RECEPTORY CYTOKINŮ A PŘENOS SIGNÁLU Jana Novotná

Chemokines Hormones Transmitters Extracellular Survival factor (eg. IGF-1) Chemokines Hormones Transmitters (e.g. Interleukins serotonin etc.) Growth factors (eg TGFa) Extracellular matrix Wnt Hedgehog Death factors (eg TNF) Cytokines

Co jsou to cytokiny? Skupina proteinů a peptidů (glykopeptidů). Ovlivňují buněčný růst (též růstové faktory). Přenos signálu od jedené buňky ke druhé. Významná skupina - lymfokiny (též interleukiny), bílkoviny uvolňované z aktivovaných buněk imunitního systému a koordinující imunitní odpověď organismu.

Cytokiny, stejně jako hormony, působí autokrinně, parakrinně nebo endokrinně.

Nomenklatura cytokinů Lymfokiny - produkují aktivované T-lymphocyty, řídí odpověď imunitního systému signalizací mezi imunokompetentními buňkami. Interleukiny - cílové buňky jsou hlavně leukocyty. Chemokiny - specifická třída, zprostředkování chemotaxe mezi buňkami, stimulují pohyb leukocytů a regulují jejich migraci z krve do tkání. Monokiny - produkují hlavně mononukleární buňky, jako jsou makrofágy.

Hlavní funkce cytokinů Hematopoéza (např. CSF, colony stimulating factor). Zánětlivé reakce (např. IL1, TNF). Chemotaxe (např. IL8, MIP1- macrophage inflammatory protein 1, BLC – B-lymphocyte chemoatractant). Imunostimulace (např. IL12, IFNg). Imunosuprese (např. IL10). Angiogeneze (např. VEGF- vacsular endothelial growth factor). Embryogeneze (např. TGF-b, LT - lymphotoxin).

Klasifikace receptorů cytokinů Receptory typu I (rodina receptorů hematopoetinu) : IL 2, IL 3, IL 4, IL 5, IL 6, IL7, IL 9, IL 13, IL 15, GM-CSF (faktor stimulující kolonie granulocytů a makrofágů ) a G-CSF (faktor stimulující kolonie granulocytů) Receptory typu II - receptory interferonů Receptory pro TGF Receptory pro TNF Imunoglobulinová superrodina (IgSF) Receptory chemokinů

Signalizace přes tyrosin kinasu Fosforylace – PO4 skupina se váže na polární aminokyselinu (R-). Hydrofobní protein se stává vysoce hydrofilní. Konformační změny ve struktuře proteinu umožní další interakce mezi hydrofilními a hydrofobními částmi proteinu. Fosfátovou skupinu dodává ATP. Fosforylovaný Tyr je místem pro vazbu SH2 domény na STAT proteinu.

Signalizace přes receptory cytokinů typu I a II Ligandem aktivovaný receptor (R) váže kinasu JAK (K). Fosforylace JAK a fosforylace receptoru. Fosforylované místo je určeno pro zakotvení STAT (Signal Transducer and Activator of Transkription) (S). JAK katalyzuje fosforylaci tyrosinu na STAT. Dvě fosforylované molekuly STAT vytvoří aktivní dimer. Dimer se přemístí do jádra, váže se na specifickou část DNA v oblasti promotoru cílového genu a aktivuje jeho expresi.

Cytokinové receptory typu I Transmembránové receptory (receptory hematopoetinu). Všechny mají stejný aminokyselinový motiv Trp-Ser-X-Trp-Ser (WSXWS) v extracelulárním úseku poblíž buněčné membrány.

Stejná g podjednotka některých receptorů pro interleukiny g podjednotka (zeleně), zprostředkovává intracelulární signalizaci a je společná pro různé IL.

Receptory pro TNF Receptory chemokinů TNF je dominantním cytokinem v procesu zánětu. Extracelulární doména receptoru pro TNF je bohatá na cystein. Receptory chemokinů Typická doména se sedmi transmembránovými úseky a charakteristickým motivem Asp-Arg-Tyr - "DRY„. Receptory většinou spojeny s G-proteinem. http://en.wikipedia.org/wiki/Chemokine_receptor

Imunoglobulinová superrodina (IgSF) Velká skupina receptorů na buněčných površích a rozpustných proteinů, účastní se procesů buněčného rozpoznávání, vazeb mezi buňkami nebo adhese. Receptory mají doménu strukturně podobnou imunoglobulinům (protilátkám) Všeobecně jsou spojeny s procesy v imunitním systému.

Receptory TGF

Interferony (IFN) a jejich signalizace Proteinové hormony s antivirovou aktivitou. Regulují řadu biologických funkcí (inhibice proliferace, diferenciace, modulace imunitního systému, inhibice angiogeneze,kontrola buněčné proliferace). Produkovány buňkami jako odpověď na různé podněty. Působení je zprostředkováno přes buněčné receptory. Jsou využívány k léčbě řady onemocnění (tumory, virové infekce, autoimunitní onemocnění, neurologické syndromy). Jsou efektivním farmakologickým přípravkem.

Dělení podle schopnosti vázat se na určitý typ receptoru Klasifikace interferonů a jejich receptorů Dělení podle schopnosti vázat se na určitý typ receptoru Interferony I typu mají sedm tříd: IFN-a, IFN-b, IFN-e, IFN-w, IFN-d and IFN-t hlavní složka přirozeného imunitního systému obrana proti virovým infekcím produkce je indukovaná virovým podnětem Interferon II typu tvoří pouze IFN-g: IFN-g je součástí imunitní odpovědi produkován určitými aktivovanými T buňkami a NK buňkami odpověď na antigen (včetně virového antigenu) nebo odpověď na mitogen stimulující lymfocyty.

Interferony I typu Intreferon-g Induktorem je dvojvláknová RNA vznikající přepisem genomu viru, polypeptidy a cytokiny. Receptory IFN I jsou exprimovány na mnoha buněčných typech. IFN-α, IFN-β produkují hlavně leukocyty, resp. fibroblasty Intreferon-g Je produkován určitými aktivovanými T buňkami (TH1) a NK buňkami na podnět IL-2 a IL-12. Vazba IFN-g na jeho receptor zvyšuje expresi MHC typu I na všech somatických buňkách. Může také aktivovat makrofágy, neutrofily a NK buňky

Funkce interferonů Zahajují a regulují řadu funkcí: Antivirová odpověď. Antiproliferativní aktivita (schopnost zastavit buněčný růst) – využití k léčbě rakoviny. Kontrola apoptózy. Imunomodulační schopnosti (IFN-g je hlavní činitel modulující imunitní odpověď, hlavní antivirový cytokin).

Biologická aktivita IFN-a, IFN-b a IFN-g: vazba na specifický receptor na povrchu buňky aktivace signální dráhy JAK/STAT* a aktivace transkripce cílového genu. *JAK/STAT – rodina tyrosinkinas, jejichž hlavní funkcí je fosforylace receptorů pro cytokiny a růstové faktory. STAT – přenašeč signálů a aktivátor transkripce (protein aktivující transkripční faktor jako odpověď na vazbu extracelulární signální sloučeniny na povrchový buněčný receptor).

Receptor pro IFN-g Exprese receptoru pro IFN-g na povrchu téměř všech buněčných typů. Receptory s vysokou afinitou jsou na T- a B-lymfocytech, NK buňkách, monocytech, makrofágách, neutrofilech, fibroblastech, endoteliálních buňkách a hladkých svalových buňkách (na lidských fibroblastech je asi 2500 IFN-g receptorů). Receptory se na povrchu buněk exprimují pouze jako odpověď na podnět daný antigenem na buňkách, které mají lymfoidní původ (NK buňky, makrofágy a některé T buňky).

Receptor pro IFN-g Řetězec IFN-gR1 - glykoprotein, 90 kDa, 472 aminokyselinových zbytků (228 AK zbytků umístěno extracelulárně, transmembránová doména má 24 AK zbytků, 220 AK zbytků je umístěno intracelulárně). Řetězec IFN- gR2 – glykoprotein, 62 kDa, 315 AK zbytků (226 AK zbytků je umístěno extracelulárně, transmembránová doména má 23 AK zbytků, 65 AK zbytků je umístěno intracelulárně). Ligand (IFN-g) se váže pouze na extracelulární část řetězce IFN-gR1 (v nepřítomnosti IFN-gR1 se IFN-g na IFN-gR2 část nemůže vázat).

Receptor pro IFN-g Přenos signálu se uskutečňuje přes sérii fosforylací tyrosinových zbytků. Vrcholí aktivací STAT a jeho přemístěním do jádra. Indukuje se syntéza nové mRNA.

Receptor pro IFN-g Po navázání IFN-g se JAK kinasy zkříženě fosforylují. Fosforylované aktivují Tyr 457 na každém řetězci IFN-gR1, to slouží k upevnění STAT. STAT je fosforylován JAK kinasou. Fosforylovaný STAT se uvolní faktor. Jako transkripční faktor je přemístěn do jádra a aktivuje IFN-g regulované geny.

Receptory I typu, IFN-a/b Receptor IFN-a/b má jeden pár řetězců - IFN-aR1 a IFN-aR2. IFN-aR1 má 530 aminokyselinových zbytků (409 AK zbytků jsou umístěny extracelulárně,100 AK zbytků je umístěno intracelulárně). IFN-aR2 má 486 AK zbytků (217 AK zbytků extracelulárně, 251 AK zbytků intracelulárně). Receptor má schopnost vázat mnoho různých ligandů (všechny podtypy IFN-a a IFN-b a jiné IFN typu I).

Receptory I typu, IFN-a/b Interferonový ligand se nejprve váže na IFN-aR1 a pak na IFN-aR2, což komplex stabilizuje. Jak1 vázaná na cytoplasmatickou část IFN-aR1 a Tyk2 na IFN-aR2 se navzájem fosforylují. Fosforylované Jak1 a Tyk2 fosforylují STAT1 a STAT2, vytvoří se heterodimer. Fosforylofané STAT dimery se uvolní z vazby, asociují s p48 a jsou přemístěny do jádra, kde aktivují transkripci genů.

Účinek a význam přenosu signálu přes IFN-g receptory Vyvolání imunitní reakce. Antibakteriální účinek (aktivace neutrofilů, NK buněk, a makrofágů, zvyšují schopnost buněk rozpoznat, zabít a strávit cizorodé buňky a bakterie). Jejich normální exprese je významná v prevenci při rozvoji rakoviny. Účinek a význam přenosu signálu přes IFN-a/b receptory Obrana proti virům, před jejich replikací.

Děkuji za pozornost