Ugrás a tartalomhoz

Immunológia

Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

T-sejtek aktiválásában részt vevő fontosabb adapter fehérjék

T-sejtek aktiválásában részt vevő fontosabb adapter fehérjék

LATLinker for Activated T cells

Transzmembránfehérje, amely a Cys26- és a Cys29-pozícióban palmitoilációs helyet tartalmaz, így a molekula konstitutívan a membránraftokhoz kapcsolódik. A TCR-en keresztül stimulált sejtekben a ZAP70 foszforilálja a LAT-molekulát, ami ezután docking fehérjéül szolgál a PLCγ, a PI3-K p85 alegysége, a Grb2, a Grap, az SLP76, a Vav, a Cbl és a Gads-molekulák számára. A LAT Tyrt nem tartalmazó mutánsait hordozó sejtekben az NF-AT és AP-1 transzkripciós fakorok aktivitása csökken. A LAT-/- egérben a timociták érése a pre-TCR-szignál hiányában CD4-/CD8-állapotban megreked, ami a LAT-nak a T-sejtek fejlődésében betöltött fontos szerepére utal.

TRIMT cell Receptor Interacting Molecule

A PTK célfehérjéje, mely diszulfidhidakkal összekötött dimereket alkot. Foszforilációját követően Grb2-, PI3K- és Src-kötő adapterként működik. Antiapoptotikus jeleket közvetít a PKB/Akt és a BAD aktiválásán keresztül.

SITSHP2 Interacting Transmembrane adapter protein

Diszulfidhidakkal összekapcsolt homodimer-fehérje, mely erősen glikozilált, sejten kívüli doménnel rendelkezik. Aktivált T-sejtben ITIM-en foszforilálódik, és SHP-2-foszfatáz megkötésére válik képessé. Az NF-AT-aktivációt csökkenti.

CBLCasitas B-lineage Lymphoma

A CBL negatív regulátorfehérje, ubiquitin-ligázként működik. Többek között a Syk ubiquitinációját, degradációját irányítja. A Raf-kinázhoz kötődve gátolja a Ras-útvonalat.

SAPSignalling lymphocyte activation molecule (SLAM) Associated Protein

A SLAM-család receptorai hemopoetikus sejteken fordulnak elő, legtöbbször saját maguk ligandumai. A SAP a SLAM-családba tartozó receptorok koaktivátora, T-sejt- és timocitaspecifikus fehérje. Szerkezetét egy SH2-domén és egy rövid C-terminális rész alkotja. A SAP-foszforilációtól függetlenül kötődik SLAM-hez, és a SLAM-SHP2 kötődést gátolja. A SLAM-hoz kötődve a SAP kölcsönhatásba lép a Fyn PTK-val, annak SH3-doménjén keresztül, és a SLAM tirozin-foszforilációját aktiválja, ami további effektorfehérjék kötődését eredményezi. Ezáltal többek között részt vesz az aktivált T-sejtek IFNγ-termelésének szabályozásában.

X-kromoszómához kapcsolt limfoproliferatív szindrómában (XLP) szenvedő betegekben fedezték fel, ahol a SAP génmutáció következtében defektív. Az XLP-ben szenvedő betegek különösen érzékenyek Epstein–Bar-vírusfertőzésre, ami a vírus által transzformált B-sejtek korlátlan szaporodását váltja ki. A betegek immunhomeosztázisa felborul, a SAP-funkció kiesése a CD4+ és CD8+ T-sejteket és az NK-sejteket is érinti.

Az ellenanyagok Fc részét felismerő, aktiváló receptorok jelátviteli mechanizmusai

Számos, az immunrendszer működésében fontos szerepet játszó sejt felszínén Fc-receptorok (FcR) fejeződnek ki, amelyek kötik az Ig-molekulák H-láncainak Fc-részét (lásd 4. fejezet). Függően az adott FcR szerkezetétől és a sejttől, amelynek membránján megjelenik, a receptor különböző jeleket közvetíthet, következésképpen más és más funkciót indukál. A membránhoz kötött Fc-receptorok betölthetnek aktiváló és nem aktiváló, valamint gátló funkciót is (lásd 4. fejezet). Ebben a fejezetben az aktiváló típusú receptorok jelátviteléről lesz szó (6. 19. ábra), a gátló receptorokat az előző alfejezetben mutattuk be.

6.19. ábra. Aktiváló típusú Fcγ-receptorok jelátvitele. Az aktiváló FcγR-ligandumkötés által kiváltott aggregációja az src-kinázok és a Syk-kináz aktiválódását, az ITAM-ok foszforilálódását, továbbá a PLCγ- és a MAPK-útvonal, valamint a kalciumtól függő kinázok/foszfatázok aktiválódását eredményezi. Ez, valamint a PI3-K-jelpálya aktiválódása, továbbá az intenzív aktinreorganizáció, végül a sejtek különböző funkcióinak beindulásához vezet (fagocitózis, citokintermelés, oxidatív robbanás, ADCC).

Az aktiváló típusú Fc-receptorok egyik csoportját a MIRR-családba tartozó, többláncú receptorok (FcγRI, FcγRIIIA, FcαR és FcεRI), másik csoportját pedig az egyláncú receptorok (FcγRIIA, FcγRIIC) alkotják. A több láncból álló Fc-receptorok esetében a ligandumkötő egységet FcRα-nak nevezzük; ehhez csatlakoznak a jeltovábbításra képes, intracelluláris részükön ITAM-ot tartlamazó járulékos láncok, az FcRγ, -β és -ξ. Az egyláncú receptorok esetében a transzmembránfehérje extracelluláris része köti a ligandumot, míg intracelluláris szakasza tartalmazza az ITAM-ot.

FcγRI

Az IgG-t nagy affinitással kötő FcγRI ellenanyaggal fedett antigének fagociták általi felvételét közvetíti. Az FcγRI által aktivált útvonalat a receptorok aggregálódása által kiváltott fyn, hck és lyn aktiválódása indítja el. Az aktiválódott Src-kinázok foszforilálják a receptorhoz kapcsolódó γ-dimer intracelluláris doménjében levő ITAM-motívumot, amely foszforilációját követően a Syk-kináz SH2-doménjeivel lép kölcsönhatásba. Ezt követi a SHC-adaptor és egy PI3-K-kötőfehérje, a Gab2 tirozinon történő foszforilációja, majd a PI3-K aktivációja. Ennek mechanizmusa a következő: a fagocitózisra kerülő részecske általi receptor-keresztkötést követően kis mennyiségben PIP3 keletkezik, ami kötőhelyül szolgál a Gab2 PH-doménje számára. Igy a Gab2 a lyn- és/vagy a Syk-kinázok közelébe kerül, melyek foszforilálják a Gab2-t. Ehhez kötődik a PI3-K p85 reguláló alegysége az SH2 doménjén keresztül, ami a PI3-K aktiválódását jelentősen fokozza, majd az aktivált PI3-K még több PIP3-t termel, ami pozitív visszacsatolással fokozza a Gab2-től függő további aktivációt. A PI3-K kulcsszerepet játszik a fagocitózis során, mivel termékei, a PI (3, 4) P2 és a PI (3, 4, 5) P3 teszik lehetővé a sejtmembránhoz kötődő jelátviteli komplex kialakulását, amelyben a PH-doménnel rendelkező fehérjék játszanak elsődleges szerepet. A fagocitózis jelátviteli folyamatai végül a Rho-családba tartozó kis GTPáz-aktivitással rendelkező fehérjék (Rac, Cdc42) aktiválódásához vezetnek, amelyek az aktin polimerizációját és az aktin-citoszkeleton reorganizációját eredményező folyamatokat kontrollálják. Újabb eredmények szerint a Cdc42 a pszeudopódium kialakulásában, míg a Rac a fagoszóma lezárásában játszik szerepet. A Rac, a PKC és a PI3-K által aktivált Akt a NADPH-oxidáz komplex kialakulásában és aktiválásában meghatározó szerepet játszik, amely végül a bekebelezett patogén elpusztulásához vezet. Az FcγRI általi fagocitózis során többféle foszfolipáz is aktiválódik. A PLCγ-aktiválódás a PI (4, 5) P2 hidrolízisét és a DAG- és IP3-függő útvonalak aktiválódását eredményezi. A foszfolipáz A2 (PLA2) és a foszfolipáz D (PLD) is aktiválódik, és szerepet játszik a fagocitózis folyamatában. Az előbbi valószínűleg a fagocitotikus vezikulumok transzportjában vesz részt, és hozzájárul a leukotriének felszabadulásához, ami elősegíti a fagocitózist. A PLA2 szerinen történő foszforilációja és a sejtmembránba való áthelyeződése az arachidonsav-útvonalat indítja el (6. 20. ábra).

6.20. ábra. A Gab2 szerepe az Fcγ R-közvetített fagocitózis során. Az FcγR által aktivált kinázok foszforilálják a Gab2 adapter fehérjét, következésképen a Gab2-höz PI3-K kötődik és aktiválódik, ami elősegíti a sejtmembrán PIP3-szintjének emelkedését. A PH-doménnel rendelkező Gab2 kötődik a PIP3-hoz, ami fokozza foszforilációját, és így a további PI3-K-kötődést. Az PIP3 a Gab2-vel együtt a fagocitotikus serleg körül helyezkedik el.

FcγRIIa

Ennek a receptornak két extracelluláris doménje van, az IgG-felismerésben a membránhoz közelebb eső domén vesz részt. Jellegzetessége, hogy ugyanazon a polipeptidláncon található a ligandum felismeréséért és a jelátvitelért felelős szerkezeti egység (ITAM). Az FcγRIIa a receptorok keresztkötése után lipidraftokban lokalizálódik, ahol első lépésben a lyn-kináz foszforilálja az ITAM-ot, azután a Syk kötődését és aktiválódását követően a PLCγ és a PI3-K-tól függő jelpályák aktiválódnak. A Ras/MAPK-útvonal aktiválódása révén az Erk foszforilálódik, ami a sejtmagba jutva a citokingének átírását indítja el.

A kizárólag emberi sejteken előforduló FcγRIIa immunkomplexek megkötését követően monociták és makrofágok gyulladási citokintermelését váltja ki, míg trombociták esetében azok aggregációjához vezet.

FcγRIII

Az FcγRIII-nak két formája van: az FcγRIIIa és az FcγRIIIb, mindkettő két extracelluláris doménnel rendelkezik.

Az FcγRIIIa a γ-dimer jeltovábbító egységen keresztül közvetít jeleket NK-sejtekben, makrofágokban és hízósejtekben. A jelátadás eredményeként a sejt válasza ellenanyagtól függő, sejtközvetített citotoxicitás (ADCC), ill. gyulladásos mediátorok és citokinek felszabadulása lehet (lásd 14. fejezet). A jelátvivő γ-dimer ITAM-jának foszforilálásában a Src-, fyn-, fgr-, hck- és lyn-kinázok vehetnek részt. Ezt követően, sejtspecifikus módon, makrofágokban és hízósejtekben a Syk-kináz, NK-sejtekben pedig a ZAP70 SH2 doménjei kötődnek a foszforilált motívumokhoz. A Syk/ZAP70 foszforilációját követően a jelpályák több irányban mehetnek tovább; a PI3-K-tól és a PLCγ-től függő jelpályák aktiválódnak.

Az FcγRIIIb glikozil-foszfatidil-inozitol (GPI) horgonyzott fehérje, nincs sejten belüli doménje, így önmagában nem képes jeltovábbításra, és mivel nincs transzmembrándoménje, nem kapcsolódik γ-láncdimerekhez sem. Ennek ellenére ADCC-hez és fagocitózishoz vezető jeleket is közvetít, mivel az ugyanazon sejten kifejeződő FcγRIIa-t használhatja jelátvivő molekulának.

FcεRI

Az MIRR-családba tartozó receptor négy alegységből áll: az α-lánc a ligandumot, az IgE konstans doménjét ismeri fel, míg a sejtmembránon négyszer áthaladó β-lánc és a γ-dimer a jelátvitel szabályozásáért felelős. Mindkét polipeptidlánc 1-1 ITAM-mal rendelkezik (6.21. ábra). Az ún. nagy affinitású FcεRI hízósejteken és bazofil granulocitákon a túlérzékenységi reakciók kialakulásában játszik fontos szerepet (lásd 4. és 18. fejezet). Megjegyezzük, hogy bár emberi Langerhans-sejteken és monocitákon előforduló formája csak α- és γ-láncokat tartalmaz, az IgE-vel opszonizált antigén felvételét követően ez a forma is képes jelátvitelre.

A monomer IgE nagy affinitással kötődik receptorához, de jelátvitelt nem indukál. A receptorhoz kötött IgE-vel reagáló allergén aggregálja az FcεRI-komplexeket, melyek így lipidraftokba kerülnek. Itt a lyn és a syk foszforilálja a β- és a γ-láncok ITAM-jait, valamint az ugyancsak a membránraftokban jelenlevő LAT transzmembrán adapter fehérjét. A LAT foszforilált motívumai kötődnek PLCγ, Grb2 és a Gads SH2 doménjeihez. A LAT-hoz kapcsolódó komplexben közvetve részt vesz még a PLCγ és a Gads/ SLP76 is, amihez a Vav-cserefaktor kötődik. Az ugyancsak a LAT-hoz kapcsolódó SHC-Grb2-SoS-komplex a Ras/MAPK-utat aktiválja. Hízósejtekben a PI-3K jelpálya aktiválásában fontos szerep jut a Gab2-nek, amely foszforilálódását (fyn, lyn, és Syk által) követően kapcsolódik a PI3-K-hoz, azt a plazmamembrán közelébe hozza, és így fokozza annak aktivitását. A PI3-K terméke (PIP2) a PH-doménnel rendelkező fehérjék (maga az adapter, a Gab2, és a PLCγ) membránhoz való kötődését és például a PLCγ aktiválódását segíti elő. Az aktivált PLCγ IP3 és DAG keletkezését váltja ki, ami az intracelluláris (Ca2+) szint növekedéséhez vezet. A PI3-K növelheti a sejten belüli kalciummobilizációt a szfingozin-kináz aktiválásán keresztül is. A MAPK-jelpálya aktiválódása transzkripciós faktorok aktiválásához, citokingének átírásához vezet, míg a (Ca2+)-tól függő folyamatok degranulációt eredményeznek. A PLA2 aktiválása lipidmediátorok felszabadulását váltja ki (lásd még 18. fejezet). Újabban feltételezik egy másik transzmembránfehéje, az NTAL (non-T cell linker) szerepét is, ami aktivált sejtekben a Gab2 megkötésére alkalmas.

6.21. ábra. Jelátvitel az Fc ε RI-en keresztül – a Gab2 adapter szerepe. Az FcεRI allergén általi aggregálása a Lyn- és Syk-kinázok aktiválódását eredményezi. Ezek foszforilálják a Gab2-t, amely ezután a p85 PI3-K és a SHP-2 tirozinfoszfatáz megkötésére válik képessé. A PI3-K aktiválódása a sejtmembrán PIP3-szintemelkedéséhez vezet, ami végül a PLCγ- és az Akt-útvonal aktiválódását teszi lehetővé. Mindezek a folyamatok a citokingének átíródásához és degranulációhoz vezetnek.

FcαR

Az FcαRI (CD89) erősen glikozilált fehérje, mely megköti az IgA konstans részét, és felelős az IgA endocitózisáért és reciklizációjáért. A többláncú receptorok (MIRR) családjába tartozik, amelynek ligandumfelismerő α-láncához γ-dimer csatlakozik; ez utóbbi feladata a jeltovábbítás. Monocitákon és neutrofileken γ-lánc nélküli receptor is előfordul. Feltételezik, hogy ebben az esetben a transzmembránszakasz pozitív töltésű, 209-es pozíciójú argininje kötődik valamilyen jeltovábbító molekulához. Monociták forbolészterrel és IFNγ-val való kezelése a γ-lánc expresszióját fokozza. A ligandum kötődése aggregálja a receptorokat, ezek a glikoszfingolipidekben és koleszterinben gazdag membránraftokba tömörülnek, ami elindítja a sejten belüli jelátadást. A lyn PTK foszforilálja a γ-láncok ITAM-jait, majd a syk, a blk, a btk, a PI3-K és a PLCγ csatlakozik a kialakuló jelátvitelkomplexhez. A syk és a blk kötődése a komplexhez IFNγ és forbolészter hatására fokozódik, ami jelzi, hogy ezeknek a kinázoknak az FcαRI-tól függő aktiválódása a gyulladási helyeken történt sejtstimuláció szintjétől függ.

Nemrég kimutatták, hogy FcαRI-en keresztül a PI3-K közvetítésével aktiválódik a MAPK-kaszkád, valamint a PKCε- és a NADPH-oxidázrendszer is.

Az NK-sejtek receptorainak jelátviteli mechanizmusa

Az NK-sejtek a tumorsejtek pusztítása mellett fontos szerepet játszanak a citotoxikus vírusok (herpeszvírusok, adenovírusok) elleni védelemben is. Citokinek és kemokinek szekréciója révén befolyásolják a monociták és a granulociták szaporodását és effektor funkcióit a gyulladásos folyamatok során.

Az NK-sejtek receptorai működésük szerint három családba tartoznak, lehetnek aktiváló, gátló és kostimuláló receptorok (lásd 4. és 13. fejezet). Az NK-sejtek receptorainak egy része több fehérjeláncból áll, ezek jeltovábbító egysége lehet a DAP10 és a DAP12 (DNAX aktiváló protein, DAP10 és DAP12), valamint a FcR γ-lánca, és a TCR ζ-lánca is.

Szerkezetileg az NK-sejtek receptorai tartozhatnak a C-típusú lektinek családjába (Ly49, NKG2D) vagy az Ig-szerű receptorok közé (killer Ig-like receptor, KIR). Az NK-sejtek receptorainak ligandumai MHCI-, illetve MHCI-szerű molekulák.

A gátló receptorok a Ly49a homodimer és a NKG2A/CD94-ből álló heterodimer fehérjék. Az aktiváló receptorokhoz (Ly49d/Ly49h, NKG2D és NKG2C) diszulfidhidakkal összekötött dimer adapterfehérjeláncok csatlakoznak, amelyeken 1-1 ITAM található. Az ITAM-ok foszforilálódnak a ligandum kötődését követően, majd a DAP10-dimerhez PI3K kötődik, míg a DAP12-ITAM-hoz a Syk/Zap70-kinázok csatlakozhatnak (6.22. ábra).

6.22. ábra. Gátló és aktiváló NK-receptorkomplexek jelátviteli folyamatai. Az NK-sejtek aktivitását aktiváló és gátló receptorok szabályozzák. A Killer inhibitor receptor (KIR) liganduma (MHC-I molekula) felismerésekor foszforilálódik az ITIM motívumain, majd negatívan szabályozó SHP-1-foszfatázt toboroz, gátolva ezzel a sejtaktivációt. Aktiváló receptor pl. az NKG2D, ami a DAP10 segítségével indítja el a PI3-K aktiválódását, a CD16 (FcγRIII), ami a Syk és a Zap70 segítségével az Erk-útvonalat aktiválja, a KIR2DS a DAP12, melyek az ITAM segítségével további Syk és ZAP 70 toborzására képesek.

A gátlást közvetítő Ly49A/ Ly49A homodimert diszulfidhíd köti össze, intracelluláris részén ITIM található, éppúgy, mint az NKG2A/CD94 heterodimer receptor NKG2A láncán. A gátló típusú receptorok az MHCI-molekulákkal való reakció eredményeként az SHP-1 kötődésén keresztül gátolják az aktiváló NK-sejtreceptorok által elindítható jeleket. Ezzel ellentétben a Ly 49d/Ly49h és az NKG2A homodimer-, valamint a NKG2C/CD94 heterodimer-aktiváló NK-sejtreceptorok pozitívan töltött transzmembrán doménjéhez a DAP12 csatlakozik a negatív töltésű transzmembrán szakaszán keresztül. Az NKG2D-dimerhez ugyanilyen módon a DAP10 kötődik, amelynek foszforilált ITAM-a a PI-3K p85 reguláló egysége SH2-doménjének megkötésére alkalmas, amelyen keresztül ez a receptor kostimulátorként működik.

Az egér NK-sejteken az NKG2D-nek hosszú és rövid formája ismeretes. A nyugvó állapotú sejtekre jellemző hosszú formához a DAP10-dimer csatlakozik, ami a PI3-K által elindított jelpályát aktiválja. Ez vezet végső soron a citotoxikus funkció aktiválásához és a célsejt elpusztításához. Rövid idejű IL-2-stimulus hatására megnő a rövid NKG2D kifejeződése, amelyhez a DAP12 kapcsolódik. A DAP12 ITAM Syk vagy a ZAP70 által kiváltott foszforilációja a PTK által aktivált jelpályát indítja el, ami az IFNγ termelésnek kedvez. Ezek az aktivált NK-sejtek egyaránt képesek citokin termelésére és citotoxicitásra. Hosszú idejű IL-2-stimulus hatására a rövid NKG2D-forma kifejeződése visszaszorul, és újra a PI3-K-jelpályán keresztül elindított citotoxikus funkció dominál. Emberi NK-sejteken csak a DAP10-zel kapcsolódó hosszú NKG2D-forma jelenik meg.

Az Ig-szerű NK-sejtreceptorok (Killer cell Ig-like Receptors, KIR), mint például a KIR2DS, a DAP12 dimer adapter fehérjékhez kapcsolódnak, és a Syk/ZAP70 által aktivált jelpályát indítják el, ami a Ras és az Erk aktiválódásához vezet. A gátló KIR-en ITIM található, ami a jelátvitel negatív szabályozásában játszik fontos szerepet. A gátló KIR (inhibitory KIR) ITIM-e foszforilálódik a ligandum (saját MHC-I) kötődésének hatására. A foszforilálódott p-ITIM-hez SHP-1 foszfatáz csatlakozik, ami gátolja az aktiváló receptorok által elindított jelátadási folyamatokat, s végül az NK-sejt pusztító funkcióját.

Az NK-sejteken kifejeződik az FcγRIIIA (CD16), amely az ellenanyagtól függő citotoxikus reakciót (ADCC) közvetíti. Ez a jelpálya az előző fejezetben leírt módon, a γ-dimerek ITAM-ai által közvetített mechanizmussal megy végbe.

Citokin- és kemokinreceptorok jelátviteli folyamatai

A citokinreceptorok hét különböző molekulacsaládba tartoznak (lásd részletesen a 4. fejezetben), ennek megfelelően a jelátviteli mechanizmusaik is sokfélék lehetnek.

A tirozinkináz-aktivitásal rendelkező receptoroknak, mint a PDGFR (Platelet Derived Growth Factor Receptor) és a B-sejt, a fejlődés korai szakaszában fontos szerepet játszó c-kit receptor, a ligandumkötés és dimerizálódás hatására aktiválódik a tirozinkináz doménje, és ez indítja el a PLCγ-, a Ras- és a PI3-K-tól függő jelpályákat.

A TGFβ-család receptorai szerin/treoninkináz-aktivitással rendelkeznek, vagyis a fehérje szerinen való foszforilációját követően adnak jelt. A TGFβ kötődésének hatására alakul ki az I. és II. típusú receptorokból álló heteromer komplex. A ligandum kötődése a TGFβ RII-höz kiváltja a TGFβ RI csatlakozását a komplexhez, és az aktivált RII foszforilálja az utóbbi fehérjét. Az aktivált RI a Smad-családba tartozó transzkripciós koaktivátorokon keresztül továbbítja a jeleket a sejtmagba, ahol a „TGFβ-responsive” gének átírását szabályozza. A folyamatot az inhibitor Smad (iSmad) gátolja.

Az Ig-szerű molekulák családjába tartozó IL-1R, a Toll-szerű receptorokhoz (TLR) hasonlóan (lásd 15.1. ábra), a MyD88 (Myeloid Differentiationprimaryresponseprotein 88) és egy további adapter, a TOLLIP (Toll-Interacting Protein) közvetítésével aktiválja az IRAK-ot (IL-1R-Associated Kinase). Az IRAK foszforilálódását követően megköti a TRAF6 (Tumor-necrosis-factor Receptor Associated Factor 6) molekulát, majd annak leválása után a TAK1-hez (TGF-β Activated Kinase) és az MKK6-hoz (Mitogen-activated protein Kinase Kinase 6) kapcsolódik.Ez utóbbiak foszforilációja a JNK/p38 és az NFκB aktiválódásához vezet (6.23. ábra).

6.23. ábra. Az IL-1-receptor és a TLR által közvetített jelátvitel. Az IL-1R- és a TLR-család receptorainak legfontosabb közös eleme a MyD88, az IRAK és a TRAFF. A receptor és a MyD88 kapcsolódását a TIR-domének közötti fehérje-fehérje kölcsönhatás teszi lehetővé. A ligandum kötődése az IRAK kapcsolódását eredményezi, amihez a TRAF6 kötődik. A TRAF6 a Tak1 és az MKK6 közvetítésével transzkripciós faktorok aktiválódását eredményezi.

A kemokinreceptorok a sejtmembránon hétszer áthaladó doménnel rendelkeznek, és a ligandum kötődését követően a G-fehérjékhez kapcsolódó receptoroknál leírt módon továbbítanak jeleket. A receptor intracelluláris részének konformációváltozása hatására kapcsolódik a receptorhoz a trimer G-fehérje GDP-kötött, inaktív formája, majd a GDP GTP-re cserélődik, és a komplex disszociál. A Gα közvetlenül aktiválja a Src-család kinázait, míg a Gβγ alegységek a PLCβ-t és a PI3-K γ-t aktiválják. Ezek a folyamatok a sejten belüli szabad Ca2+ koncentrációjának emelkedéséhez és a PKB, valamint a MAPK-kaszkád aktiválódásához vezetnek.

A tumor nekrózis faktor receptorcsaládba tartozó fehérjéknek két nagy csoportja van, amelyek közül az egyik rendelkezik az ún. haláldoménnel (Death Domain, DD), míg a másik nem. A két csoport tagjai más-más funkciót töltenek be (lásd 4. fejezet). Az első csoportba tartozó Fas/CD95 trimer fehérje, a FasL kötődése után haláldomént tartalmazó adapter fehérjékkel (Fas Associated Death Domain, FADD) lép kölcsönhatásba. Ezekhez kapcsolódik a pro-kaszpáz 8, amely azután aktiválódik, és aktiválja a kaszpáz 3-t. Ez utóbbi elhasítja a CAD (Caspase Activated DNase)- gátló, inhibitor fehérjét (i-CAD), így a CAD aktiválódik és a sejtmagba jutva DNS-fragmentálódást vált ki (6.24. ábra).

6.24. ábra. A Fas-indukált és a mitokondriumközvetített sejthalálhoz vezető főbb jelátviteli lépések. A TNF-családba tartozó Fas (CD95) trimer ligandumának kötődése a haláldomén-fehérje közreműködésével (FADD) a prokaszpáz 8 aktiválódását eredményezi. Az aktivált prokaszpáz 8 közvetlenül aktiválja a végrehajtó kaszpázokat, és/vagy a Bid fehérje hasítása révén kiváltja a kis proapoptotikus fehérjék (Bax, Bad) polimerizációját és aktivációját, ezzel aktiválja az endogén, mitokondriumtól függő halálútvonalat. A folyamatot a Bcl2 antiapoptotikus molekulacsalád tagjai gátolják. A mitokondrium által közvetített sejthalált sokféle jel kiválthatja. A kis proapoptotikus fehérjék (Bax, Bad) kötődése a mitokondriummembrán depolarizációját idézi elő, aminek következtében citokróm-C szabadul fel, ami polimerizálja az Apaf-1 adapter fehérjét. A folyamat a kaszpáz 9, majd a terminális kaszpázok aktiválását eredményezi, és a DNS degradációjához vezet.

A haláldomént nem tartalmazó csoportba sorolható a CD40- vagy a B-sejt aktiváló faktor receptor (BAFFR, B cell Activating Factor receptor of the tumor necrosis factor Family). Mindkét molekula fontos szerepet tölt be a B-sejtek életképességénk, differenciálódásának szabályozásában. A CD40 és a BAFFR által elindított jelpálya az NFκB aktiválásához vezet, és szabályozásában a TRAF (Tumor necrosis factor Receptor-Associated Factor) fehérjék vesznek részt. A BAFFR-on keresztül történő jelátadás a NEMO-tól (NFκB Essential MOdulator) függő, ún. kanonikus, vagy a NEMO-tól független, alternatív úton történő NFκB-aktiválódáshoz vezethet. Az első úton a TRAF2, TRAF5 és TRAF6 közvetítésével aktiválódik a NEMO által szabályozott IKK (Inhibitor κB Kináz) komplex, ami az IκB degradációját eredményezi. Ezután a p50-dimereket tartalmazó NFκB a sejtmagba jutva elindítja a megfelelő gének átírását. Az alternatív út a NIK-en (NFκB-Inducing Kinase) keresztül valósul meg, és ebben részt vesz a TRAF2 és a TRAF5, de a TRAF 6 nem. A pontos molekuláris kapcsolat a BAFFR és az NFkB aktiválása között még nem tisztázott. A BAFFR által kiváltott NFkB-aktiválás az antiapoptotikus fehérjék, a Bcl-xl és a Bcl-2 fokozott kifejeződéséhez vezet (6.25. ábra).

6.25. ábra. A BAFF-receptorok jeláviteli mechanizmusai. A BAFF-ot vagy APRIL-t kötő receptorok, a TACI és a BCMA, valamint a csak BAFF-ot kötő BR3 különböző sejteken fejeződnek ki. Mindhárom receptor a TRAF közvetítésével indítja el a jelátvitelt. A BAFFR az NFκB aktiválódását két úton, a klasszikus és az ún. alternatív úton szabályozza. Az alternatív út a NIK és az IKKα közvetítésével a p52 RelB aktiválódásához vezet, míg a klasszikus út az IκB foszforilációja és degradálódása után a p50/p65 aktiválódását eredményezi. Az NFκB aktiválódása a B-sejtek számára túlélő jelet biztosít.

A hemopoetikus citokinreceptorok családjába tartozó receptorok általában több fehérjeláncból állnak. A ligandumkötő α-lánc jellegzetessége a WSXWS-motívum, amelyet egy négy ciszteinből álló motívum követ. Ezek a motívumok nem vesznek részt a ligandumhoz való kötődésben. A ligandum nagy affinitással való kötődéséhez két (pl. IL-4R, IL-5R, IL-6R, IL-7R), illetve három (IL-2R, IL-15R) fehérjelánc együttműködése szükséges. A receptorok egy részének (IL-2, IL-4, IL-7, IL9, IL-15) ligandumkötő α-láncához azonos jelátviteli lánc, a közös γ-lánc csatlakozik (6. 26. ábra).

6.26. ábra. A JAK–STAT-útvonal aktiválódása az IL-6-receptor jelátviteli folyamatában. A ligandum kötődése és a receptor dimerizálódása aktiválja a JAK-ot, így tirozinfoszforilációs folyamatok indulnak el. A STAT foszforilációja eredményeként kialakuló dimer a sejtmagba jutva génátírást indukál. Emellett az IL-6-receptor maga is foszforilálódik, és az SHP-2 kötődésén keresztül a ras/MAPK útvonal aktiválódását indítja el. A citokinreceptorok többsége a JAK/STAT útvonalat aktiválja.

A hemopoetikus citokinreceptorok jelátvitelét a Janus-kináz (Jak) család tagjai, valamint a STAT-fehérjék (Signal Transducersand Activatorsof Transcription)biztosítják. A Jak jellegzetessége, hogy a kinázdomén mellett tartalmaz egy pszeudokináz-domént is – éppen ezért nevezték el a kétarcú Janus római isten nyomán Janus-kináznak. A Jak1-3, valamint az ugyanebbe a családba tartozó Tyk2 az emlősökben fordul elő, míg az előzőekkel nagyfokú homológiát mutató Hop-kinázt az ecetmuslicában azonosították. A Jak hét egységből (JH1-7) áll. Ezek közül az első a katalitikusan aktív domén (JH1), a második a pszeudokináz domén (JH2), amely felelős a STAT-fehérjék megkötéséért, a JH3 az SH2-domén homológja, míg a többi domén, főleg a JH6 és JH7, a receptorhoz való kötődésben játszik szerepet. A Jakok a citokinreceptorok fehérjeláncainak sejten belüli doménjéhez konstitutíven kapcsolódnak, és a citokinek kötődésekor, amelyet a két vagy három fehérjelánc együttesen biztosít, az egymáshoz közel kerülő Jakok ativálják egymást, és foszforilálják a receptort.

A STAT-fehérjék jellegzetessége, hogy egy SH2-doménből és egy foszforilálható tirozint tartalmazó motívumból állnak, ennek következtében foszforilált állapotban dimereket alkotnak egymással. A foszforilált receptorhoz való kötődést követően maguk is foszforilálódnak, majd leválnak a receptorról, és egy másik foszforilált STAT-molekulával dimert képezve bejutnak a sejtmagba. A Jak–STAT-útvonal tehát közvetlen jelpályát képvisel a sejtmembrántól a sejtmagig, a génexpresszió szabályozásáig. A citoplazmában az egyes jelpályák között párbeszéd jöhet létre.

Felemerül a kérdés, hogy mi szabja meg a jelpálya specificitását, vagyis hogyan képesek egymástól eltérő választ kiváltani az egyes citokinek, ha azonos jelátadó elemek működtetik a jelpályát? Erre az alábbi válaszok lehetségesek:

– a különböző citokinreceptorok fajlagos ligandumkötő képességgel rendelkeznek;

– az egyes citokinreceptorok többféle Jak és STAT kombinációján keresztül aktiválnak jelpályákat, amelyek így eltérő sejtes választ eredményeznek. Ez utóbbit alátámasztja az, hogy jelenleg három Jak- és hét különböző STAT-fehérje ismert.

Az egyes citokinreceptorok által aktiválható Jak-STAT kombinációkat az 5. fejezet III. táblázatban foglaltuk össze.

A STAT-fehérjék szerkezetében az SH2-domént követő kapcsoló régió után a DNS-hez való kötődésért felelős domén, majd egy „coiled coil” szakasz következik, amelyen keresztül a STAT koaktivátorokkal és transzkripciós faktorokkal léphet kapcsolatba. A molekula C-terminálisán a transzkripciót aktiváló domén helyezkedik el.

A Jak-STAT jelpályán kívül a hemopoetikus receptorcsaládba tartozó citokinreceptorok aktiválnak más, korábban már ismertetett jelpályákat is, mint pl. a PI3-K által vagy az SHP-2-GAB kölcsönhatáson keresztül aktiválódó Ras-MAPK-útvonal.

A citokinreceptorok közvetítésével történő jelátadás, hasonlóan az antigénreceptorokon keresztül megvalósuló folyamathoz, szigorú kontroll alatt áll. A Jak-STAT útvonal szabályozása több szinten valósul meg: A tirozinfoszforiláción kívül a STAT aktivitásását befolyásolják a fehérje különböző kémiai módosulásai: metilációja, szumoilációja és acetilációja is.

A Jak tirozin-foszforilációja fokozza a kináz aktivitását, ugyanakkor a citokinek által indukált SOCS (Suppressor of Cytokine Signalling) fehérjék kifejeződése és kötődése, valamint a tirozinfoszfatázok (SHP-1, SHP-2, CD45) megjelenése a receptor-Jak komplex közelében gátolják a Jak aktivitását. A SOCS-fehérjék a citokinreceptorok jelátviteli eseményei hatására kezdenek el termelődni, és negatív visszacsatolással gátolják a Jak aktivitását. További szabályozási lehetőség a Jak ubiquitinálása és ezt követő degradálódása. A sejtmagba bejutott STAT-dimereket több ponton gátolhatja az aktivált STAT-protein inhibitora, a PIAS (Protein Inhibitor of Activated STAT) is. A PIAS gátolja a STAT-dimer DNS-hez való kötődését vagy más molekuláris kölcsönhatását, a foszfatázok (SHP-1, SHP-2) pedig defoszforilálják, és így inaktiválják a STAT-ot (6. 27. ábra).

6.27. ábra. A JAK–STAT-útvonal többszintű szabályozása. A citokinreceptorok jelátvitelének szabályozásában foszfatázok (SHP1, SHP2 és CD45) és a SOCS-fehérje vesz részt közvetlenül. A foszfatázok a JAK foszfotirozinjaihoz kötődnek, míg a SOCS, amely a citokinreceptor által indukált fehérje, közvetlenül kötődik a foszforilált JAK-hoz, és megakadályozza a STAT foszforilálódását. A JAK szabályozása történhet ubikvininációt követő lebomlás által is. A sejtmagban foszfatázok és a PIAS (Protein Inhibitor of Activated STAT) fejti ki szabályozó szerepét. Az utóbbi a STAT-dimerek DNS-hez való kötődését gátolja.

A citokinreceptorok közös γ-láncát kódoló gén kiütése az X-kromoszómához kapcsolt súlyos immunhiányos állapot (X-SCID) kialakulásához vezet (lásd 21. fejezet). A JAK3 kiütése hasonló eredménnyel jár: nem alakulnak ki B-, T- és NK-sejtek sem, ami arra utal, hogy a Jak által közvetített jelátvitel elengedhetetlenül szükséges a normális sejtfejlődés korai fázisában.

Adhéziós molekulák jelátviteli mechanizmusa

Inside-out signaling

Az adhéziós molekulák fontos szerepet játszanak számos sejt-sejt és sejt-extracelluláris mátrix kölcsönhatásban; szabályozzák a T- és B-sejtek fejlődését, aktiválódását, a túléléshez vezető jelpályákat éppúgy, mint a sejtek mozgásképességét. Az integrinek családjába tartozó sejtadhéziós molekulák α- és β-alegységekből épülnek fel, és összesen több mint 20 jól ismert dimermolekulát képezhetnek (lásd 4. fejezet).

Az integrinek extracelluláris doménjéhez kötődő ligandum a sejten belüli doménben konformációs változásokat idéz elő, ami a több fehérjéből álló molekuláris komplex kapcsolódását, és a sejten belüli jelpályák aktiválódását váltja ki. Az integrineknek nincs kinázaktivitása, a jelátadás a kapcsolódó fehérjekomplexben jelenlevő kinázok, adapter molekulák és a Rho (Ras-homológ), kis molekulájú GTP-ázok által szabályozott. A jelátvitelben szerepet játszik a talinfehérje, amely a β-integrin sejten belüli doménjéhez kötődve megbontja a kapcsolatot az α- és a β-alegység között, növelve az integrin affinitását az extracelluláris mátrixhoz és a citoszkeletális elemekhez. A fokális adhézió helyén az integrinekhez kötődik a sejten belül az integrinekhez kapcsolt kináz (Integrin Linked Kinase – ILK), amely PH-doménjén keresztül a sejtmembrán PIP3-ához is kötődik. Így az ILK aktivitása a PI3-K aktivitásától függ. Az ILK a 473. szerinen foszforilálja az Akt-kinázt, amely a GSK3 foszforilálásán keresztül gátolja annak funkcióját, elősegítve ezzel a sejt túlélését. Adapter fehérjék, mint például az Nck, összekapcsolhatják az integrinek által és a receptor-tirozinkinázok által stimulált jelpályákat, míg más adapterek az aktinfilamentumokhoz és a fokális adhéziós kinázhoz (FAK) való kötődésért felelősek. A FAK tirozinkináz foszforilálódik, ezzel kötőhelyet biztosít számos jelátvivő fehérje számára. Ennek eredményképen aktiválódik a Rac kis G-fehérje, ami lamellipódiumok képződését eredményezi, és a sejt migrációjához vezet. Az β-integrin/FAK/JNK és a β-integrin/NFκB-útvonal aktiválódása a sejttípustól és kontextustól függően a sejt túléléséhez vezet, míg az ILK bizonyos stimulusok (pl. besugárzás) hatására az Akt gátlásán és a kaszpáz 8 aktiválásán keresztül proapoptotikus jeleket is eredményezhet (6.28. ábra).

6.28. ábra Az integrin-aktin-receptor tirozin kináz (RTK) hálózat. A jelpálya szerkezetileg és a szignalizáció szempontjából legfontosabb eleme az az integrinhez kapcsolt kináz (integrin-linked kinase, ILK). Az ILK kötődik több fehérjéhez, a PINCH-1 adapter proteinhez, a parvin α és parvin β-hoz és a paxillinhez, valamint a sejtmebrán foszfatidil inozitol 3,4,5 triszfoszfátjához is. A PINCH-1 és egy további adapter fehérje, az Nck kapcsolja össze az integrinek és az RTK jelpályáit, amíg a parvin és a paxillin létesítenek kapcsolatot az extracelluláris mátrix és a citoszkeleton között. Az ILK aktivitása PI3-K függő, pleksztrin homológ doménjén keresztül kötődik a foszfatidil inozitol 3,4,5 triszfoszfáthoz. Az ILK által megindított foszforilációs kaszkád egyrészt az extracelluláris mátrixszal való kapcsolatot és a sejt migrációját eredményezi, másrészt pedig az RTK-által stimulált útvonallal együttműködve a sejtek túlélését vagy apoptózisát váltja ki.