Uloga NLR-a u regulaciji signalizacije interferona tipa I, odbrani domaćina i toleranciji na upalu, 2. dio

2.6. NLRP11

Najnoviji dodatak listi NLRP proteina sa regulatornim efektima na IFN signalizaciju tipa I je NLRP11. Njegov gen se nalazi u klasteru gena zajedno sa NLRP8 i NLRP13, i leži antiparalelno pored poznatog regulatora IFN odgovora tipa I NLRP4. Stoga se nagađalo da bi NLRP11 mogao dijeliti funkcionalne sličnosti sa NLRP4. Zaista, NLRP11 je nedavno identifikovan kao negativan regulator IFN odgovora tipa I. Pokazalo se da prekomjerna ekspresija NLRP11 inhibira SeV i poli(I:C) inducirane IFN-odgovore u THP-1 ćelijama [170,171]. Qin et al. predložio je vezivanje NLRP11 za MAVS-spojen signalosom i naknadnu destabilizaciju adapterskog proteina TRAF6 kao regulatorni mehanizam [171], međutim, pokazali smo da NLRP11 također inhibira TBK1-inducirane IFN odgovore tipa I, zalažući se za alternativni mehanizam, koji djeluje nizvodno od aktivacije TRAF6 [170]. Još uvijek znamo malo o fiziološkoj ulozi NLRP11, a čini se da homolog NLRP11 nema kod miševa [209]. Visoka ekspresija NLRP11 u B ćelijama [170] može ukazivati ​​na ulogu NLRP11 u B ćelijskim tropskim virusnim infekcijama.

Regulatori odgovora na interferon (IFN) tipa I (IRF) su ključna klasa citokina uključenih u različite biološke procese uključujući imunološke odgovore. Veza između IRF-a i imuniteta je bliska.

Članovi IRF porodice uključuju 10 proteina uključujući IRF1 do IRF10, koji igraju važnu ulogu u imunološkom odgovoru. IRF1, IRF3 i IRF7 igraju važnu ulogu u virusnoj infekciji, apoptozi, tumorigenezi i proliferaciji ćelija. IRF3 i IRF7 mogu aktivirati transkripciju tipa I IFN tokom virusne infekcije, promovirati proliferaciju i diferencijaciju imunoloških stanica i poboljšati otpornost tijela na patogene. Pored toga, IRF1 i drugi IRF takođe igraju važnu ulogu u aktivaciji i regulaciji T ćelija, slabljenju imuniteta i autoimunim bolestima.

Istraživanja su pokazala da će u odsustvu članova porodice IRF-a, otpornost organizma na patogene biti smanjena, a problemi kao što su infekcije i tumori će se lako pojaviti. Osim toga, neki IRF-ovi su također povezani s pojavom i razvojem autoimunih bolesti. Stoga će istraživanje o odnosu između IRF-a i imuniteta pomoći da se otkrije mehanizam imunološkog odgovora organizama i daju nove ideje i metode za liječenje bolesti. Sa ove tačke gledišta, moramo poboljšati imunitet. Cistanche može značajno poboljšati imunitet. Cistanche takođe ima antivirusne i antikancerogene efekte, što može ojačati sposobnost imunog sistema da se bori i poboljša imunitet organizma.

Kliknite na zdravstvene prednosti cistanchea

2.7. NLRP12

NLRP12 je još jedan regulatorni NLR protein s višestrukim funkcijama u bakterijskim, parazitskim i virusnim imunološkim odgovorima. Može formirati inflamasom [210] koji se aktivira nakon infekcije bakterijama kao što je Yersinia pestis [211] ili protozoama poput Plasmodium [212]. Nasuprot tome, smanjeni nivoi NLRP12 koreliraju sa višim nivoima IL-1 u modelu pretilosti sa visokim sadržajem masti [213], a Silveira et al. primijetio povećanu proizvodnju IL-1 i kaspaze-1 aktivnosti kod mišjih BMDM inficiranih Brucella abortus od Nlrp12−/− životinja [214]. Osim svoje uloge u signaliziranju inflamasoma, NLRP12 posjeduje protuupalne funkcije na različitim putevima. On inhibira MAPK signalizaciju i negativno reguliše kanonski kao i nekanonski NF-κB put [214–217]. Kod ljudi, važnost NLRP12 kao antiinflamatornog regulatora je naglašena opažanjem da rijetke mutacije u NLRP12 uzrokuju porodični auto-upalni sindrom hladnoće (FCAS) [218].

Predloženo je da NLRP12 funkcioniše kao mijeloidna kontrolna tačka za indukciju IFN-a od strane RNA virusa. Kao odgovor na VSV infekciju ili RIG-I agonist 50ppp-dsRNA i kratki poli(I:C), nedostatak NLRP12 u humanim i mišjim DC dovodi do povećane proizvodnje IFN-a i njemu povezanih citokina, uključujući TNF [173]. In vivo, Nlrp12−/− miševi pokazuju povećani odgovor tipa I IFN i TNF na VSV infekciju, što rezultira manjim virusnim opterećenjem i bržim oporavkom [173]. Mehanički, NLRP12 umanjuje imunološku signalizaciju posredovanu RIG-I promovišući RNF125-posredovanu degradaciju RIG-I. On dalje poboljšava K63-ubikvitinaciju RIG-I od strane TRIM25, sprečavajući njegovu aktivaciju [173]. Ekspresija većine NLR-a je pojačana nakon mikrobne infekcije. Nasuprot tome, ekspresija NLRP12 je smanjena tokom VSV infekcije, čime se omogućava snažan IFN odgovor [173]. Smanjena ekspresija nakon mikrobnih stimulansa također je prikazana za inhibitorni protein NLRC3 [186].

Ukratko, dominantni inhibitorni efekat NLRP12 na indukciju IFN tipa I je vjerovatno posredovan ometanjem RIG-I signalizacije. Ovo je u skladu sa inhibitornom funkcijom NLRP12 na NOD2 koja djeluje u sinergiji sa MAVS i TBK1 [174] (vidi također poglavlje o NOD2 signalizaciji).

2.8. NLRP14

Funkcija NLRP14 u urođenom imunitetu do sada nije dobro proučavana. NLRP14 je eksprimiran u testisima i jajnicima [219,220] i njegov nedostatak uzrokuje reproduktivnu neuspjeh kod mužjaka i ženki miševa [220]. Mutacije u genu NLRP14 su takođe povezane sa neplodnošću kod muškaraca [219]. Mehanički, pokazalo se da NLRP14 štiti HSPA2, član HSP70 specifičan za testise, važan za diferencijaciju zametnih stanica i spermatogenezu, od proteazoma posredovane degradacije regrutacijom ko-šaperona BAG2 [221].

Neodgovarajući sensing citosolnih nukleinskih kiselina može rezultirati autoimunim odgovorima. Inhibicija sensiranja nukleinske kiseline posebno je važna tokom oplodnje kada je DNK ćelije sperme prisutna u citoplazmi oocita. Izvlačenjem podataka o sekvenciranju RNK i odabirom gena kandidata koji su specifično eksprimirani u zametnim stanicama i smanjeni nakon oplodnje, Abe et al. identifikovao je NLRP14 kao pretpostavljeni regulator sensinga nukleinske kiseline [175]. U oocitima, injekcija siRNA koja cilja na NLRP14 dovodi do prekinute oplodnje i ranog razvoja embrija [222]. Abe et al. može pokazati da transdukcija ćelija HEK293T sa NLRP14 značajno smanjuje ISRE i NF-κB posredovanu aktivaciju promotora u kontekstu STING, TRIF, TBK1 i IRF3, ali ne i IRF7 [175].
CRISPR/Cas9 je inducirao KO NLRP14 u ćelijama HEK293T koje stabilno izražavaju STING i siRNA knockdown u primarnim ljudskim epitelnim ćelijama bronhija (HBEC) rezultiralo je poboljšanim sensingom DNK i RNK, kao i povećanom sekrecijom tipa I IFN-a i antivirusnim imunitetom. Mehanički, NLRP14 cilja na TBK1 za ubikvitinaciju i degradaciju. Stoga, NLRP14 također ometa RIG-I- i MAVS-indukovanu signalizaciju. U negativnoj povratnoj sprezi, molekuli adaptera STING i MAVS posreduju u proteasomalnoj degradaciji NLRP14, što bi moglo biti važno za obnavljanje sensinga nukleinske kiseline nakon oplodnje [175].

Uzeti zajedno, ovi nalazi ukazuju na to da NLRP14 igra važnu ulogu u spermatogenezi i negativnoj kontroli sensinga citosolne DNK u oocitima tokom oplodnje, iako se ovo posljednje temelji na jednoj studiji i čeka validaciju u drugim sistemima.

3. Sinergistički učinak NLR-a na tip I IFN odgovore na nukleinske kiseline i bakterijski senzor

3.1. NOD1

NOD1 je član osnivač porodice NLR [108,223] i djeluje kao citosolni senzor konzervirane komponente bakterijskog ćelijskog zida -D-glutamil-mezo-diaminopimelne kiseline (iE-DAP) koja se nalazi u gram-negativnim i nekim gram-pozitivnim bakterijama [ 106,110]. Široko je izražen u različitim tipovima ćelija [108] gdje je lokaliziran na membranama, uglavnom na plazma membranama [224–226]. Osim senzora bakterija, NOD1 je također predložen kao senzor male aktivnosti GTPaze i poremećaja F-aktina, uzrokovanih bakterijskim infekcijama [227–229]. NOD1 inducira NF-κB signalizaciju putem aktivacije serin/treonin-protein kinaze 2 (RIPK2) koji je u interakciji sa receptorom adapterskog proteina [230] i važan je za klirens bakterija i ometanjem autofagije [226].

Tretman IFN- i poli(I:C) može povećati ekspresiju NOD1 u nekoliko tipova ćelija, uključujući neuralne progenitorske ćelije odraslih miševa, [123]. Posljedično, nivo transkripta NOD1 induciran je infekcijom HCV [231], norovirusom [232] i humanim citomegalovirusom (HCMV) [124].

NOD1 je tipično povezan sa aktivacijom NF-κB preko RIPK2, međutim, takođe može aktivirati ekspresiju IFN-gena, kao što pokazuju testovi genskih reportera koristeći stimulaciju sa Legionella pneumophila ubijenom toplotom [125]. In vivo, tretman miševa sa NOD1 ligandom FK156 rezultira visokim nivoima IFN-a u serumu, što nije bilo uočljivo kod miševa sa nedostatkom Nod{9} [126,127]. Tokom infekcije Helicobacter pylori, NOD1 doprinosi epitelnoj indukciji IFN-a tipa I. U ovom procesu, aktivacija NOD1 pomoću iE-DAP-a može rezultirati interakcijom RIPK2 sa TRAF3, što zauzvrat aktivira i TBK1 i IKKε [126]. U HT29 stanicama debelog crijeva, stimulacija sa iE-DAP dovodi do nuklearne translokacije IRF7 i IRF9, ali ne i IRF3. Ekspresija i nuklearna translokacija kompleksa ISGF3 može biti izazvana NOD1 [126,127]. Tri-DAP stimulacija ljudskih fibroblasta kožice ima zaštitni efekat protiv HCMV, ali ne i HSV-1 infekcije.

Tri-DAP prettretman povećava IFN odgovor i potiskuje replikaciju HCMV, dok nokdaun NOD1 dovodi do smanjenih IFN odgovora [124]. NOD1 indukcija IFN-a zavisi od RIPK2, pošto RIPK2 nokdaun ne daje zaštitne efekte Tri-DAP-indukovane ekspresije IFN-a tokom HCMV infekcije. U međuvremenu, mutacija CARD-a NOD1 (E56K) je dovoljna da otupi sekreciju IFN tipa I narušavanjem interakcije sa RIPK2 [124]. Zanimljivo je da se formiranje kompleksa između NOD1 i dsRNA može demonstrirati eksperimentima koprecipitacije [231]. Dok NOD1 može stupiti u interakciju s MDA5 i TRAF3 u stanicama sisara, riba NOD1 može direktno ili indirektno vezati virusnu RNK [233]. Međutim, kako su komponente bakterijskog ćelijskog zida široko prisutne u površinskoj vodi [234], dobro je zamisliti da bi se ovaj efekat mogao oslanjati i na PGN posredovanu aktivaciju NOD1.

Uzeti zajedno, ovi podaci pokazuju da je NOD1 povezan sa odgovorima na IFN tipa I; međutim, molekularni detalji ovog puta ostaju nedostižni. Posebno, ostaje da se utvrdi koji tipovi ćelija mogu izazvati NOD1-zavisne IFN odgovore tipa I. U ljudskim mijeloidnim THP1 ćelijama, na primjer, NOD1-ligand ne uspijeva inducirati proizvodnju IFN-induciranog citokina IP10 [126]. Štaviše, kod eozinofila aktivacija bilo NOD1 ili NOD2 ne dovodi do indukcije IFN-a [128]. Gore navedeni nalazi pokazuju da su efekti NOD1 na IFN odgovor tipa I izazvani bakterijskom PGN aktivacijom, što sugerira da je NOD1 važan faktor za povezivanje bakterijskog i virusnog prepoznavanja. Nakon virusne infekcije, indukcija RIPK2-zavisne NOD1 signalizacije može biti od fiziološke važnosti za veću smrtnost i morbiditet povezan sa sekundarnom bakterijskom infekcijom [232].

3.2. NOD2

Član NLR porodice NOD2, koji je usko povezan sa NOD1 [235], je citosolni senzor za komponentu muramil dipeptida bakterijskog ćelijskog zida (MDP) [107,111]. Za razliku od široko izraženog NOD1, ekspresija NOD2 je više ograničena na određene tipove ćelija [236–238]. NOD2 aktivira NF-κB put kroz RIPK2 [235,239] i može inducirati ksenofagiju regrutacijom proteina autofagije ATG16L1 nakon bakterijskog izazova [226]. Mutacije u LRR domenu NOD2 su snažno povezane sa Crohnovom bolešću (CD) [111,236,240,241]. Nadalje, NOD2 je povezan s Blau sindromom [242] i atopijskim dermatitisom [243]. Što se tiče NOD1, tip I IFN-indukcija NOD2 zahtijeva RIPK2 [129]. Suprotno svojoj klasično dodijeljenoj ulozi bakterijskog senzora, Sabbah i saradnici su opisali alternativnu funkciju za NOD2 kao senzor za virusnu ssRNA. Mehanički, NOD2 signalizira preko MAVS-a da izazove aktivaciju IRF3 i naknadno lučenje IFN-a tipa I [130]. Aktivacija ose NOD2–RIPK2 virusnom RNK je takođe potvrđena nezavisno [244]. Štaviše, NOD2 doprinosi restrikciji HCMV-a putem indukcije interferona tipa I [131]. Osim aktivacije virusima, NOD2 također može povećati odgovor na IFN tipa I na bakterijske izazove. Ovdje, otkrivanje proizvoda bakterijske lizozomske degradacije pomoću NOD2 dovodi do signalne kaskade koja inducira transkripciju IFN-a tipa I pomoću IRF5 [129,132–134] u sinergiji s drugim PRR signalnim putevima [245].

Dok sama MDP stimulacija ne dovodi do NOD2-zavisne aktivacije IFN-reporterskog gena, transkripcija IFN-a i ISG15 izazvana virusom slinavke i šapa je smanjena srušenjem NOD2 posredovanom siRNA [135], što sugerira sinergijski efekat. Ovo je takođe dokumentovano u debelom crevu miševa, gde NOD2 pokreće IFN odgovor tipa I koji podstiče otpornost na kolonizaciju mikroba. Ovaj proces se zatim blagovremeno reguliše od strane NLRP12 koji cilja NOD2 na degradaciju. [174]. Međutim, čini se da uloga NOD2 u indukciji IFN-odgovora prema bakterijskim patogenima ovisi o bakterijskoj vrsti, budući da IFN-odgovori nisu bili poremećeni kod Nod2-/- miševa nakon izazivanja Streptococcus pneumoniae i L. monocytogenes [246,247].

Dok je korisna uloga NOD2 prijavljena tokom IAV infekcije, to je uočeno tek nakon dodatnih izazova sa MDP [248]. Ovo govori o sinergističkom efektu MDP-inducirane NOD2 signalizacije i virusnog sensinga. Shodno tome, nokaut MAVS ukida ovaj pozitivan efekat, što ukazuje na zavisnost od RIG-I signalizacije [248]. Obaranjem NOD2 ili MAVS-a takođe se ukidaju efekti tretmana leukotrienom B4 na infekciju IAV kod miševa [249]. Ostaje da se razjasni da li se NOD2-indukovana aktivacija RIPK2 razlikuje između MDP sensinga ili vezivanja virusne ssRNA.

Za razliku od predložene pozitivne uloge NOD2 u antivirusnoj odbrani, negativno preslušavanje između RIG-I i NOD2 je pretpostavljeno od strane Moroskyja et al. Pokazali su interakciju prekomjerno eksprimiranih RIG-I i NOD2. Dok RIG-I inhibira NOD2-indukovanu aktivaciju NF-κB, primećen je negativan uticaj NOD2 ovisan o dozi na aktivnost IFN-promotora izazvanog RIG-I [136]. To je također pokazano za zebricu RIG-I i NOD2 [250]. Osnovni mehanizmi ove međusobne negativne regulacije ostaju nejasni, ali mogu zavisiti od ekspresije nekog ćelijskog specifičnog adapterskog proteina. Zaista, K63- poliubikvitinacija TRAF6 je negativno regulirana ekspresijom IRF4 izazvanom MDP-om u ćelijama izvedenim iz monocita [251–253].

NOD2 se dugo smatrao općim bakterijskim senzorom. Nedavno je postalo očigledno da NOD2 takođe doprinosi otkrivanju virusa. Ostaje da se u potpunosti utvrdi da li je efekat NOD2 na indukciju IFN odgovora direktan ili indirektan, aktivacijom NF-κB puta i interakcijom sa RIG-I. Nedavna dostignuća međutim sugeriraju da su efekti prilično sinergijski i, barem djelomično, izazvani aktivacijom NOD2 bakterijskim PGN-om. Ovo lijepo ilustrira intimnu interakciju između bakterijskog i virusnog sensinga i ima važne implikacije u zaraznim bolestima i auto-upalnim poremećajima.

3.3. NLRC4

NLRC4 također može formirati inflamasom čak i ako je atipičan, jer ne sadrži PYD. Senziranje bakterijskih aktivatora flagelina [254–256] i proteina štapića sistema sekrecije tipa 3 [112] pomoću NLRC4 inflamasoma ne vrši se sam protein. Umjesto toga, oslanja se na NAIP porodicu proteina. Ekspresija NAIP-a je regulisana IFN-regulisanim faktorom 8 (IRF8), koji je direktno regulisan IFN signalizacijom tipa I [257,258]. Shodno tome, gubitak Irf8 smanjuje ekspresiju aktivnosti inflamasoma Nlrc4 i Nlrc4 u mišjim BMDM [258]. Dakle, na funkciju inflamasoma NLRC4 mogu uticati IFN-ovi tipa I, iako su autori otkrili da Irf8 reguliše ekspresiju Naip-a nezavisno od IFN signalizacije [258].

Kod miševa je Naip5 prvobitno identificiran kao marker osjetljivosti na Legionella pneumophila. Osjetljivost na infekciju legionelom oponaša se brisanjem Irf1 i Irf8, respektivno. Elegantne genetske studije otkrile su snažnu genetsku interakciju između Irf8 i Nlrc4, sugerirajući da bi inflamasom NLRC4 sam po sebi mogao inducirati IFN odgovore tipa I putem Irf8 [150]. U skladu s gore opisanom funkcijom NOD1 i NOD2 u povezivanju bakterijskog sensinga s antivirusnim odgovorima, u DC-ima, aktivacija NLRC4 bakterijskim flagelinom i naknadno lučenje IL-22 i IL-1 rezultira boljom kontrolom rotavirusne infekcije [259].

3.4. NLRP6

NLRP6 formira inflamazom uključen u otkrivanje gram-pozitivnih bakterijskih patogena i virusa. Nakon aktivacije, može modulirati urođeni i adaptivni imunitet pokretanjem proizvodnje IL-1 i IL-18 [260]. U smislu veze sa odgovorima na IFN tipa I, pokazano je da ekspresija NLRP6 može biti pojačana regulacijom IFN signalizacije izazvane lipoteihoičnom kiselinom iz L. monocytogenes koja takođe služi kao aktivator NLRP6 inflamasoma [167].

Wang et al. pokazalo je da NLRP6 doprinosi kontroli infekcije virusom encefalomiokarditisa (EMCV) i norovirusnom infekcijom [168]. Funkcionalno, NLRP6 stupa u interakciju s RNA-helikazom Dhx15 kako bi formirao senzor za virusnu dsRNA koja naknadno regrutuje MAVS za indukciju antivirusnog tipa I i III IFN odgovora [168]. Biće zanimljivo razjasniti da li Dhx15 ima specifičnost za određene virusne RNK. Nasuprot tome, LPS stimulacija rezultira privremeno pojačanom transkripcijom IFN tipa I kod NLRP6 nokaut miševa [261].

Trenutno je potrebno više rada da bi se razjasnila fiziološka uloga NLRP6 u odgovorima na IFN tipa I. Formiranje kompleksa NLR-a sa DEAD-box helikazom kao senzorom za ribonukleinske kiseline, međutim, može biti uobičajena tema jer Nlrp9b također koristi DEAD-box protein Dhx9 kao senzor za dvolančanu RNK [169], i pokazalo se da sensing virusne i bakterijske RNK pomoću DHX33 pojačava formiranje inflamasoma NLRP3 [262] (vidi dolje).

3.5. NLRP9

NLRP9 je visoko eksprimiran u reproduktivnom sistemu [205], gdje može formirati inflamasom [263,264]. Dok je samo jedan gen NLRP9 prisutan kod ljudi, postoje duplikacije ovog gena, što dovodi do tri paraloga (Nlrp9a, Nlrp9b i Nlrp9c) kod glodara [209]. Mišji protein Nlrp9b eksprimiran je u epitelnim stanicama crijeva i doprinosi ograničavanju rotavirusne infekcije izazivanjem piroptotičke ćelijske smrti. Ovo je posredovano formiranjem kompleksa sa Dhx9, RNA-helikazom koja prepoznaje kratku dsRNA i posreduje u formiranju inflamasoma regrutacijom ASC [169]. Međutim, ovu funkciju ne dijele drugi Nlrp9 paralozi kod miševa. Stoga ostaje da se utvrdi kako ljudski NLRP9 doprinosi odgovorima na IFN tipa I.

4. IFN tipa I modulira kvalitet NLR odgovora na infekciju

NLRP3

NLRP3 je jedan od najbolje okarakteriziranih NLR proteina. To je citosolni, inflamazom koji formira NLR [265,266]. Sastavljanje inflamasoma NLRP3 odvija se na perinuklearnom centrozomu, centru za organizaciju mikrotubula (MTOC) ćelije [267]. Prije sastavljanja NLRP3 inflamasoma, potreban je korak prajminga. Smatra se da ovaj korak pripreme funkcioniše kroz različite mehanizme. Ekspresija NLRP3 je povećana na način koji zavisi od NF-κB putem TLR signalizacije i post-translacionih modifikacija jer je takođe prijavljeno da deubikvitinacija i fosforilacija igraju ulogu u koraku prajminga [268–270].

Pored klasičnog prajminga ekspresije NLRP3 pomoću mehanizama zavisnih od NF-κB, sugerisano je da je ekspresija NLRP3 takođe regulisana IFN-om tipa I. Zaista, smanjenje sekrecije IFN-a smanjuje transkripciju i aktivnost NLRP3 [160], dok IFN tipa I izazvan patogenom pokreće aktivaciju nekanonskog inflamasomskog puta putem up-regulacije kaspaze-11 [161,162]. Naprotiv, druge studije izvještavaju o inhibiciji NLRP3 inflamasoma nakon signalizacije tipa I IFN. Nlrp3 inflamasom može biti inhibiran IFN-om tipa I na dva načina. Prvo, in vitro, liječenje IFN-om rezultira smanjenjem aktivacije kaspaze-1 i smanjenim nivoima i pro-IL-1 i IL-1 . I IFN-ovi tipa I i tipa II indukuju ekspresiju IFN gama inducibilnog proteina 16 (IFI16), koji je negativni regulator NLRP3 inflamasoma [271]. Drugo, IFN- dovodi do pojačanog lučenja IL-10, što zauzvrat smanjuje nivoe pro-IL-1 [272]. Kod miševa je objavljeno da inhibicija Nlrp3-uparenog inflamasoma IFN-om zavisi od NO, što je moguće posredovano tiol nitrozilacijom NLRP3 [273].

U smislu funkcije u antivirusnim odgovorima, Nlrp3 štiti miševe od nekih RNA virusa (IAV i humani rinovirus) putem regulacije kaspaze-1 [274–276]. Aktivacija NLRP3 virusnim proteinima koji stvaraju pore (viroporini) kao što je IVA M2 protein ili virus korona virusa viroporin 3a predložena je kao mehanizam za aktiviranje [275,277,278]. NLRP3 bi dalje mogao djelovati kao senzor dsRNA [276]. U ovim procesima, MAVS je uključen u ubikvitinaciju ASC što dovodi do pojačane aktivnosti inflamasoma NLRP3 regrutacijom u mitohondrije [279,280].

5. Bolesti posredovane NLR pridružuju se širem spektru interferonopatija

Generički termin 'interferonopatija tipa I' je konceptualizovan na osnovu kliničkih dokaza o biološkim sličnostima između ponašanja bolesti nekoliko autoinflamatornih stanja sa konstitutivnom regulacijom proizvodnje IFN tipa I, uključujući Aicardi-Goutièresov sindrom [281,282]. Neuspjeh da se pravilno induciraju ili održe odgovor tipa I IFN prema infekcijama ili ozljedama tkiva ide ruku pod ruku sa povećanom patogenošću i morbiditetom infektivnih i auto-upalnih bolesti [283,284]. Ovo se odražava činjenicom da su mnogi virusi razvili mehanizme izbjegavanja ciljajući antivirusne IFN odgovore. IFN tipa I našli su svoj put u klinici i koriste se kao lijekovi za borbu protiv virusne infekcije.

Za liječenje infekcija virusom hepatitisa B i hepatitisa C, IFN- se koristio u kombinaciji s antivirusnom terapijom, a eksperimentalno su testirani i na druge virusne bolesti [285,286]. Napredak u razvoju lijekova i režimima liječenja virusnog hepatitisa, međutim, doveo je do zamjene upotrebe IFN-a specifičnijim antivirusnim režimima s manje nuspojava [287]. Uprkos malom doprinosu adaptivnog imuniteta, postalo je jasno da je raspon interferonopatija širi nego što se ranije mislilo. Pojava sekvenciranja egzoma otkrila je da mutacije u genima koji kodiraju nekoliko komponenti antivirusnog IFN odgovora također mogu uzrokovati interferonopatije. Proučavanje molekularnih pokretača ove bolesti pomoglo je u identifikaciji citosolnog senzornog sistema za nukleinsku kiselinu. Prekoračenje odgovora na IFN tipa I je veoma štetno za domaćina i može ili pogoršati teret bolesti nakon virusne infekcije ili čak dovesti do smanjene tolerancije tkiva na oštećenja uzrokovana virusima [288,289].

Stoga je ključno da odgovori na IFN tipa I budu precizno regulirani i da se mogu smanjiti u odgovarajuće vrijeme. Da li će odgovor na IFN tipa I biti koristan ili štetan u mnogim slučajevima zavisi od vremena i intenziteta, kao i od odgovarajuće kontrole i smanjenja u odgovarajućem trenutku. Štaviše, zbog njihovog djelovanja na adaptivni imuni sistem, beta IFN se koriste za liječenje autoimune bolesti multiple skleroze (MS) [290].

Nekoliko od gore razmatranih NLR proteina identifikovano je kao faktori koji su uključeni ili pokreću takve patologije. Kao što je gore detaljno opisano, negativan regulatorni efekat IFN-a na formiranje i aktivaciju inflamasoma NLRP3 prikazan je u nekoliko studija. Stoga je predloženo učešće NLRP3 inflamasoma u IFN-terapiji pacijenata sa MS [272,291]. U primarnim ljudskim monocitima nakon tretmana IFN-om, i NLRP3-indukovano lučenje IL-1 i aktivacija kaspaze{10}} su smanjeni [272].

Kod miša, eksperimentalni model autoimunog encefalomijelitisa (EAE), modeliranje MS, mehanizam koji stoji iza efikasnog liječenja IFN-om, pokazalo se da se prenosi putem indukcije Socs1 posredovane IFN-receptorom, što dalje umanjuje aktivaciju Rac1 i smanjuje proizvodnju radikala. vrste kiseonika (ROS). Smatra se da ovo zauzvrat dovodi do inhibicije NLRP3 inflamasoma. Ova grupa je takođe izvestila da IFN-terapija nije efikasna kada se EAE indukuje na NLRP3-nezavisan način [292]. Povezanost NLR-a s auto-upalnim bolestima također je slučaj s disregulacijom inflamasoma NLRC4 u sindromu aktivacije makrofaga, bolesti koju karakteriziraju visoko aberantni nivoi IL-18 i IFN- [293]. Dakle, NLR-posredovana kontrola odgovora na IFN tipa I također se primjenjuje na adaptivnu ruku imunog sistema. Mutacije NLRP12 su povezane sa FCAS, koji se karakteriše povremenim epizodama groznice i serozne upale [218]. Nlrp12-/- miševi su visoko osjetljivi na kolitis i kolorektalni karcinom povezan s kolitisom [215,294], dok su otporni na salmonelozu [216]. Normand et al. otkrili su novu funkciju NLRP12 kao blokatora monocitnih kontrolnih tačaka za NOD2 signalizaciju [174].

Oni bi mogli pokazati da NLRP12 stupa u interakciju sa NOD2 i promovira K48-povezanu poliubikvitinaciju i degradaciju NOD2 kao odgovor na MDP. Ovo dovodi do naknadne inhibicije kanonskog NF-κB puta i potiskuje aktivnost JAK/STAT signalnog puta. FCAS koji uzrokuje mutaciju NLRP12 R284X ne uspijeva inhibirati NOD2-zavisnu aktivaciju NF-κB i TBK1. Nlrp12−/− miševi su pokazali značajnu prekomjernu ekspresiju ISG u cekumu uključujući IFN-inducirani protein 44 (IFI44), IFN-inducirani protein sa tetratrikopeptidnim ponavljanjima 2 (IFIT2), apolipoprotein L9 kao i 20 -50 -oligoadenilat sintetazu (OAS22 ) i predstavljen sa pojačanom aktivacijom STAT1 u cekumu, što može uticati na perzistentnost nekih enteričnih virusa, kao što su endemski norovirusi [174].

Nadalje, rijetka genetska varijanta gena koji kodira NLRP14- koja daje smanjenu supresiju aktivnosti TBK1 prisutna je u učestalosti od oko 1,7 posto širom svijeta [175]. Nefiziološki visoki nivoi IFN tipa I ometaju formiranje seminifernih tubula što rezultira gubitkom zametnih ćelija [295], a intraperitonealna injekcija IFN-a dovodi do smanjene spermatogeneze [296]. U skladu sa ovim zapažanjima izmjereni su visoki nivoi IFN-a kod neplodnih muškaraca [297], aludirajući na gore diskutovanu funkciju NLR-a za kontrolu IFN odgovora u reproduktivnom sistemu.

6. Zaključci

Funkcionalni i dobro izbalansirani IFN odgovor tipa I je fundamentalan za mnoge imunološke procese. Neuspjeh da se induciraju, održe ili pravilno kontroliraju odgovori tipa I IFN-a rezultiraju poremećenom kontrolom infekcije i imunopatologije na krajnjim krajevima, a poremećaji u odgovorima na IFN tipa I povezani su s disreguliranom imunološkom ravnotežom u urođenoj i adaptivnoj ruci.

Članovi NLR porodice proteina nedavno su se pojavili kao regulatori IFN odgovora tipa I i mogu negativno i pozitivno doprinijeti signaliziranju ishoda (Slika 2, Tabela 1). Štoviše, neki NLR mogu djelovati kao direktni ili indirektni senzori virusa ili mogu inducirati IFN signalizaciju tipa I prema infektivnim izazovima. Formiranje kompleksa sa DEAD-box helikazama se stoga pojavljuje kao opći mehanizam za indirektno otkrivanje virusnih nukleinskih kiselina, što je primjer Nlrp9b i NLRP6. Ostaje da se utvrdi da li i koje helikaze DEAD-boxa takođe mogu biti odgovorne za senziranje virusne RNK putem NOD2, NLRC4 ili NLRP12.

Gore navedeni primjeri otkrivaju da gore spomenuti NLR suštinski doprinose povezivanju bakterijskog sensinga i antivirusnog imuniteta. Ovo se ne mora uzeti u obzir samo u kontekstu bakterijske infekcije, već se odnosi i na toleranciju na virusnu komponentu mikrobiote. Uloga IFN-a tipa I kao negativnih regulatora proizvodnje IL-1, koja je posredovana inflamasomima koji sadrže NLR, postaje sve očiglednija [272,291,298,299]. Štaviše, poznato je da interferoni tipa I mogu inducirati protuupalne citokine (kao što je IL-10) ​​i na taj način potisnuti ekspresiju proinflamatornih citokina i hemokina, kao i antimikrobnih peptida, i time doprinijeti kvalitet antibakterijskih reakcija [300]. Uloga NLR-a u ovom kontekstu se tek pojavljuje i biće zanimljivo da se o tome detaljnije pozabavimo u budućem radu.

Molekularni detalji funkcije većine NLR u negativnoj regulaciji odgovora na IFN tipa I još uvijek nisu u potpunosti definirani. Međutim, iz trenutnog napretka, pojavljuju se najmanje dva opća mehanizma NLR funkcija u tipu I IFN signalizacije (i) Ometanje interakcije signalnih adaptera (kao što su TRAF-ovi i MAVS) fizičkom interakcijom sa NLR-ovima i (ii) aktivacija E 3-ligaze pomoću NLR-a što dovodi do proteazomske degradacije ključnih komponenti IFN signalizacije (kao što je TBK1). Za ovu degradaciju, autofagija bi mogla biti još jedno centralno čvorište za otmicu [301], čime bi se trebalo pozabaviti u budućem radu.

Buduće studije će pomoći da se stekne više znanja o osnovnim mehanizmima kako NLR djeluju u odgovorima na IFN tipa I i dovest će do boljeg razumijevanja uloge NLR-a u infektivnim i auto-upalnim bolestima. Dugoročno, ovo će pomoći da se definiraju novi ciljevi za bolju terapijsku intervenciju. Za potonje, čini se da je veza između bakterijske aktivacije NLR-a i antivirusnih odgovora obećavajući put kada se razmatra ciljana intervencija crijevnog mikrobioma.

Doprinosi autora:

Konceptualizacija, IK, NM, MC i PAK; pisanje—originalni nacrti, IK, TW, NM; pisanje—recenzija i uređivanje, IK, NM, MC i TAK Svi autori su pročitali i pristali na objavljenu verziju rukopisa.

finansiranje:

Ioannis Kienes priznaje podršku Landesgraduiertenförderung iz Baden-Württemberga.

Sukobi interesa:

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa.

Reference

1. Negishi, H.; Taniguchi, T.; Yanai, H. Interferon (Ifn) Class of Cytokines and the Ifn Regulatory Factor (Irf) Transscription Factor Family. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2018, 10, a028423. [CrossRef] [PubMed]

2. Conklin, DC; Grant, FJ; Rixon, MW; Kindsvogel, W. Interferon-Epsilon; ZymoGenetics: Seattle, WA, SAD, 2003.

3. Diaz, OM; Bohlander, S.; Allen, G. Nomenklatura humanog interferona Genesa. J. Interferon Cytokine Res. 1996, 16, 179–180. [CrossRef] [PubMed]

4. Fleur, L.; David, W.; Nardelli, B.; Tsareva, T.; Mather, D.; Feng, P.; Semenuk, M.; Taylor, K.; Buergin, M.; Chinchilla, D.; et al. Interferon-K, novi interferon tipa I izražen u ljudskim keratinocitima. J. Biol. Chem. 2001, 276, 39765–39771.

5. Kotenko, VS; Gallagher, G.; Baurin, VV; Lewis-Antes, A.; Shen, M.; Shah, NK; Langer, JA; Sheikh, F.; Dickensheets, H.; Donnelly, RP Ifn-Lambdas posreduju u antivirusnoj zaštiti kroz poseban kompleks citokinskih receptora klase Ii. Nat. Immunol. 2003, 4, 69–77. [CrossRef]

6. Prokunina-Olsson, L.; Muchmore, B.; Tang, W.; Pfeiffer, RM; Park, H.; Dickensheets, H.; Hergott, D.; Porter-Gill, P.; Mumy, A.; Kohaar, I.; et al. Varijanta uzvodno od Ifnl3 (Il28b) Stvaranje novog interferonskog gena Ifnl4 povezana je sa poremećenim uklanjanjem virusa hepatitisa C. Nat. Genet. 2013, 45, 164–171. [CrossRef]

7. Uzé, G.; Lutfalla, G.; Gresser, I. Genetski transfer funkcionalnog humanog interferon alfa receptora u ćelije miša: kloniranje i ekspresija njegove cDNK. Cell 1990, 60, 225–234. [CrossRef]

8. Novick, D.; Cohen, B.; Rubinstein, M. The Human Interferon Alpha/Beta Receptor: Characterization and Molecular Cloning. Cell 1994, 77, 391–400. [CrossRef]

9. Domanski, P.; Witte, M.; Kellum, M.; Rubinstein, M.; Hackett, R.; Pitha, P.; Colamonici, OR Kloniranje i ekspresija dugog oblika beta podjedinice interferon alfa beta receptora koji je potreban za signalizaciju. J. Biol. Chem. 1995, 270, 21606–21611. [CrossRef]

10. Cohen, B.; Novick, D.; Barak, S.; Rubinstein, M. Ligandom-inducirana asocijacija komponenti receptora interferona tipa I. Mol. Cell. Biol. 1995, 15, 4208–4214. [CrossRef]

11. Müller, M.; Briscoe, J.; Laxton, C.; Guschin, D.; Ziemiecki, A.; Silvennoinen, O.; Harpur, AG; Barbieri, G.; Witthuhn, BA; Schindler, C.; et al. Protein tirozin kinaza Jak1 dopunjuje defekte u transdukciji signala interferona-alfa/beta i gama. Nature 1993, 366, 129–135. [CrossRef]

12. Velazquez, L.; Fellous, M.; Stark, GR; Pellegrini, S. Protein tirozin kinaza u interferonskom alfa/beta signalnom putu. Cell 1992, 70, 313–322. [CrossRef]

13. Domanski, P.; Fish, E.; Nadeau, OW; Witte, M.; Platanias, LC; Yan, H.; Krolewski, J.; Pitha, P.; Colamonici, OR Regija beta podjedinice interferon alfa receptora različita od kutije 1 stupa u interakciju sa Jak1 i dovoljna je da aktivira Jak-Stat put i izazove antivirusno stanje. J. Biol. Chem. 1997, 272, 26388–26393. [CrossRef] [PubMed]

14. Yan, H.; Krishnan, K.; Greenlund, AC; Gupta, S.; Lim, JT; Schreiber, RD; Schindler, CW; Krolewski, JJ Fosforilirani interferon-alfa receptor 1 podjedinica (Ifnar1) djeluje kao mjesto spajanja za latentni oblik 113 Kda Stat2 proteina. EMBO J. 1996, 15, 1064–1074. [CrossRef] [PubMed]

15. Schindler, C.; Shuai, K.; Prezioso, VR; Darnell, JE, Jr. Science 1992, 257, 809–813. [CrossRef] [PubMed]

16. Darnell, JE, Jr.; Kerr, IM; Stark, GR Jak-Stat putevi i transkripcijska aktivacija kao odgovor na Ifns i druge ekstracelularne signalne proteine. Science 1994, 264, 1415–1421. [CrossRef] [PubMed]

17. Fu, XY Transkripcijski faktor sa Sh2 i Sh3 domenima je direktno aktiviran interferonom alfa-indukovanom citoplazmatskom proteinskom tirozin kinazom(S). Cell 1992, 70, 323–335. [CrossRef]

18. Schindler, C.; Fu, XY; Improta, T.; Aebersold, R.; Darnell, JE, Jr. Proteini transkripcionog faktora Isgf-3: Jedan gen kodira 91-i 84-Kda Isgf-3 proteine ​​koji su aktivirani interferonom alfa. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 1992, 89, 7836–7839. [CrossRef]

19. Ehret, BG; Reichenbach, P.; Schindler, U.; Horvath, CM; Fritz, S.; Nabholz, M.; Bucher, P. Specifičnost vezanja DNK različitih stat proteina. Poređenje in vitro specifičnosti s prirodnim ciljnim mjestima. J. Biol. Chem. 2001, 276, 6675–6688. [CrossRef]

20. Decker, T.; Lew, DJ; Mirkovic, J.; Darnell, JE, Jr. Citoplazmatska aktivacija Gaf-a, faktora vezanja DNK-a koji se reguliše Ifn-gama. EMBO J. 1991, 10, 927–932. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com