Kemokinek: kemotaxis kiváltására specializálódott citokinek

Az előadások a következő témára: "Kemokinek: kemotaxis kiváltására specializálódott citokinek"— Előadás másolata:

1 Kemokinek: kemotaxis kiváltására specializálódott citokinek
Lajkó Eszter Kemotaxis Speciálkollégium

2 A kemotaxis kiváltására specializálódott ligandok
Szolubilis bakteriális termékek (fMLP) Plazma eredetű anyagok – komplement fehérjék Arachidonsav metabolizmus – lipoxigenáz útvonal (leukotrién, eikonazoid) Kemokinek: kemotaxist indukáló citokinek A kemotaktikus válaszok kiváltására képes molekulák száma viszonylag nagy, köztük elsődleges és másodlagos kemotaktikus hatású molekulákat különböztethetünk meg. Az elsődleges ligandok fő csoportjai a következök: Formil-peptidek: bakteriális eredetű di-, tri- és tetrapeptidek (erre utal a molekulák N terminálisán található formil csoport). A bektériumok ezeket a molekulákat in vivo bocsátják a környezetbe vagy a sejtek szétesését szabadulnak fel. A csoport legjellemzőbb tagja az N-formil-metionil-leucil-fenilalanin (szakirodalomban fMLF vagy fMLP). A bakteriális eredetű fMLF a gyulladásos reakciók egyik kulcsfontosságú eleme, mely erős kemotaktikus hatást fejt ki a neutrofil granulocitákra és monocitákra. A komplement 3a (C3a) és komplement 5a (C5a) a komplement aktiválódási sor közti termékei. Szintézisük, illetve aktiválódásuk három útvonal (klasszikus, lektin-függő és alternatív) kereszteződési pontjában, egy konvertáz enzim segítségével történik. E termékek fő célsejtjei a neutrofil granulociták és monociták. leukotriének az eicosanoidok csoportjába tratoznak. Fontos lipid mediátorok, az arachidonsav lebomlási útvonal 5-lipoxigenáz által katalizált termékei. A kemotaxis szempontjából legfontosabb tag a leukotrién B4 (LTB4), amely adhéziót, kemotaxist és fehérvérsejtek aggregációját is okozza. Kemoattraktáns hatását az LTB4 G-proteinekhez kapcsolt 7-hurkú transzmembrán leukotrién receptorokon keresztül fejti ki, melyek száma fokozódik gyulladásos és allergiás állapotokban.

3 Kemokinek 3D szerkezete

4 CXC kemokinek = α kemokinek
Platelet faktor 4 Epitheliális neutrophil aktiváló Granulocita chemotaktikus protein 2 Neutrofil aktiváló peptid 2 Granulocita chemotaktikus protein ELR: Gln-Leu-Arg szekvencia megléte ELR szekvencia hiánya Monokinindukált gamma-interferon Interferon indukált protein-10 Stroma sejt eredetű factor 1 α/β Stomal cell-derived factor 1 α/β

5 CC kemokinek = β kemokinek
Monocita chemotaktikus protein Makrofág inflammatorikus protein Regulated upon activation, normal T cell expressed and secreted 3 diszulfid híd

6 C kemokinek = γ kemokinek
CX3C kemokinek = δ kemokinek

7 Kemokin dimerizáció, oligomerizáció
Homodimer képzés Heterodimer képzés!!! CCL2 CXCL8 CC – CC kemokinek CXC – CXC kemokinek CC – CXC kemokinek között Heterodimerek képződése szabályozza a kemokinek meglévő funkcióját Szinergista Antagonista új hatás

8 Glükózaminoglikán-kötő képesség
CCL4 Szerepe van sejtfelszini gradiens kialakításában Sejttípus-függő a GAG mintázat – más kemokinek kötődnek hozzájuk Dimerképződés irányába tolja el az egyensúlyt CXCL12 CXCL8

9 Haptotaxis kemokin glükózaminoglikán Endotél sejt fehérvérsejtek

10 Glükózaminoglikán-kötő képesség, mint terápiás támadáspont
Minőségi / mennyiségi változások megfigyelhetőek a GAG expresszióban különböző kórképek esetén Heparin: Megvédi a kemokineket a lebomlástól Tároló funkció Befolyásolja a kemokinek hozzáférhetőségét Kemokin – GAG interakciót gátolja Gyulladásgátló (asztma, gyulladásos bélbetegségek)

11 Kemokinek osztályozása
Inflammatorikus / gyulladásos kemokinek Homeosztatikus kemokinek Folyamatosan expresszálódnak Embriogenesisben, organogenesisben játszanak fontos szerepet (CCL-12) Immun surveillance Időlegesen termelődnek (gyulladáskor) proinflammatorikus citokinek hatására termelődnek Immunfolyamatokban vesznek részt

12 Szecernáló sejtek Inflammatorikus / gyulladásos kemokinek
Immunrendszer sejtjei termelik Magas az expressziójuk Homeosztatikus kemokinek Specificitást mutatnak bizonyos szövetekhez, sejtekhez CCL 25 – thymus Kis mennyiségben termelődnek

13 Poszttranszlációs módosítás
Glikolizáció Proteolitikus hasítás Kemokinek amino-terminálisát érinti Matrix metalloproteázok (MMP) vesznek részt benne Hatása: Általában megmarad a receptor affinitás Változhat a receptor specificitás Változhat a hatás (jelátvitel) CX3CL1 felszabadítja a membrán-kötésből

14 IL-8 poszttranszlációs módosítása
99 aminosav hosszúságú prekurzor fehérjeként szintetizálódik – szignál szekvencia levágódik N-terminális további proteolitikus hasítása (alternatív) Endothel, fibroblaszt: CXCL8 – IL-8 (1-77) Monocita, neutrofil granulocyta, limfocita: 5-8 aminosav lehasítása Plazmin, trombin, matrix metalloproteáz (pl. MMP-1, -9) Aktivitás  1-8 aminosav lehasadása 1-10 aminosav lehasítása: antagonista hatás

15 IL-8 IL-8 receptor = CXCR1 MMP-9 tartalmú granulumok

16 Célsejtek CXC kemokinek = α kemokinek ELR (Glu-Leu-Arg) ELR szekvencia
szekvencia megléte ELR szekvencia hiánya Neutrofil kemotaxis Limfocita, NK sejt kemotaxis

17 Célsejtek - CC kemokinek
MCP Monocita, NK sejt, dendritikus sejt CCL28 / MEC T és B sejt, eozinofil CCL5 / RANTES T sejt, eozinofil, bazofil granulociták CCL 11 / Eotaxin Eozinofil granulociták

18 Célsejtek - C kemokinek
XCL-1 / Limfotaktin α / SMC-1 α T sejt prekurzor XCL-2 / Limfotaktin β / SMC-1 β Célsejtek – CX3C kemokinek CX3CL-1 / fraktalkin T sejt, monocita, neutrofil granulocita

19 Genetika Kromoszómán való elhelyezkedés Klaszterekbe szerveződő gének
Mini klaszterekbe szerveződő, vagy magányos gének CC és CXC kemokinek Sok receptorhoz képesek kötődni Hasonló funkciót látnak el (MCP, MIP) Gén duplikációval alakultak ki Inflammatorikus kemokinek Különböző fajok között kicsi a megfeleltetés Általában egy receptoron át hatnak Fiziológiás folyamatokban játszanak szerepet Homeosztatikus kemokinek Konzervatív a fajok között

20 Kemokin receptor Ligandkötés specificitásáért Gα Gβ DRY motívum Gγ
kb. 20 „jeltovábbító” receptor 3 scavenger receptor (jelátvitel nincs)

21 Célsejtek CXC kemokinek = α kemokinek ELR (Glu-Leu-Arg) ELR szekvencia
szekvencia megléte ELR szekvencia hiánya Neutrofil kemotaxis Limfocita, NK sejt kemotaxis

22 Kemokin – receptor interakció
kötés N hurok N terminális 30s hurok Szignál-továbbítás

23 Receptor – kemokin interakció
NH2- HOOC- GAG G-protein foszforiláció Cellular and Molecular Immunology 1999

24 Kemokin receptorok Redundancia: több kemokin – egy receptor
Pleiotrópia: egy kemokin – több receptor

25

26 Receptor dimerizáció, oligomerizáció
TM1 és TM4 van szerepe a dimerizációban Feltételezhetően 1 kemokin tud kötődni a dimerhez Homo- és heterodimerizáció egyaránt lehetséges Hatása van: receptor sejtfelszínre való szállításra receptor specificitásra szignalizációra

27 α β γ αi Ras PIP2 PIP3 PI3K CRAC Akt/PKB Rac Wasp Arp 2/3 Jelátvitel

28 „Nem-jeltovábbító” kemokin receptorok
Duffy antigén / kemokin receptor (DARC), D6 receptor Scavenger receptorok Kemokin affinitásuk a „signaling” receptorokéhoz hasonló A jeltovábbításért felelős DRY motívum hiányzik Szabályozzák, lecsendesítik az immunválaszt

29 Ca2+   kis G fehérjék Kemotaxis CCL5 = RANTES DARC CCR5
G protein trimer Ca2+  kis G fehérjék  Kemotaxis

30 Kemokinek fő funkciói Leukocita kemotaxis Leukocita degranuláció
Integrin aktiváció a leukocita-endotél interakció során Angiogenezis, angiosztázis

31 Extravazáció limfocita szelektin kemokin receptor integrin (inaktív)
Endotél sejt adressin kemokin Ig domain tartalmazó adhéziós molekula

32

33 Kemokinek funkciói Homeosztázis és egyedfejlődés Hematopoesis
MIP-1α (CCL3): csökkenti a csontvelői myeloid progenitor sejtek számát SDF-1 (CXCL12): elősegíti B sejt progenitorok osztódását Másodlagos immunszervek fejlődése T sejt érés TECK (CCL25): szelektív kemoattraktáns Angiogenezis, angiosztázis ELR (Glu-Leu-Arg) szekvencia megléte meghatározó (kivétel az SDF-1)

34 Kemokin mimikri Vírusok stratégiái: Kemokin homológok termelése
Szerkezeti hasonlóság CC és CXC kemokinek Agonista / antagonista hatás Kemokin receptor homológok 25-59% szekvencia homológia az humán receptorokkal Sokféle kemokint kötnek Szecernált kemokin-kötőproteinek: kemokinek heparin kötő régiójával lép interakcióba

35 HIV vírus és a kemokin receptor
CCR5 receptor antagonista: Maraviroc

36 Kemokinek kórélettani jelentősége
Gyulladás akut: fehérvérsejt toborzás, sejttörmelék eltakarítás, sebgyógyulás Krónikus: CCR1 és CCR2 megemelkedett szintje Atherosclerosis: fehérvérsejt toborzás, simaizomsejt migráció és ploriferáció Allergia Megemelkedett eozinofilgranulocita és hízósejt beáramlás Eotaxin expresszója  Tumor és metasztázisképzés A szövetek kemokin expressziója meghatározza az áttétek kialakulását 22 receptor közül 13-nak szerepe van a tumor progresszióban Kilökődés Kilökődésért felelős sejtek beszűrődése