета). Иммунология рака, иммунотерапия, 60, 291–297.
- ^ 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.
- ^ Бассили М., Бирман Э., Шор Н.Ф., Сарагови ХУ (2010). Дифференциальная роль рецепторов нейротрофинов Trk и p75 в онкогенезе и химиорезистентности ex vivo и in vivo. Химиотерапия и фармакология рака, 65, 1047–1056.
- ^ Роджерс, М., Бейли, С., Матусика, Д., Николсон, И., Мейдерман, Х., Пагадала, ПК, Нит, К.Э., Зола, Х., Макардл, П., Раш, РА (2010) . ProNGF опосредует гибель клеток естественных киллеров посредством активации комплекса p75NTR-сортилин. Журнал нейроиммунологии, 226, 93-103.