Роля на NLR в регулирането на сигнализирането на интерферон тип I, защитата на гостоприемника и толерантността към възпаление, част 1

Резюме:

Сигнализирането на интерферон тип I допринася за развитието на вродени и адаптивни имунни отговори към вируси, гъбички или бактерии. Въпреки това, амплитудата и времето на отговора на интерферона са от изключително значение за предотвратяване на неблагоприятен резултат или увреждане на тъканите. Докато няколко патогена са разработили стратегии за нарушаване на качеството на интерфероновото сигнализиране, има все повече доказателства, че този път може да се регулира от няколко члена на семейството на Nod-подобни рецептори (NLR), въпреки че точният механизъм за повечето от тях остава неуловим.

NLR се състоят от семейство от около 20 протеина при бозайници, които са способни да усещат микробни продукти, както и ендогенни сигнали, свързани с тъканно увреждане. Тук предоставяме общ преглед на настоящото ни разбиране за функцията на тези NLRs в отговорите на интерферон тип I с фокус върху вирусните инфекции. Ние обсъждаме как NLR-медиираната регулация на интерферон тип I може да повлияе на развитието на автоимунитет и имунния отговор към инфекция.

Интерферон тип I е важен имунен регулатор, който играе важна роля в поддържането на здравето и нормалната функция на имунната система. В процеса на имунен отговор интерферон тип I може да стимулира отстраняването на екзогенни фактори като злокачествени тумори и инфекциозни патогени и да подобри имунната защита на организма. В същото време интерферон тип I може също да индуцира апоптоза на туморни клетки и да инхибира пролиферацията на туморни клетки, така че има важна стойност за клинично приложение при лечението на тумори.

В допълнение, интерферон тип I може също да стимулира функциите на различни имунни клетки, като например засилване на убиващата активност на макрофагите и NK клетките, насърчаване на диференциацията, пролиферацията и активирането на В клетки и Т клетки и регулиране на взаимодействието между имунните клетки , като по този начин координира реакцията на цялата имунна система. Следователно, интерферон тип I играе важна роля в поддържането на здравето на тялото, предотвратяването и лечението на имуно-свързани заболявания.

Накратко, интерферон тип I е тясно свързан с имунитета и играе роля в насърчаването на имунната защита на организма и лечението на имунно-свързани заболявания чрез регулиране на функцията на имунните клетки и взаимодействието между имунните клетки. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета. Cistanche може да повиши имунитета. Cistanche е богат на различни антиоксидантни вещества, като витамин С, витамин С, каротеноиди и др. Тези съставки могат да поглъщат свободните радикали, да намалят оксидативния стрес и да подобрят имунитета. системно съпротивление.

Click cistanche tubulosa ползи

Ключови думи:

NOD-подобни рецептори; интерферони; вроден имунитет; имунна регулация; интерферон тип I; антивирусно; сигнализация.

1. Интерферони тип I

Интерфероните (IFN) са хетерогенна група протеини, които могат да бъдат класифицирани в три семейства (тип I, II и III) въз основа на различни функции и характеристики [1]. Семейството на човешкия IFN тип I се състои от 5 подгрупи: IFN-, -, -κ, -ε и -ω [2–4], докато групата на IFN тип II съдържа само IFN- [3]. Тип III IFN са съставени от четири IFN-λ протеина [5,6].

Този преглед ще се съсредоточи върху регулирането на тип I IFN от членове на семейството на Nod-подобни рецептори (NLR) и в рамките на този клас върху най-видните и най-добре проучени членове на IFN- и IFN-.

Всички IFN от тип I се свързват с общ хетеродимерен рецептор, състоящ се от IFN-/R1 (IFNAR1) и IFN-/R2 (IFNAR2) субединици [7–9], които се експресират в повечето типове клетки. Свързването на тип I IFNs към техния рецептор причинява димеризация на рецепторната субединица [10], бързо активиране на R2 субединицата, свързана с Janus киназа 1 (JAK1) [11,12], и впоследствие индукция на JAK-STAT пътя [13]. Тази тирозин киназа автофосфорилира и допълнително фосфорилира специфични остатъци в местата на взаимодействие на вътреклетъчния домен на рецептора, разкривайки джобове за свързване на сигнален трансдюсер и активатор на транскрипция (STAT) [14].

След свързване на STAT протеините чрез техните Src-хомологични 2 (SH2) домени, STAT се фосфорилират от активиран JAK1, което води до тяхната дисоциация от рецептора. IFN- индуцира образуването на STAT1/STAT2 хетеродимери [15], които могат допълнително да се свържат с интерферон регулаторен фактор 9 (IRF9) и впоследствие да образуват IFN-стимулиран ген фактор 3 (ISGF3) [16]. ISGF3 се премества в ядрото, за да свърже интерферон-стимулираните отговорни елементи (ISREs), индуциращи гени за антивирусен отговор [15,17,18]. Освен това STAT1 може да образува хомодимери или хетеродимери със STAT3. STAT1, STAT3, STAT4, STAT5 и STAT6 образуват хомодимери.

Димеризацията предшества транслокацията в ядрото и активирането на гени, регулирани от място за активиране на гама интерферон (GAS) [19–21], причинявайки провъзпалителна реакция (Фигура 1).

Свързването на IFN-o с неговия рецептор също води до бързо фосфорилиране на рецепторна субединицаR1, свързана с тирозин киназа Tyk2 (22-25), която медиира сигнализирането към не-IFN пътища, което води до започване на MAP киназния път и активиране на p38 и последващо инхибиране на растежа (26), както и ремоделиране на хроматин при транслокация на Crebinding element (CREB) (27). Освен това Tyk2 активира фосфоинозитид-3-киназа (PI3K), което води до активиране на таргетния път на рапамицин (mTOR) при бозайници и иницииране на транслация на иРНК, както и активиране на провъзпалителния ядрен фактор капа-лека верига -енхансер“ на пътя на активираните В-клетки (NF-kB) (28).

1.1. Имунният отговор към инфекция и тъканната толерантност се повлияват от реакцията на интерферон Tiype I

Вирусите взаимодействат с широк спектър от протеини в клетките на бозайниците и тяхната еволюция се движи от антивирусни ограничения и адаптацията на техните клетки гостоприемници. Следователно не е изненадващо, че тяхната съвместна еволюция е довела до много сложни регулаторни механизми на времето и амплитудата на имунните отговори на вирусни предизвикателства. Тип I IFN има централна роля в контролирането на вирусни инфекции и също така участва в защитата на други патогени. През 1957 г. IFNs са открити от Alick Isaacs и Lean Lindenmannas като разтворим фактор в супернатантата на хориоалантоисната мембрана, заразена с топлинно инактивиран грипен вирус, който пречи на вирусната инфекция в клетките, оттук и името интерферон"29. тип I FNs действат както по автокринен, така и по паракринен начин и подготвят страничните клетки за предстояща вирусна инфекция от последните. Тяхната способност да ограничават вирусната репликация се управлява главно от множество интерферон-стимулирани гени (ISG). Освен това, тип I IFNs играят важна роля роля в активирането на клетките, които участват в развитието на адаптивния имунен отговор Тук тип I IFNs участват в контрола на клетъчната експанзия и диференциация и определяне на цитокинови и хемокинови отговори на клетките от лимфоидната линия (30).

Тип I IFNs са свързани с бързото индуциране на клетъчно антивирусно състояние и повечето клетки могат да ги произведат в отговор на подходящо стимулиране на рецептор за разпознаване на образи (PRR). Те подготвят заразените клетки, както и околните клетки към състояние или на защита, или на толерантност [31]. Тяхното значение като защитни фактори по време на вирусни инфекции е доказано чрез показване на високата чувствителност на мишки с дефицит на IFNAR1 рецептор (Ifnar1−/− мишки) към вируса на везикуларен стоматит (VSV), вируса Semliki Forest, вируса на ваксиния (VACV) и лимфоцитен хориоменингит вирус (LCMV) [32]. Освен това е показано, че мишки с дефицит на STAT1 са силно податливи на грипни вируси [33], което допълнително затвърждава значението на тип I IFNs в антивирусните отговори. При хората няколко форми на наследствен дефицит на STAT1 са свързани с висока чувствителност към вътреклетъчни бактерии и вируси [34], докато някои STAT1 мутации с усилване на функцията са отговорни за развитието на хронична мукокутанна кандидоза [35].

При бактериални инфекции функциите на тип I IFN са по-сложни, тъй като те могат да повлияят на защитата на гостоприемника положително или отрицателно [30]. Тип I IFN лечение на макрофаги води до по-добро ограничаване на бактериалната репликация по време на инфекция с вътреклетъчна Legionella pneumophilia или Bacillus anthracis [36–39]. Освен това изглежда, че тип I IFN предпазва клетките от инвазия от Salmonella enterica subsp. enterica ser. Typhimurium (S. Typhimurium) и Shigella flexneri, като мишки, третирани с рекомбинантен тип I IFN, показват намален брой инвазивни бактерии в епителните клетки и подобрена преживяемост [40,41]. Тип I IFN допринасят за активирането на макрофагите по отношение на производството на азотен оксид (NO) и TNF [42]. Въпреки това, IFN- и - също са идентифицирани като отрицателни регулатори на много от цитокините и хемокините, оркестриращи имунните отговори към бактериални инфекции, по-специално за Listeria monocytogenes [43,44] и S. Typhimurium [44,45] (прегледано в [46]).

Освен бактериите, разпознаването на гъбичките, най-важното от С-тип лектинов рецептор Dectin-1, но също и на гъбични нуклеинови киселини от Toll-подобен рецептор 7 (TLR7) и TLR9 индуцира силни отговори на интерферон тип I [47,48 ]. Въпреки това, както при бактериалните инфекции, интерфероните от тип I също могат да помогнат за оцеляването на патогена [49].

Тип I IFNs са от еднакво значение за организирането на адаптивни имунни отговори към инфекция чрез транскрипционна регулация на широк диапазон от целеви гени. По-специално, тип I IFN индуцират и поддържат производството на тип II IFNs, главно IFN- в NK клетки директно [50,51], и поддържат производството на IL-12 в дендритни клетки (DCs) [52]. Те могат допълнително да подобрят отговорите на миелоидните клетки, В клетките и Т клетките при вирусна инфекция, което води до подобрено изчистване на вируси и установяване на здрав адаптивен репертоар от памет на Т и В клетките. При представяне на антиген, IFN- индуцира транскрипцията на MHC клас I и клас II чрез индуциране на експресията на два члена на семейството на NLR, домейн за активиране и набиране на каспаза (CARD), съдържащ 5 (NLRC5) и MHC клас II транскрипционен активатор (CIITA), съответно [53,54]. Междувременно беше установено, че експресията на много други NLRs се регулира както от тип I, така и от тип II IFN. В следващия раздел ние описваме подробно как NLR се регулират от тип I IFNs и как те модулират резултата от тип I IFN отговори. Обсъждаме как дерегулацията на NLR може да доведе до податливост към инфекция или автовъзпалително заболяване като следствие от разпространение на патогени или понижена тъканна толерантност към увреждане от стрес

1.2. Индуциране на отговор тип I интерферон чрез отчитане на нуклеинова киселина

Разпознаването на свързаните с патогени молекулярни модели (PAMPs) от еволюционно запазени PRRs е началната стъпка за монтиране на бърз вроден имунен отговор. След усещане на потенциално вредни не-собствени молекули, PRRs активират определен набор от сигнални каскади, кулминирайки в индуцирането на състояние на толерантност или защита в клетката гостоприемник. Това позволява производството и освобождаването на цитокини, които сигнализират на съседните клетки за набиране на имунни клетки за започване на специфичен адаптивен имунен отговор.

PRRs са локализирани в различни субклетъчни отделения. Toll-подобни рецептори (TLRs), С-тип лектини и рецептори за почистване покриват клетъчната повърхност, както и, в случая на TLRs, мембраните на ендозомалното отделение. NOD-подобни рецептори (NLRs), RIG-I-подобни рецептори (RLRs) и циклична GMP-AMP синтаза (cGAS) наблюдават цитоплазмата за увреждане на клетките или наличието на инвазивни патогени. Активирането на тези рецептори води до индуциране или потискане на секрецията на IFN от тип I, което ще бъде обсъдено в следващите глави и е обобщено на фигура 1.

Откриването на цитозолна ДНК се медиира главно от повсеместно експресирания cGAS и отсъствието на протеин меланом 2 (AIM2). Това включва не само чужда ДНК, получена от патогени, но и цитозолен хроматин в резултат на генотоксичен стрес. Докато активирането на cGAS индуцира тип I IFN, откриването на цитозолна ДНК от AIM2 води до пироптотична клетъчна смърт като следствие от активирането на каспаза-1 и последващата обработка и освобождаване на зрели IL-1 и IL{{ 5}} [55].

Свързването с цитозолната ДНК прави cGAS в активно състояние, което води до синтеза на втория пратеник, цикличен GMP-AMP (cGAMP) със смесен скелет (c[G(20,50)pA(30,50)p]) , което от своя страна се усеща от протеина, наричан стимулатор на интерферонови гени (STING) [56–59], разположен в мембраната на ендоплазмения ретикулум [60]. Активирането на STING води до неговото преместване в мрежата на Голджи и активира киназа 1 (TBK1), свързана с NF-κB активатор-свързваща киназа 1 (TBK1), свързана с член на семейството TRAF. След автофосфорилиране, TBK1 впоследствие активира IRF3 чрез директно свързване [61].

Това позволява неговата димеризация, транслокация в ядрото и иницииране на транскрипция на тип I IFN. Активирането на IRF3 води до начална вълна на транскрипция с IFN- и IFN- 4 като централни цели на транскрипция. Транскрипцията на IRF7 също се индуцира, за да позволи положителна обратна връзка, водеща до втора вълна на секреция на IFN от тип I [62]. STING е основният медиатор на този отговор, тъй като неговият дефицит премахва cGAS-индуцираното IRF3 активиране и IFN-индукцията [63]. Дефицитът на cGAS в макрофаги, получени от костен мозък на мишки (BMDMs), е вреден за индуцирането на антивирусен тип I IFN отговори към ДНК вируси като херпес симплекс вирус (HSV) 1, VACV и миши гамахерпесвирус 68, но не влияе на отговора към РНК вирусът Сендай вирус (SeV) [64,65]. Освен активирането на IRF3, STING функционира и като активатор на NF-κB. За обширен преглед на функциите на активирането на cGAS-STING, читателят е препратен към [66].

Проучвания в клетки от cGAS−/− мишки са доказали, че cGAS е основният ДНК сензор в антиген-представящи клетки, като плазмоцитоидни дендритни клетки (pDCs) и конвенционални дендритни клетки (cDCs). Изчерпването на cGAS в тези клетки ги прави нереагиращи на ДНК трансфекция и инфекция с ДНК вируси [67]. Отговорът на IFN от тип I към тези нуклеинови киселини също е от съществено значение като първичен сигнал за функцията на ДНК-индуцираната AIM2 инфламазомна група [55].

Освен нуклеинови киселини от няколко ДНК вируси като цитомегаловирус [68,69], HSV 1 [67], VACV [67] и ретровируси [70], cGAS също е сензор за микробна ДНК от инвазивни бактерии и протозои като L. monocytogenes [71–73], Chlamydia trachomatis [74], Mycobacterium tuberculosis [75–77], Toxoplasma gondii [78] и Leishmania major [79].

Най-важното семейство цитозолни РНК-сензори е семейството на RIG-I-подобни рецептори (RLRs), състоящо се от индуцируемия от ретиноева киселина ген I протеин (RIG-I), протеин 5, свързан с диференциация на меланома (MDA5) и лабораторни по генетика и физиология 2 (LGP2). Тези протеини могат да усетят 5-основните ди- и трифосфати на къса двойноверижна (ds)РНК с тъп край от RIG-I или дълга dsРНК от MDA5 [80]. И трите протеина съдържат DExD/H box домейни с АТФазна функция, които са от решаващо значение за свързването на РНК. RIG-I и MDA5 освен това съдържат две CARD. Тези N-терминални домени са отговорни за по-нататъшното сигнализиране надолу по веригата чрез свързване към CARD домейна на митохондриалния антивирусен сигнализиращ протеин (MAVS). С-терминалният домен на RIG-I служи като инхибиторен домен, поддържайки протеина в неактивно състояние, докато не свърже РНК и се индуцират конформационни промени [81].

След свързването на различни видове цитозолна РНК, както MDA5, така и RIG-I са обект на K63-свързано убиквитиниране, както чрез ковалентно, така и чрез нековалентно прикрепване [82]. Или RIG-I, протеин 25, съдържащ тристранен мотив (TRIM25) [82] или Riplet [83,84], могат да функционират като E3 убиквитин лигази. Този процес позволява на RIG-I да стане хомотетрамерен [85] и се локализира в MAVS на външната митохондриална мембрана, инициирайки неговата олигомеризация [86]. Тази мултимеризация на MAVS води до неговото активиране и дава възможност за набиране на допълнителни адаптерни протеини надолу по веригата TRAF2, TRAF6 и TRADD [87,88]. Впоследствие TRAF3 [89] и TANK [90] се набират за улесняване на активирането на TBK1 и IKKε, които след това фосфорилират транскрипционните фактори IRF3 и IRF7. Активирането на тези два фактора позволява тяхната хомодимеризация и транслокация в ядрото, където те инициират транскрипция на тип I и тип III IFN [91–94]. LGP2 не съдържа CARD домейн и следователно е предложено да не функционира при сигнализиране, а по-скоро като регулатор на функцията RIG-I или MDA5 [95].

1.3. Индуциране на отговори на интерферон тип I от мембранно свързани TLR

Докато повечето от членовете на фамилията TLR от TLR могат да активират NF-κB сигнализиращата каскада от MyD88, тип I IFNs се индуцират от TLR чрез активиране на TRIF [96]. Сред тези TLR, TLR4 е доказано, че е най-важният индуктор на тип I IFN. Разпознаването на LPS или няколко вирусни протеина води до активиране на TRIF. След това TRIF може директно да се асоциира с TBK1, предизвиквайки активиране на IRF3 и транслокация в ядрото, както е описано по-горе [97,98]. Освен това, TLR3, който също сигнализира чрез TRIF, и TLR7 и TLR9 са индуктори на IFN отговори [98]. TLR7 и TLR9 се експресират главно в pDC, където индуцират експресия на IFN тип I по MyD88-зависим начин. pDC конститутивно експресират IRF7 и е показано, че MyD88 може да образува комплекс с IRF7, за да задейства неговото активиране и транскрипционна активност [99,100]. За по-подробен преглед на TLR-индуцираното имунно сигнализиране вижте [101,102].

1.4. Индуциране на интерферонови отговори от NLR

Освен мембранно свързаните TLRs и цитозолните RLRs, семейството на NOD-подобен рецептор (NLR) протеин е друга група от цитозолни PRRs. При бозайниците са описани общо 22 човешки NLR [103]. NLR се характеризират с общ тристранен мотив, състоящ се от централен нуклеотиден свързващ и олигомеризиращ (NACHT) домен, С-терминални богати на левцин повторения (LRRs) и променлив N-терминален ефекторен домен. Според техния ефекторен домейн, NLR се категоризират в различни подгрупи: CARD-транскрипционен и активиращ домейн (CARD-AD), съдържащ NLRA, бакуловирусен инхибитор на апоптозата (BIR) домейн, носещ NLRB, домен за активиране и набиране на каспаза (CARD), съдържащ NLRC и пирин домейн (PYD), съдържащ NLRP [104]. NLRX1 съдържа неконвенционален N-краен домейн, който не споделя хомология с N-терминалните домейни на другите членове на протеиновото семейство. Освен това е уникален, тъй като съдържа митохондриална локализационна последователност (MLS) [105].

NOD1 и NOD2 бяха основателите и именуващите членове на това протеиново семейство [106–108]. NOD1 и NOD2 функционират като вътреклетъчни сензори на компоненти на пептидогликан (PGN) от бактериалната клетъчна стена, за да инициират подходящ имунен отговор [106,107,109–111]. Въпреки това, не всички протеини от това подсемейство функционират като добросъвестни PRR. Това е посочено от факта, че не е открито пряко лигандно свързване или дори директен активатор за повечето членове на NLR протеиновото семейство. Освен това, някои от NLRs с известни активатори, като NLRC4 [112], не се свързват директно с техните активатори, а по-скоро се нуждаят от допълнителни протеини. Освен функцията на NLRs като PRRs с директна индукция на провъзпалителни сигнални пътища (NOD1, NOD2, NLR фамилия апоптозен инхибиторен протеин NAIP), някои NLRs образуват специализиран мултипротеинов комплекс, инфламазомата.

Образуването на инфламазома има общо с този свързан с апоптоза протеин на петна (ASC), който се набира от PYD на активирания NLR. Следователно се изгражда високоорганизирана мултипротеинова сигнална платформа, към която се набира про-каспаза-1, което води до узряването на про-IL-1 и про-IL-18 [113]. Не-PRR функции също са описани за два други NLR протеина, а именно MHC клас II трансактиватор (CIITA) и NLRC5, които са транскрипционни регулатори, за които е описано, че преминават в ядрото, където могат да взаимодействат с мултипротеинов транскрипционен комплекс, наречен MHC енханзозома, за индуциране на транскрипцията съответно на MHC клас II и MHC клас I гени [114–117]. Ядрената транслокация и директната транскрипционна регулация са описани допълнително за NLRP3 [118] и NOD2 [119]. Няколко други NLR наскоро бяха описани като модулатори на вродени имунни отговори. За подробности относно функциите на NLR протеините, читателят се препраща към скорошни статии за преглед [120–122]. Към днешна дата обаче все още има няколко NLR протеини, чиито функции не са проучени.

В следващите раздели предоставяме общ преглед на настоящото ни разбиране за функциите на NLR в отговорите на IFN. За обобщение вижте таблица 1 и фигура 2.

2. Отрицателна регулаторна обратна връзка относно отговорите на интерферон тип I от NLR

2.1. NLRX1

NLRX1 е свързан с различни сигнални пътища. Той отслабва активирането на NF-κB при активиране на TLR [138,139,176] и може да подобри производството на ROS, като по този начин засили JNK пътя [177–180]. Освен това, NLRX1 също насърчава аутофагията чрез асоцииране с Tu фактор на удължаване на транслацията (TUFM) [140] и повишава нивата на IRF1 протеин при вирусна инфекция чрез отслабване на инхибирането на транслацията на mRNA от протеин киназа R (PKR) [181]. NLRX1 също е замесен в индуцирането на апоптоза [182] и регулирането на инфламазомата NLRP3 [183,184].

Освен тези функции, NLRX1 е един от най-добре описаните NLR, който регулира отговорите на IFN тип I. NLRX1 не изглежда да е сензор за вирусна или бактериална инфекция, а по-скоро отрицателен регулатор на тип I IFN [105,138]. Неговата необичайна функция се подчертава от факта, че съдържа MLS в своя N-край [105,178,185]. Въпреки това, точната локализация в митохондриите все още е въпрос на дебат, тъй като се съобщава както за локализация в митохондриалната матрица, така и във външната митохондриална мембрана [105].

Чрез взаимодействие с MAVS, NLRX1 регулира негативно RIG-I-MAVS-зависимата IFN-индукция чрез прекъсване на взаимодействието на MAVS и RIG-I [105,138]. Следователно, свръхекспресията на NLRX1 води до нарушена RIG-I-зависима антивирусна сигнализация и по този начин засилена вирусна репликация [141,142]. NLRX1 може да се насочи към MAVS за протеазомно разграждане чрез набиране на поли (rC) свързващ протеин 2 (PCBP2), който се набира от NACHT домейна на NLRX1 [142]. Заглушаването на NLRX1 в pDCs, където NLRX1 е конститутивно експресиран, и в DCs, получени от моноцити (moDCs), в които базалните нива на NLRX1 се повишават по време на диференциация, също води до по-високи RLR-индуцирани нива на тип I IFN [143], поддържайки отрицателна регулация на RIG-I-индуцираното сигнализиране.

Нокдаунът на NLRX1 води до повишени нива на транскрипция на IFNb1, STAT2 и 20 -50 -олигоаденилат синтетаза 1 ген (OAS1) след вирусна инфекция, което предполага отрицателна регулаторна роля на NLRX1 по оста IFN-/STAT2/OAS1 [138] . Съответно, вирусната инфекция причинява по-висока експресия на IFNa2, IFNb1, OAS1 и STAT2 в Nlrx1−/− мишки в сравнение с мишки от див тип. Въпреки това, такъв повишен антивирусен отговор понижи тъканната толерантност към белодробно увреждане [138]. Fas-свързаният фактор 1 (FAF1), от друга страна, беше идентифициран като инхибитор на NLRX1-медиираната редукция на експресията на тип I IFN. FAF1 се конкурира с MAVS за свързване с NLRX1 и следователно регулира положително вирус-индуцираната секреция на IFN тип I. Предполага се, че при свързване на FAF1, NLRX1 се дисоциира от MAVS, който след това е в състояние да взаимодейства с RIG-I и да засили индукцията на IFN тип I [144]. Друг механизъм, чрез който NLRX1 може да инхибира индуцирането на тип I IFN, е чрез свързване към STING. Това взаимодействие се засилва при вирусна инфекция и дисоциира TBK1 от протеиновия комплекс [145]. Освен това, NLRX1 участва в регулирането на автофагията. Предполага се, че взаимодействието на митохондриален TUFM с NLRX1 засилва аутофагията и по този начин инхибира сигнализирането на IFN тип I [140].

Трябва да се отбележи, че инхибиторният ефект на NLRX1 върху MAVS-зависимата индукция на IFN тип I е донякъде противоречив, тъй като няколко групи не могат да потвърдят описаните по-горе ефекти [146–148]. Тъй като беше показано, че NLRX1 повлиява по различен начин IRF3- и IRF1- медиирани отговори, това може да обясни, поне отчасти, тези противоречиви открития [181].

2.2. NLRC3

NLRC3 може да регулира негативно няколко сигнални пътища като NF-κB [186,187], mTOR [188] и сглобяването и активността на инфламазомата NLRP3 [189]. Допълнително е показано, че атенюира автоимунните и вирус-специфични CD4 плюс Т-клетъчни отговори чрез инхибиране на производството на TNF и IFN [187,190] и по този начин намалява пролиферацията на Th1 и Th17 клетки [187].

NLRC3 също така ограничава производството на IFN тип I в отговор на цитозолна ДНК, цикличен ди-GMP (c-di-GMP) и инфекция с HSV1 чрез директно възпрепятстване на взаимодействието между STING и TBK1 [149]. Механично, NLRC3 блокира трафика на STING от ER до перинуклеарно/голджи място и ендоплазмено-асоциирана точка след отчитане на ДНК [149]. Тази отрицателна регулация на STING от NLRC3 предотвратява TBK1-зависимото фосфорилиране на IRF3 чрез свързването му с подобен на Ras GTPase-активиращ протеин IQGAP1 [191]. Дефицитът на NLRC3 в миши BMDMs и MEFs води до по-високо производство на IFN, IL{20}} и TNF тип I, индуцирано от ДНК и HSV1-. Следователно, Nlrc3-/- мишки, заразени с HSV1, показват намалена заболеваемост и вирусен товар [149]. NLRC3 може също да играе роля в RIG-I-индуцирания IFN отговор [192], но преобладаващият ефект е върху cGAS-индуцирания път [149].

Отрицателната регулация на TLR сигнализиране от NLRC3 се медиира от образуването на комплекс с TRAF6 и се предполага, че съществуват клетъчни комплекси от TRAF с регулаторни NLR, наречени „TRAFasomes“, които действат като регулаторни платформи [186]. Остава да се установи дали такъв сценарий може също да допринесе за регулирането на интерфероновите пътища от NLRC3.

Освен функцията си на отрицателен регулатор, NLRC3 може да свързва двойноверижна вирусна ДНК чрез своя LRR с висок афинитет, което води до увеличаване на неговата АТФ-азна активност на NBD с 10-кратно. Свързването на ATP намалява взаимодействието на NBD със STING, което води до активиране на пътя на IFN тип I [193].

2.3. NLRC5

NLRC5 е част от отделен набор от NLRs, които функционират като транскрипционни регулатори на MHC клас I и клас II гени [114,151,194]. Както NLRC5, така и CIITA се свързват със съответните си транскрипционни мишени в МНС промоторни региони чрез един и същ мултипротеинов ДНК свързващ комплекс [115,117,195,196]. NLRC5 се експресира конститутивно в широк спектър от лимфоидни органи и бариерни тъкани, като белите дробове и стомашно-чревния тракт, които са входна врата за няколко патогени [114,151,194]. Експресията на NLRC5 и последващата генна експресия на MHC клас I може да се засили чрез стимулиране с IFN- [114,151,194,197].

При първото характеризиране на NLRC5 се съобщава, че той влияе върху транскрипцията от ISRE и GAS репортерни елементи, докато свръхекспресията на NLRC5 води до повишени нива на IFN-mRNA в HeLaS3 клетки. Тези резултати бяха потвърдени от siRNA-медиирано нокдаун [114] и ние показахме, че в THP-1 клетки и първични дермални фибробласти siRNA нокдаунът на NLRC5 намалява индукцията на IFN- и CXCL10 при SeV инфекция [151]. Показано е, че NLRC5 инхибира репликацията на вируса на грип А (IAV) в белодробната епителна клетъчна линия A549 и повишава транскрипцията на RIG-I и тип I IFN [152].

Взаимодействието между NLRC5 и RIG-I беше потвърдено независимо от Cui et al. Въпреки това, тези автори съобщават за отрицателен ефект от свръхекспресията на NLRC5 върху тип I IFN луциферазна репортерна активация от poly(I:C) [153]. Междувременно беше показано, че нокдаунът на NLRC5 в няколко различни клетъчни линии води до повишени IFN-отговори или към лечение с поли(I:C), или към VSV инфекция [153]. Въпреки това, регулирането на IFN-активирането от NLRC5 остава въпрос на дебат [151]. Трябва да се отбележи, че Nlrc5-/- мишки, в които е насочен екзон 4, не показват нито променени базални, нито поли (I: C)-индуцирани IFN-серумни нива в сравнение с животни от див тип [154]. Това се противопоставя на проучвания, използващи друг модел на мишка с нокаут NLRC5, в който е насочен екзон 8. Ex vivo стимулация с VSV или poly(I:C), както и системно предизвикателство с VSV, доведе до по-високи нива на IFN- и по-силно фосфорилиране на IRF3 [155].

Докато ролята на NLRC5 като ключов регулатор на MHC клас I генна регулация е добре установена, ролята на NLRC5 в отговорите на IFN тип I изглежда силно зависима от типа клетка и контекста на организма [156]. Това е добре илюстрирано от наблюдението, че нокдаунът на NLRC5 увеличава RIG-I-индуцирания антивирусен IFN отговор в pDCs, докато не засяга същия път в moDCs. Интересното е, че тези два типа клетки се различават по тяхното базално ниво на експресия на NLRC5 [143], което предполага различен принос на NLRC5 към контрола на IFN в тези типове клетки. Освен ролята си в представянето на антиген, е правдоподобно NLRC5 да има допълнителни роли в антивирусния имунитет, свързан с вроденото откриване на вируси, освен ролята му в представянето на антиген, както се предполага от някои от проучванията, обсъдени по-горе.

2.4. NLRP2

При хората NLRP2 се експресира предимно в мозъка, панкреаса, бъбреците и репродуктивните тъкани като тестисите и плацентата [157,198,199]. В имунните клетки NLRP2 се регулира нагоре в макрофагите в отговор на В-ДНК аналога dAdT, както и в Т клетките при активиране на RIG-I [198]. Съществуват разлики между миши и човешки клетъчни популации. За разлика от човешките клетки, NLRP2 не се регулира нагоре в миши CD3 плюс Т клетки при РНК и ДНК усещане, докато в миши CD14 плюс миелоидни клетки, РНК усещането води до повишена експресия на NLRP2 [198]. Показано е, че нивата на протеин NLRP2 се регулират нагоре при лечение с IFN-, IFN- и LPS в макрофагоподобни диференцирани човешки THP-1 клетки, докато лечението с CpG не повлиява нивата на протеин NLRP2 [157]. Сред цитокините, които регулират експресията на NLRP2, съвместното лечение с IFN- и TNF- дава възможност за неканонично активиране на инфламазома чрез вътреклетъчен LPS в мозъчни перицити [158].

По отношение на регулирането на IFN от тип I, NLRP2 може да свърже TBK1, което води до смутено взаимодействие с IRF3, което води до намалено производство на IFN [159], въпреки че това е единствено наблюдение в момента.

2.5. NLRP4

NLRP4 е изследван едва наскоро. Въпреки че съдържа PYD, NLRP4 не взаимодейства с инфламазомния адаптерен протеин ASC [200] и не засяга секрецията на IL1 [201]. Описано е, че регулира образуването на автофагозома и автофагични процеси [201, 202] и отрицателно регулира NF-κB отговора [163, 203]. Освен това е описано, че NLRP4 играе роля в ембрионалното развитие [204]. Той се експресира в човешки ооцити и ранни ембриони [205], а седем генни копия на Nlrp4 се експресират в миши ооцити [206–208]. Нокдаунът на Nlrp4e в миши ооцити причинява спиране на развитието между 2- и 8-клетъчния стадий [204].

NLRP4 потиска отговорите на IFN тип I чрез насочване към TBK1 за разграждане. Това се медиира от набирането на изтритата E3 убиквитин лигаза 4 (DTX4). NLRP4 взаимодейства с киназния домейн на фосфорилиран TBK1, което улеснява K48-свързаното полиубиквитиниране на TBK1 при лизинов остатък 670 от DTX4 [164]. Това разграждане може да бъде медиирано от сигналозомен комплекс, включващ NLRP4, убиквитин-специфична пептидаза 38 (USP38), DTX4, TRAF взаимодействащ протеин (TRIP) и потенциално някои фосфатази, които остават да бъдат идентифицирани. При вирусна инфекция TBK1 се активира, което води до неговото K63- и K33-свързано убиквитиниране. Образуването на този комплекс води до редактиране на K33-свързаното убиквитиниране при лизинов остатък 670 в TBK1 и неговото заместване с K48-свързано полиубиквитиниране [165].

Въпреки това, това може да не е единственият път, тъй като е установено, че регулираната с двойна специфичност тирозин фосфорилиране киназа 2 (DYRK2) допринася за NLRP4-медиирано разграждане на TBK1 [166]. DYRK2 фосфорилира TBK1 върху серинов остатък 527, който е от съществено значение за набирането на NLRP4 и засилва взаимодействието на двата протеина. Това насърчава K48-свързаното полиубиквитиниране на TBK1. Авторите предполагат, че DYRK2 подобрява разграждането на TBK1 чрез връзката NLRP4-DTX4 [166]. В клетките на сърдечния мускул на плъх се съобщава за намалени нива на TBK1 и IRF3 при свръхекспресия на NLRP4 по дозозависим начин [163].

Все още знаем много малко за физиологичната функция на NLRP4. Връзката на нокдауна на NLRP4 изоформите с дефект в развитието на ооцитите може да е резултат от липса на толерантност към бащината ДНК, както е показано за NLRP14 (вижте по-долу). Данните, натрупани от проучванията, обобщени по-горе, предполагат, че ключов механизъм на NLRP4 е контролът на полуживота на TBK1 чрез протеазомно разграждане.

For more information:1950477648nn@gamil.com