- Toll-подобные рецепторы
-
Толл-подобные рецепторы (англ. Toll-like receptor, TLR; от нем. toll — странный) — класс клеточных рецепторов с одним трансмембранным фрагментом, которые распознают консервативные структуры микроорганизмов и активируют клеточный иммунный ответ. Играют ключевую роль во врождённом иммунитете. Например, толл-подобный рецептор 4 узнаёт и связывается с консервативной структурой клеточной стенки грамотрицательных бактерий — липополисахаридом. Название получили благодаря сходству с открытым в 1985 году геном Toll у дрозофилы.
Известно 13 толл-подобных рецепторов млекопитающих, обозначаемых от TLR1 до TLR13, которые связывают различные лиганды и продуцируются в организме различными типами клеток.
Содержание
История открытия
В 1985 году при исследовании различных мутаций у мушки-дрозофилы знаменитый немецкий биолог Кристиана Нюсляйн-Фольхард обнаружила личинок-мутантов с недоразвитой вентральной частью тела. Её немедленная реплика была «Das war ja toll!» («Это было странно!»). Эпитет толл (странный) был позднее дан соответствующему гену в качестве его названия. [1]
Позже в 1996 году выяснилось, что этот ген отвечает не только за дорзо-вентральную поляризацию при эмбриональном развитии, но и за устойчивость дрозофилы против грибковой инфекции. В 1997 году Руслан Меджитов и Чарльз Дженуэй из Йельского университета обнаружили толл-подобный гомологичный ген у млекопитающих (сейчас это TLR4). [2] Оказалось, что TLR4 вызывает активацию ядерного фактора каппа-B NF-κB таким же образом как и интерлейкин-1. Наконец, в 1998 году выяснилось, что лигандом для рецептора является компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий липополисахарид.
Функционирование
TIR домен
После активации толл-подобных рецепторов происходит их олигомеризация. Олигомерный рецептор способен связывать несколько внутриклеточных адаптерных белков, которые обеспечивают последующую передачу сигнала. Эти белки имеют участок специфического связывания с активированными толл-подобными рецепторами, TIR (от англ. Toll-interleukin-1 receptor) домен, который состоит из 3 консервативных участков, участвующих в белок-белковом взаимодействии. Всего существует 5 адаптерных белков с TIR-доменом: TIRAP, TRIF, TRAM и SARM. Различные рецепторы имеют свой набор этих адаптерных белков необходимых для передачи сигнала. Только рецептор TLR4 способен связывать все 5 белков.
Активация и передача сигнала
В неактивном состоянии толл-подобные рецепторы находятся в мембране в мономерном состоянии. При активации они димеризуются, что приводит к последующей передаче сигнала внутрь клетки. Большинство рецепторов образуют гомодимеры, в то время как, например TLR2 образует гетеродимеры с TLR1 или TLR6 в зависимости от лиганда. Активация толл-подобных рецепторов происходит при связывании лигандов, которыми для них являются определённые структуры бактерий, вирусов и грибков. Функционирование некоторых толл-подобных рецепторов может также зависеть от ко-рецепторов. Например, TLR4 рецептор для распознавания бактериального липополисахарида требует наличия MD-2, липополисахарид-связывающего белка.
После связывания лиганда и активации рецептора он связывается в цитоплазме с TIR домен-содержащими адаптерными белками, набор которых варьирует в зависимости от типа рецептора и сигнального пути. Например, TLR3 связывается с TRIF). TLR4 может взаимодействовать либо с TIRAP, индуцируя синтез провоспалительных цитокинов, либо с TICAM-1 и интерферонов. Адаптерные белки связываются со специфическими ферментами-киназами (IRAK4, TBK1 или IKKi), которые значительно усиливают сигнал и приводят в конечном итоге к индукции определённых генов, которые определяют воспалительный ответ клетки. В целом, толл-подобные рецепторы являются одними из наиболее мощных клеточных генных модуляторов.
Типы
Толл-подобные рецепторы активируются различными лигандами, которые, главным образом, являются структурными компонентами бактерий, вирусов и грибков. Они также различаются по адаптерным белкам, с которыми связываются их цитозольные фрагменты. Рецепторы, как правило, локализуются на клеточной мембране, но могут быть и внутри клетки. Набор толл-подобных рецепторов варьирует в зависимости от типа клетки.
Рецептор Лиганд(ы) Локализация лиганда Адаптерные белки Локализация рецептора Тип клеток TLR1 многочисленные триацил-липопептиды Бактерии TIRAP клеточная поверхность TLR2 многочисленные гликолипиды Бактерии MyD88/TIRAP клеточная поверхность - моноциты/макрофаги
- Миелоидные дендритные клетки
- тучные клетки
липопротеины Бактерии липопептиды Бактерии липотейхоевая кислота Бактерии пептидогликан Грам-положительные бактерии HSP70 клетки хозяина зимозан Грибы Прочие TLR3 двухцепочечная РНК, поли I:C вирусы TRIF внутриклеточная - Дендритные клетки
- B лимфоциты
TLR4 липополисахарид Грам-отрицательные бактерии MyD88/TIRAP/TRIF/TRAM клеточная поверхность - моноциты/макрофаги
- Миелоидные дендритные клетки
- тучные клетки
- эпителий кишечника
некоторые белки теплового шока Бактерии и клетки хозяина фибриноген клетки хозяина гепарансульфатные фрагменты клетки хозяина гиалуроновая кислота фрагменты клетки хозяина Прочие TLR5 флагеллин Бактерии MyD88 клеточная поверхность TLR6 многочисленные диациллипопептиды Микоплазма MyD88/MAL клеточная поверхность - моноциты/макрофаги
- тучные клетки
- B лимфоциты
TLR7 имидазохинолин небольшие синтетические компоненты MyD88 внутриклеточная локсорибин (аналог гуанозина) бропиримин одноцепочечная РНК TLR8 небольшие синтетические компоненты; одноцепочечная РНК MyD88 внутриклеточная - моноциты/макрофаги
- подтип дендритных клеток
- тучные клетки
TLR9 неметилированные участки CpG ДНК Бактерии MyD88 внутриклеточная TLR10 неизвестно неизвестно неизвестно клеточная поверхность TLR11 Профилин уропатогенные бактерии MyD88 клеточная поверхность TLR12 неизвестно неизвестно неизвестно TLR13 неизвестно неизвестно неизвестно См. также
- NOD-подобные рецепторы
- Инфламмасома
-
Ссылки
Библиография
- ↑ Hansson GK, Edfeldt K (June 2005). "Toll to be paid at the gateway to the vessel wall". Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 25 (6): 1085–7. DOI:10.1161/01.ATV.0000168894.43759.47. PMID 15923538.
- ↑ Medzhitov R, Preston-Hurlburt P, Janeway CA (July 1997). "A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity". Nature 388 (6640): 394–7. DOI:10.1038/41131. PMID 9237759.
- Iwasaki A, Medzhitov R (October 2004). "Toll-like receptor control of the adaptive immune responses". Nat. Immunol. 5 (10): 987–95. DOI:10.1038/ni1112. PMID 15454922.
- Kumagai Y, Takeuchi O, Akira S (April 2008). "Pathogen recognition by innate receptors". J. Infect. Chemother. 14 (2): 86–92. DOI:10.1007/s10156-008-0596-1. PMID 18622669.
- Randhawa AK, Hawn TR (August 2008). "Toll-like receptors: their roles in bacterial recognition and respiratory infections". Expert Rev Anti Infect Ther 6 (4): 479–95. DOI:10.1586/14787210.6.4.479. PMID 18662115.
Wikimedia Foundation. 2010.