Uloga NLR-a u regulaciji signalizacije interferona tipa I, odbrani domaćina i toleranciji na upalu, 1. dio

sažetak:

Interferonska signalizacija tipa I doprinosi razvoju urođenih i adaptivnih imunoloških odgovora na viruse, gljivice ili bakterije. Međutim, amplituda i vrijeme interferonskog odgovora su od najveće važnosti za sprječavanje neodoljivog ishoda ili oštećenja tkiva. Dok je nekoliko patogena razvilo strategije za narušavanje kvaliteta interferonske signalizacije, sve je više dokaza da ovaj put može regulirati nekoliko članova porodice Nod-like receptora (NLR), iako precizan mehanizam za većinu njih ostaje neuhvatljiv.

NLR se sastoje od porodice od oko 20 proteina kod sisara, koji su sposobni osjetiti mikrobne proizvode, kao i endogene signale povezane s ozljedom tkiva. Ovdje pružamo pregled našeg trenutnog razumijevanja funkcije tih NLR u odgovorima na interferon tipa I s fokusom na virusne infekcije. Razgovaramo o tome kako regulacija interferona tipa I posredovana NLR može utjecati na razvoj autoimunosti i imunološki odgovor na infekciju.

Interferon tipa I je važan imunološki regulator, koji igra važnu ulogu u održavanju zdravlja i normalne funkcije imunološkog sistema. U procesu imunološkog odgovora, interferon tipa I može stimulirati uklanjanje egzogenih faktora kao što su maligni tumori i infektivni patogeni, te poboljšati sposobnost imunološke odbrane organizma. Istovremeno, interferon tipa I takođe može inducirati apoptozu tumorskih ćelija i inhibirati proliferaciju tumorskih ćelija, tako da ima važnu kliničku primenu u lečenju tumora.

Osim toga, interferon tipa I također može stimulirati funkcije različitih imunoloških stanica, kao što je povećanje aktivnosti ubijanja makrofaga i NK stanica, promicanje diferencijacije, proliferacije i aktivacije B stanica i T stanica, te reguliranje interakcije između imunoloških stanica. , čime se koordinira odgovor cjelokupnog imunološkog sistema. Stoga interferon tipa I igra važnu ulogu u održavanju zdravlja organizma, prevenciji i liječenju imunoloških bolesti.

Ukratko, tip I interferon je usko povezan s imunitetom i igra ulogu u promicanju imunološke odbrane tijela i liječenju bolesti povezanih s imunitetom regulacijom funkcije imunoloških stanica i interakcije između imunoloških stanica. Sa ove tačke gledišta, moramo poboljšati imunitet. Cistanche može poboljšati imunitet. Cistanche je bogat raznim antioksidativnim supstancama, kao što su vitamin C, vitamin C, karotenoidi itd. Ovi sastojci mogu ukloniti slobodne radikale, smanjiti oksidativni stres i poboljšati imunitet. otpor sistema.

Click cistanche tubulosa pogodnosti

Ključne riječi:

NOD-slični receptori; Interferoni; urođeni imunitet; imunološka regulacija; interferon tipa I; antivirusno; signalizacija.

1. Interferoni tipa I

Interferoni (IFN) su heterogena grupa proteina koji se mogu klasifikovati u tri porodice (Tip I, II i III) na osnovu različitih funkcija i karakteristika [1]. Porodica humanog tipa I IFN sastoji se od 5 podgrupa: IFN-, - , -κ, -ε i -ω [2–4], dok grupa IFN tipa II sadrži samo IFN- [3]. IFN tipa III sastoje se od četiri IFN-λ proteina [5,6].

Ovaj pregled će se fokusirati na regulaciju IFN-a tipa I od strane članova porodice Nod-like receptora (NLR), au okviru ove klase na najistaknutije i najbolje proučavane članove IFN- i IFN-.

Svi IFN-ovi tipa I se vezuju za zajednički heterodimerni receptor koji se sastoji od IFN-/R1 (IFNAR1) i IFN-/R2 (IFNAR2) podjedinica [7–9], koje su eksprimirane na većini tipova ćelija. Vezivanje IFN-a tipa I za njihov receptor uzrokuje dimerizaciju podjedinice receptora [10], brzu aktivaciju Janus kinaze 1 povezane s R2 podjedinicom (JAK1) [11,12], a zatim indukciju JAK-STAT puta [13]. Ova tirozin kinaza auto-fosforiliše i dodatno fosforiliše specifične ostatke unutar interakcijskih mjesta intracelularnog domena receptora, otkrivajući džepove za vezivanje transduktora signala i aktivatora transkripcije (STAT) [14].

Nakon vezivanja STAT proteina preko njihovih domena Src-homologije 2 (SH2), STAT se fosforiliraju aktiviranim JAK1, što dovodi do njihove disocijacije od receptora. IFN- indukuje formiranje STAT1/STAT2 heterodimera [15], koji se dalje mogu povezati sa regulatornim faktorom interferona 9 (IRF9), a zatim formirati IFN-stimulisani gen faktor 3 (ISGF3) [16]. ISGF3 se translocira u jezgro da se veže interferonom stimulisani elementi odgovora (ISREs), indukujući gene antivirusnog odgovora [15,17,18]. Nadalje, STAT1 može formirati homodimere ili heterodimere sa STAT3. STAT1, STAT3, STAT4, STAT5 i STAT6 formiraju homodimere.

Dimerizacija prethodi translokaciji u jezgro i aktivaciji gena reguliranih aktivacijskim mjestom gama interferona (GAS) [19–21], što uzrokuje proinflamatorni odgovor (Slika 1).

Vezivanje IFN-o za njegov receptor također dovodi do brze fosforilacije tirozin kinaze Tyk2 (22-25) povezane s podjedinicom receptora R1, koja posreduje u signaliziranju ne-IFN putevima, što rezultira pokretanjem puta MAP kinaze i aktivacijom p38 i kasniju inhibiciju rasta (26), kao i remodeliranje hromatina nakon translokacije Crebinding elementa (CREB)(27). Nadalje, Tyk2 aktivira fosfoinozitid-3-kinazu (PI3K), što rezultira aktivacijom sisara cilja rapamicinskog (mTOR) puta i inicijacijom translacije mRNA, kao i aktivacijom proinflamatornog nuklearnog faktora kapa svjetlosnog lanca -pojačivač' puta aktiviranih B-ćelija (NF-kB) (28).

1.1. Imuni odgovor na infekciju i tolerancija tkiva je pod uticajem Tiype I interferonskog odgovora

Virusi stupaju u interakciju sa širokim spektrom proteina u stanicama sisara, a njihova evolucija je vođena antivirusnim ograničenjima i adaptacijom njihovih ćelija domaćina. Stoga nije iznenađujuće da je njihova koevolucija rezultirala vrlo sofisticiranim regulatornim mehanizmima vremena i amplitude imunoloških odgovora na virusne izazove. IFN tipa I ima centralnu ulogu u kontroli virusnih infekcija i takođe je uključen u odbranu drugih patogena. 1957. Alick Isaacs i Lean Lindenmannas su otkrili IFN kao topljivi faktor u supernatantu horioalantoične membrane, izazvan toplinom inaktiviranim virusom gripe, koji ometa virusnu infekciju u stanicama, otuda i naziv - interferon"29. tip I FN djeluju na autokrini i parakrini način i primaju stanice promatrača za nadolazeću virusnu infekciju potonjem. Njihova sposobnost da ograniče replikaciju virusa uglavnom je vođena mnoštvom interferonom stimuliranih gena (ISG). Nadalje, IFN tipa I igraju važnu ulogu ulogu u aktivaciji ćelija koje su uključene u razvoj adaptivnog imunog odgovora.Ovde IFN tipa I učestvuju u kontroli ćelijske ekspanzije i diferencijacije i određivanju citokinskih i hemokinskih odgovora ćelija limfoidne loze (30).

IFN tipa I su povezani sa brzom indukcijom ćelijskog antivirusnog stanja, a većina ćelija ih može proizvesti kao odgovor na odgovarajuću stimulaciju receptora za prepoznavanje uzoraka (PRR). Oni pripremaju inficirane ćelije, kao i okolne ćelije u stanje odbrane ili tolerancije [31]. Njihov značaj kao zaštitnih faktora tokom virusnih infekcija dokazan je pokazivanjem visoke osjetljivosti miševa s nedostatkom IFNAR1 receptora (Ifnar1−/− miševi) na virus vezikularnog stomatitisa (VSV), virus Semliki Forest, virus vakcinije (VACV) i limfocitni koriomeningitis. virus (LCMV) [32]. Nadalje, pokazalo se da su miševi s nedostatkom STAT1 visoko osjetljivi na viruse gripe [33], što dodatno učvršćuje važnost IFN-a tipa I u antivirusnim odgovorima. Kod ljudi, nekoliko oblika naslijeđenog nedostatka STAT1 povezano je s visokom osjetljivošću na intracelularne bakterije i viruse [34], dok su neke STAT1 mutacije za povećanje funkcije odgovorne za razvoj kronične mukokutane kandidijaze [35].

Kod bakterijskih infekcija, funkcije IFN-a tipa I su složenije, jer mogu pozitivno ili negativno utjecati na odbranu domaćina [30]. Tretman makrofaga IFN-om tipa I dovodi do boljeg ograničenja bakterijske replikacije tokom infekcije intracelularnom Legionella pneumophilia ili Bacillus anthracis [36–39]. Nadalje, čini se da IFN tipa I štiti ćelije od invazije Salmonella enterica subsp. enterica ser. Typhimurium (S. Typhimurium) i Shigella flexneri, kao miševi tretirani rekombinantnim tipom I IFN pokazali su smanjen broj invazivnih bakterija u epitelnim ćelijama i poboljšano preživljavanje [40,41]. IFN tipa I doprinose aktivaciji makrofaga, u vezi sa proizvodnjom dušikovog oksida (NO) i TNF-a [42]. Međutim, IFN- i - su također identificirani kao negativni regulatori mnogih citokina i hemokina, koji upravljaju imunološkim odgovorima na bakterijske infekcije, posebno za Listeria monocytogenes [43,44] i S. Typhimurium [44,45] (pregledano u [46]).

Osim bakterija, prepoznavanje gljivica, najvažnije od lektinskog receptora C tipa Dectin-1, ali i gljivičnih nukleinskih kiselina preko Toll-like receptora 7 (TLR7) i TLR9 inducira robusne interferonske odgovore tipa I [47,48 ]. Međutim, kao i kod bakterijskih infekcija, interferoni tipa I također mogu biti podrška preživljavanju patogena [49].

IFN tipa I su podjednako važni u orkestriranju adaptivnih imunih odgovora na infekciju transkripcionom regulacijom širokog spektra ciljnih gena. Posebno, IFN tipa I induciraju i podržavaju proizvodnju IFN tipa II, uglavnom IFN- u NK ćelijama direktno [50,51], i podržavaju proizvodnju IL-12 u dendritskim ćelijama (DC) [52]. Oni mogu dodatno poboljšati odgovore mijeloidnih stanica, B stanica i T stanica na virusnu infekciju, što dovodi do poboljšanog čišćenja virusa i uspostavljanja robusnog adaptivnog repertoara T i B stanica memorije. U prezentaciji antigena, IFN- inducira transkripciju MHC klase I i klase II izazivanjem ekspresije dva člana porodice NLR, domena aktivacije kaspaze i regrutacije (CARD) koji sadrži 5 (NLRC5) i MHC klase II transkripcionog aktivatora (CIITA), respektivno. [53,54]. U međuvremenu, otkriveno je da je ekspresija mnogih drugih NLR-a regulirana i IFN-ima tipa I i tipa II. U sljedećem odjeljku detaljno opisujemo kako su NLR regulirani IFN-ovima tipa I i kako moduliraju ishod odgovora na IFN tipa I. Razgovaramo o tome kako deregulacija NLR-a može rezultirati osjetljivošću na infekciju ili auto-upalne bolesti kao posljedicu širenja patogena ili smanjenu toleranciju tkiva na oštećenja od stresa.

1.2. Indukcija interferonskog odgovora tipa I senzorom nukleinske kiseline

Prepoznavanje molekularnih obrazaca povezanih s patogenom (PAMP) od strane evolucijski očuvanih PRR-a je početni korak za uspostavljanje brzog urođenog imunološkog odgovora. Nakon otkrivanja potencijalno štetnih ne-sebnih molekula, PRR aktiviraju definirani skup signalnih kaskada, što kulminira indukcijom stanja tolerancije ili odbrane u ćeliji domaćinu. Ovo omogućava proizvodnju i oslobađanje citokina, koji signaliziraju susjednim stanicama za regrutaciju imunoloških stanica za iniciranje specifičnog adaptivnog imunološkog odgovora.

PRR su lokalizirani u različitim subcelularnim odjeljcima. Toll-like receptori (TLR), lektini C-tipa i receptori čistača pokrivaju površinu ćelije, kao i, u slučaju TLR-a, membrane endosomalnog kompartmenta. NOD-slični receptori (NLR), receptori slični RIG-I (RLR) i ciklička GMP-AMP sintaza (cGAS) prate citoplazmu zbog oštećenja ćelija ili prisutnosti invazivnih patogena. Aktivacija ovih receptora dovodi do indukcije ili potiskivanja lučenja IFN-a tipa I, o čemu će biti riječi u narednim poglavljima i sažeto je prikazano na slici 1.

Detekcija citosolne DNK uglavnom je posredovana sveprisutno eksprimiranim cGAS i odsustvom proteina melanoma 2 (AIM2). Ovo ne uključuje samo stranu DNK izvedenu iz patogena, već i citosolni kromatin koji je rezultat genotoksičnog stresa. Dok cGAS aktivacija inducira IFN tipa I, detekcija citosolne DNK pomoću AIM2 dovodi do piroptotske smrti ćelije kao posljedice aktivacije kaspaze-1 i naknadne obrade i oslobađanja zrelih IL-1 i IL{{ 5}} [55].

Vezivanje za citosolnu DNK čini cGAS u aktivnom stanju, što dovodi do sinteze drugog glasnika cikličkog GMP-AMP (cGAMP) s mješovitom povezanom kičmom (c[G(20,50)pA(30,50)p]) , što se zauzvrat osjeti pomoću proteina koji se naziva stimulator gena za interferon (STING) [56–59], koji se nalazi na membrani endoplazmatskog retikuluma [60]. Aktivacija STING-a dovodi do njegove translokacije u Golgi mrežu i aktivira NF-κB aktivator-vezujuću kinazu 1 (TBK1) pridruženu članu TRAF porodice. Nakon autofosforilacije, TBK1 zatim aktivira IRF3 putem direktnog vezivanja [61].

Ovo omogućava njegovu dimerizaciju, translokaciju u nukleus i iniciranje transkripcije IFN-a tipa I. Aktivacija IRF3 rezultira početnim talasom transkripcije sa IFN- i IFN- 4 kao centralnim metama transkripcije. Transkripcija IRF7 se takođe indukuje kako bi se omogućila pozitivna povratna sprega koja vodi do drugog talasa lučenja IFN-a tipa I [62]. STING je suštinski posrednik ovog odgovora jer njegov nedostatak ukida cGAS-indukovanu IRF3 aktivaciju i IFN-indukciju [63]. Nedostatak cGAS-a u makrofagima dobivenim iz koštane srži miša (BMDM) je štetan za indukciju antivirusnog tipa I IFN odgovora na DNK viruse kao što su herpes simplex virus (HSV) 1, VACV i mišji gamaherpesvirus 68, ali ne utječe na odgovor na RNA virus Sendai virus (SeV) [64,65]. Osim aktivacije IRF3, STING djeluje i kao aktivator NF-κB. Za opsežan pregled funkcija aktivacije cGAS-STING-a, čitalac je upućen na [66].

Studije na ćelijama cGAS−/− miševa su dokazale da je cGAS glavni DNK senzor u ćelijama koje predstavljaju antigen, kao što su plazmacitoidne dendritičke ćelije (pDC) i konvencionalne dendritske ćelije (cDC). Smanjenje cGAS-a u tim stanicama učinilo ih je nereagirajućim na transfekciju DNK i infekciju DNK virusima [67]. IFN odgovor tipa I prema ovim nukleinskim kiselinama je također bitan kao početni signal za funkciju sklopa inflamasoma AIM2 izazvanog DNK [55].

Osim nukleinskih kiselina iz nekoliko DNK virusa kao što su citomegalovirus [68,69], HSV 1 [67], VACV [67] i retrovirusi [70], cGAS je također senzor za mikrobnu DNK iz invazivnih bakterija i protozoa kao što je L. monocytogenes [71–73], Chlamydia trachomatis [74], Mycobacterium tuberculosis [75–77], Toxoplasma gondii [78] i Leishmania major [79].

Najvažnija porodica citosolnih RNA-senzora je porodica receptora sličnih RIG-I (RLR), koja se sastoji od proteina gena I induciranog retinoinskom kiselinom (RIG-I), proteina 5 povezanog s diferencijacijom melanoma (MDA5) i laboratorijskog genetike i fiziologije 2 (LGP2). Ovi proteini mogu osjetiti 5-prime di- i tri-fosfate kratke dvolančane (ds)RNA sa tupim krajem pomoću RIG-I, ili duge dsRNA pomoću MDA5 [80]. Sva tri proteina sadrže DExD/H box domene sa funkcijom ATPaze, koje su ključne za vezivanje RNK. RIG-I i MDA5 dalje sadrže dvije CARD. Ovi N-terminalni domeni su odgovorni za dalje nizvodno signaliziranje vezivanjem za CARD domen mitohondrijalnog antivirusnog signalnog proteina (MAVS). C-terminalni domen RIG-I služi kao inhibitorni domen, održavajući protein u neaktivnom stanju dok se ne veže za RNK i ne izazovu konformacijske promjene [81].

Nakon vezivanja različitih citosolnih RNK ​​vrsta, i MDA5 i RIG-I su predmet K63-vezane ubikvitinacije, kako kovalentnim, tako i nekovalentnim vezivanjem [82]. Ili RIG-I, protein 25 koji sadrži tripartitni motiv (TRIM25) [82] ili Riplet [83,84] mogu funkcionirati kao E3 ubikvitin ligaze. Ovaj proces omogućava RIG-I da postane homotetramerni [85] i lokalizira se na MAVS na vanjskoj mitohondrijalnoj membrani inicira njegovu oligomerizaciju [86]. Ova multimerizacija MAVS-a rezultira njegovom aktivacijom i omogućava regrutovanje dodatnih nizvodnih adapterskih proteina TRAF2, TRAF6 i TRADD [87,88]. Nakon toga, TRAF3 [89] i TANK [90] se regrutuju da olakšaju aktivaciju TBK1 i IKKε, koji zatim fosforiliraju faktore transkripcije IRF3 i IRF7. Aktivacija ova dva faktora omogućava njihovu homodimerizaciju i translokaciju u nukleus gdje iniciraju transkripciju IFN-a tipa I i tipa III [91–94]. LGP2 ne sadrži CARD domen i stoga je predloženo da ne funkcionira u signalizaciji, već kao regulator funkcije RIG-I ili MDA5 [95].

1.3. Indukcija odgovora na interferon tipa I pomoću TLR-ova vezanih na membranu

Dok većina članova TLR familije TLR može aktivirati NF-κB signalnu kaskadu pomoću MyD88, IFN tipa I induciraju TLR preko aktivacije TRIF [96]. Među tim TLR-ima, TLR4 se pokazao kao najvažniji induktor tipa I IFN-a. Prepoznavanje LPS-a, ili nekoliko virusnih proteina, dovodi do aktivacije TRIF-a. TRIF se zatim može direktno povezati sa TBK1, indukujući IRF3 aktivaciju i translokaciju u jezgro kao što je gore opisano [97,98]. Nadalje, TLR3, koji također signalizira preko TRIF-a, i TLR7 i TLR9 su induktori IFN odgovora [98]. TLR7 i TLR9 se uglavnom eksprimiraju u pDC-ima gdje indukuju ekspresiju IFN tipa I na MyD{14}}zavisan način. pDC-ovi konstitutivno eksprimiraju IRF7, a pokazalo se da MyD88 može formirati kompleks sa IRF7 kako bi pokrenuo njegovu aktivaciju i transkripcionu aktivnost [99,100]. Za sveobuhvatniji pregled TLR-indukovane imunološke signalizacije, vidjeti [101,102].

1.4. Indukcija interferonskih odgovora od strane NLR

Pored TLR-ova vezanih za membranu i citosolnih RLR-a, porodica proteina NOD-like receptora (NLR) je još jedna grupa citosolnih PRR-ova. Kod sisara su opisana ukupno 22 ljudska NLR-a [103]. NLR se karakterišu zajedničkim tripartitnim motivom, koji se sastoji od domena centralnog vezivanja i oligomerizacije nukleotida (NACHT), C-terminalnih ponavljanja bogatih leucinom (LRR) i varijabilnog N-terminalnog efektorskog domena. Prema njihovom efektorskom domenu, NLR su kategorizirani u različite podgrupe: CARD-transkripcijska i aktivacijska domena (CARD-AD) koja sadrži NLRA, domen inhibitora bakulovirusa apoptoze (BIR) koji nosi NLRB, domen aktivacije i regrutacije kaspaze (CARD) koji sadrži NLRC i pirin domena (PYD) koja sadrži NLRP [104]. NLRX1 sadrži nekonvencionalni N-terminalni domen, koji ne dijeli homologiju sa N-terminalnim domenima ostalih članova porodice proteina. Dalje je jedinstven jer sadrži sekvencu mitohondrijalne lokalizacije (MLS) [105].

NOD1 i NOD2 su bili osnivači i članovi ove porodice proteina [106–108]. NOD1 i NOD2 funkcionišu kao intracelularni senzori komponenti peptidoglikana (PGN) iz ćelijskog zida bakterije da iniciraju odgovarajući imuni odgovor [106,107,109–111]. Međutim, ne funkcionišu svi proteini ove potfamilije kao verodostojni PRR. Na to ukazuje činjenica da za većinu članova porodice NLR proteina nije otkriveno direktno vezivanje liganda, pa čak ni direktni aktivator. Nadalje, neki od NLR-a s poznatim aktivatorima, poput NLRC4 [112], ne vezuju se direktno za svoje aktivatore, već su im potrebni pomoćni proteini. Osim funkcije NLR-a kao PRR-a s direktnom indukcijom proinflamatornih signalnih puteva (NOD1, NOD2, NLR familija inhibitora apoptoze proteina NAIP), neki NLR-ovi formiraju specijalizirani multiproteinski kompleks, inflamasom.

Formiranje inflamasoma ima zajedničko, sa onim speck proteinom povezanim s apoptozom (ASC), koji se regrutuje od strane PYD aktiviranog NLR-a. Posljedično, izgrađena je visoko organizirana multiproteinska signalna platforma na koju se regrutuje pro-kaspaz-1, što rezultira sazrijevanjem pro-IL-1 i pro-IL-18 [113]. Ne-PRR funkcije su također opisane za dva druga NLR proteina, naime MHC klase II transaktivator (CIITA) i NLRC5, koji su regulatori transkripcije, za koje je opisano da se prenose u jezgro, gdje mogu stupiti u interakciju s multiproteinskim transkripcijskim kompleksom, koji se naziva MHC pojačivačem, da indukuje transkripciju gena MHC klase II i MHC klase I [114–117]. Nuklearna translokacija i direktna regulacija transkripcije su dalje opisani za NLRP3 [118] i NOD2 [119]. Nekoliko drugih NLR-a je nedavno opisano kao modulatori urođenih imunoloških odgovora. Za detalje o funkcijama NLR proteina, čitalac se može uputiti na nedavne pregledne članke [120–122]. Međutim, do danas još uvijek postoji nekoliko NLR proteina čije funkcije nisu proučavane.

U sljedećim odjeljcima dajemo pregled našeg trenutnog razumijevanja funkcija NLR-a u odgovorima na IFN. Za sažetak pogledajte tabelu 1 i sliku 2.

2. Negativne regulatorne povratne informacije o odgovorima na interferon tipa I od strane NLR-a

2.1. NLRX1

NLRX1 je povezan sa različitim signalnim putevima. Smanjuje aktivaciju NF-κB nakon TLR aktivacije [138,139,176] i može poboljšati proizvodnju ROS, čime se poboljšava JNK put [177–180]. Nadalje, NLRX1 također promoviše autofagiju kroz povezanost sa Tu translacijskim faktorom elongacije (TUFM) [140] i povećava nivoe proteina IRF1 nakon virusne infekcije slabljenjem inhibicije translacije mRNA protein kinazom R (PKR) [181]. NLRX1 je također uključen u indukciju apoptoze [182] i regulaciju inflamasoma NLRP3 [183,184].

Pored ovih funkcija, NLRX1 je jedan od najbolje opisanih NLR-a koji reguliše IFN odgovore tipa I. Čini se da NLRX1 nije senzor virusne ili bakterijske infekcije, već negativni regulator tipa I IFN-a [105,138]. Njegova neobična funkcija je naglašena činjenicom da sadrži MLS u svom N-kraju [105,178,185]. Iako je tačna lokalizacija u mitohondrijama još uvijek predmet rasprave, jer su prijavljene i lokalizacije na mitohondrijskom matriksu i vanjskoj mitohondrijskoj membrani [105].

Kroz interakciju sa MAVS, NLRX1 negativno reguliše RIG-I-MAVS-zavisnu IFN-indukciju narušavanjem interakcije MAVS-a i RIG-I [105,138]. Stoga, prekomjerna ekspresija NLRX1 dovodi do poremećene RIG-I-ovisne antivirusne signalizacije i time pojačane replikacije virusa [141,142]. NLRX1 bi mogao ciljati MAVS za proteazomalnu degradaciju kroz regrutovanje poli (rC) vezujućeg proteina 2 (PCBP2) koji je regrutovan od strane NACHT domena NLRX1 [142]. Utišavanje NLRX1 u pDC-ima, gdje je NLRX1 konstitutivno izražen, iu DC-ovima izvedenim iz monocita (moDC), u kojima su bazalni nivoi NLRX1 povećani tokom diferencijacije, također dovodi do viših nivoa IFN-a tipa I izazvanih RLR-om [143], podržavajući negativnu regulaciju signalizacije izazvane RIG-I.

Obaranje NLRX1 dovodi do povećanog nivoa transkripcije IFNb1, STAT2 i gena 20 -50 -oligoadenilat sintetaze 1 (OAS1) nakon virusne infekcije, što ukazuje na negativnu regulatornu ulogu NLRX1 na osi IFN-/STAT2/OAS1 [138] . Shodno tome, virusna infekcija uzrokuje veću ekspresiju IFNa2, IFNb1, OAS1 i STAT2 kod Nlrx1−/− miševa u poređenju sa miševima divljeg tipa. Međutim, takav pojačan antivirusni odgovor smanjio je toleranciju tkiva prema oštećenju pluća [138]. Fas-associated factor 1 (FAF1) s druge strane, identificiran je kao inhibitor NLRX1-posredovane redukcije ekspresije IFN tipa I. FAF1 se takmiči sa MAVS-om za vezivanje za NLRX1 i stoga pozitivno reguliše izlučivanje IFN tipa I izazvano virusom. Predlaže se da se nakon vezivanja FAF1, NLRX1 disocira od MAVS-a, koji je tada u stanju da stupi u interakciju sa RIG-I i pojača indukciju IFN tipa I [144]. Drugi mehanizam preko kojeg NLRX1 može inhibirati indukciju IFN-a tipa I je vezivanje za STING. Ova interakcija se pojačava nakon virusne infekcije i odvaja TBK1 od proteinskog kompleksa [145]. Nadalje, NLRX1 je uključen u regulaciju autofagije. Interakcija mitohondrijalnog TUFM sa NLRX1 je sugerisana da pojača autofagiju i time inhibira IFN signalizaciju tipa I [140].

Treba napomenuti da je inhibitorni efekat NLRX1 na MAVS zavisnu indukciju IFN tipa I donekle kontroverzan, pošto nekoliko grupa nije moglo da potvrdi gore opisane efekte [146–148]. Kako je pokazano da NLRX1 različito utiče na odgovore posredovane IRF3- i IRF1-, ovo bi moglo objasniti, barem djelomično, ove kontradiktorne nalaze [181].

2.2. NLRC3

NLRC3 može negativno regulisati nekoliko signalnih puteva kao što su NF-κB [186,187], mTOR [188], te sastavljanje i aktivnost NLRP3 inflamasoma [189]. Nadalje je pokazano da slabi autoimune i virus-specifične CD4 plus T ćelijske odgovore inhibicijom proizvodnje TNF i IFN [187,190] i time smanjujući proliferaciju Th1 i Th17 ćelija [187].

NLRC3 takođe ograničava proizvodnju IFN tipa I kao odgovor na citosolnu DNK, ciklički di-GMP (c-di-GMP) i infekciju HSV1 direktno ometajući interakciju između STING i TBK1 [149]. Mehanički, NLRC3 blokira promet STING-a od ER do perinuklearne/golgi lokacije i endoplazmatske punkte nakon DNK sensinga [149]. Ova negativna regulacija STING-a od strane NLRC3 sprečava TBK1-zavisnu fosforilaciju IRF3 kroz njegovo vezivanje za protein IQGAP1 sličan Ras GTPazi koji aktivira protein [191]. Nedostatak NLRC3 u mišjim BMDM i MEF-ovima rezultira većom proizvodnjom DNK i HSV1-indukovanog tipa I IFN, IL-6 i TNF. Shodno tome, Nlrc3−/− miševi inficirani HSV1 pokazuju smanjeni morbiditet i virusno opterećenje [149]. NLRC3 takođe može igrati ulogu u RIG-I-indukovanom IFN odgovoru [192], međutim, preovlađujući efekat je na cGAS-indukovanom putu [149].

Negativna regulacija TLR signalizacije putem NLRC3 posredovana je formiranjem kompleksa sa TRAF6, a predloženo je da postoje ćelijski kompleksi TRAF-a sa regulatornim NLR-ovima, nazvani "TRAFasomes", koji djeluju kao regulatorne platforme [186]. Ostaje da se utvrdi da li bi takav scenario mogao doprinijeti i regulaciji interferonskih puteva od strane NLRC3.

Osim svoje funkcije negativnog regulatora, NLRC3 može vezati dvolančanu virusnu DNK svojim LRR sa visokim afinitetom, što dovodi do povećanja njegove ATPazne aktivnosti NBD-a za 10-puta. Vezivanje ATP-a smanjuje interakciju NBD-a sa STING-om, što dovodi do aktivacije IFN puta tipa I [193].

2.3. NLRC5

NLRC5 je dio posebnog skupa NLR-a koji funkcionišu kao transkripcijski regulatori gena MHC klase I i klase II [114,151,194]. I NLRC5 i CIITA se vezuju za svoje odgovarajuće mete transkripcije u MHC promotorskim regionima preko istog kompleksa za vezivanje multiproteinske DNK [115,117,195,196]. NLRC5 je konstitutivno eksprimiran u širokom spektru limfoidnih organa i barijernih tkiva, kao što su pluća i gastrointestinalni trakt, koji su kapija za nekoliko patogena [114,151,194]. Ekspresija NLRC5 i naknadna ekspresija gena MHC klase I može se poboljšati stimulacijom sa IFN- [114,151,194,197].

U prvoj karakterizaciji NLRC5, objavljeno je da on utiče na transkripciju iz ISRE i GAS reporterskih elemenata, dok je prekomjerna ekspresija NLRC5 rezultirala povišenim nivoima IFN-mRNA u HeLaS3 ćelijama. Ovi rezultati su potvrđeni siRNA-posredovanim nokdaunom [114], a pokazali smo da u THP-1 ćelijama i primarnim dermalnim fibroblastima srušena siRNA NLRC5 smanjuje indukciju IFN- i CXCL10 nakon infekcije SeV [151]. Pokazalo se da NLRC5 inhibira replikaciju virusa influence A (IAV) u epitelnoj ćelijskoj liniji pluća A549 i da povećava transkripciju RIG-I i IFN tipa I [152].

Interakciju između NLRC5 i RIG-I nezavisno su potvrdili Cui et al. Međutim, ovi autori su prijavili negativan efekat prekomerne ekspresije NLRC5 na aktivaciju reportera IFN luciferaze tipa I poli(I:C) [153]. U međuvremenu, pokazalo se da uništavanje NLRC5 u nekoliko različitih ćelijskih linija dovodi do povećanog IFN-odgovora prema poli(I:C) tretmanu ili VSV infekciji [153]. Međutim, regulacija aktivacije IFN-a od strane NLRC5 ostaje predmet rasprave [151]. Važno je napomenuti da miševi Nlrc5−/− kod kojih je bio meta ekson 4 nisu pokazali ni izmenjene bazalne ni poli(I:C)-indukovane nivoe IFN-seruma u poređenju sa divljim životinjama [154]. Ovo je u suprotnosti sa studijama koje su koristile još jedan NLRC5 nokaut model miša, u kojem je bio meta egzon 8. Ex vivo stimulacija sa VSV ili poli(I:C), kao i sistemski izazov sa VSV, rezultirali su višim nivoima IFN-a i jačom fosforilacijom IRF3 [155].

Dok je uloga NLRC5 kao ključnog regulatora regulacije gena MHC klase I dobro utvrđena, čini se da uloga NLRC5 u odgovorima na IFN tipa I u velikoj mjeri zavisi od tipa ćelije i konteksta organizma [156]. Ovo je dobro ilustrovano zapažanjem da knockdown NLRC5 povećava RIG-I-indukovani antivirusni IFN odgovor u pDC, dok ne utiče na isti put u moDC. Zanimljivo je da se ta dva tipa ćelija razlikuju po bazalnom nivou ekspresije NLRC5 [143], što ukazuje na diferencijalni doprinos NLRC5 kontroli IFN-a u ovim tipovima ćelija. Osim svoje uloge u prezentaciji antigena, moguće je da NLRC5 ima i daljnju ulogu u antivirusnom imunitetu povezanu s urođenom detekcijom virusa, osim uloge u prezentaciji antigena, kao što sugeriraju neke od studija o kojima se raspravljalo gore.

2.4. NLRP2

Kod ljudi, NLRP2 je pretežno eksprimiran u mozgu, pankreasu, bubrezima i reproduktivnim tkivima kao što su testis i placenta [157,198,199]. U imunim ćelijama, NLRP2 se pojačano reguliše u makrofagima kao odgovor na B-DNK analog dAdT, kao iu T ćelijama nakon aktivacije RIG-I [198]. Postoje razlike između populacija mišjih i ljudskih ćelija. Za razliku od ljudskih ćelija, NLRP2 nije pojačan u CD3 plus T ćelijama miša nakon RNA i DNK sensinga, dok u mišjim CD14 plus mijeloidnim ćelijama, RNA sensing dovodi do povećane ekspresije NLRP2 [198]. Pokazalo se da se nivoi proteina NLRP2 povećavaju nakon tretmana IFN-, IFN- i LPS u diferenciranim ljudskim THP-1 ćelijama sličnim makrofagama, dok tretman CpG nije utjecao na nivoe NLRP2 proteina [157]. Među citokinima koji regulišu ekspresiju NLRP2, zajednički tretman sa IFN- i TNF- omogućava nekanonsku aktivaciju inflamasoma intracelularnim LPS-om u pericitima mozga [158].

U smislu regulacije IFN tipa I, NLRP2 može vezati TBK1 što dovodi do poremećene interakcije sa IRF3, što rezultira smanjenom proizvodnjom IFN-a [159], iako je ovo trenutno jedinstveno zapažanje.

2.5. NLRP4

NLRP4 je tek nedavno proučavan. Iako sadrži PYD, NLRP4 ne stupa u interakciju sa inflamazomskim adapterskim proteinom ASC [200] i ne utiče na sekreciju IL1 [201]. Opisano je da reguliše formiranje autofagosoma i autofagnih procesa [201,202], te da negativno reguliše NF-κB odgovor [163,203]. Nadalje, opisano je da NLRP4 igra ulogu u embrionalnom razvoju [204]. Ekspresira se u ljudskim oocitima i ranim embrionima [205], a sedam kopija gena Nlrp4 eksprimirano je u mišjim oocitima [206–208]. Obaranje Nlrp4e u mišjim oocitima uzrokuje zaustavljanje razvoja između 2- i 8-ćelijske faze [204].

NLRP4 potiskuje IFN odgovore tipa I ciljajući TBK1 radi degradacije. Ovo je posredovano regrutacijom izbrisane E3 ubikvitin ligaze 4 (DTX4). NLRP4 stupa u interakciju sa kinaznim domenom fosforiliranog TBK1 što olakšava K48-povezanu poliubikvitinaciju TBK1 na ostatku lizina 670 pomoću DTX4 [164]. Ova degradacija može biti posredovana signalosomskim kompleksom koji uključuje NLRP4, ubikvitin-specifičnu peptidazu 38 (USP38), DTX4, TRAF interacting protein (TRIP) i potencijalno neke fosfataze koje tek treba identificirati. Nakon virusne infekcije, TBK1 se aktivira, što rezultira njegovom K63- i K33-povezanom ubikvitinacijom. Formiranje ovog kompleksa dovodi do editovanja K33-vezane ubikvitinacije na ostatku lizina 670 na TBK1 i njegove zamjene K48-povezanom poliubikvitinacijom [165].

Međutim, ovo možda nije jedini put jer je utvrđeno da kinaza 2 regulirana fosforilacijom tirozina dvostrukom specifičnošću (DYRK2) doprinosi NLRP4-posredovanoj degradaciji TBK1 [166]. DYRK2 fosforilira TBK1 na serinskom ostatku 527, koji je neophodan za regrutovanje NLRP4 i pojačava interakciju dva proteina. Ovo promovira K48-povezanu poliubikvitinaciju TBK1. Autori sugeriraju da DYRK2 pojačava degradaciju TBK1 kroz NLRP4-DTX4 neksus [166]. U ćelijama srčanog mišića pacova, prijavljeni su smanjeni nivoi TBK1 i IRF3 nakon prekomerne ekspresije NLRP4 na način ovisan o dozi [163].

Još uvijek znamo vrlo malo o fiziološkoj funkciji NLRP4. Povezanost rušenja izoforma NLRP4 sa razvojnim defektom u oocitima može biti rezultat nedostatka tolerancije prema očevoj DNK kao što je pokazano za NLRP14 (vidi dolje). Podaci kumulirani iz gore sažetih studija sugeriraju da je ključni mehanizam NLRP4 kontrola poluživota TBK1 kroz proteazomsku degradaciju.

For more information:1950477648nn@gamil.com