NLR-ide roll I tüüpi interferooni signaalimise, peremeesorganismi kaitse ja põletikutaluvuse reguleerimisel, 2. osa

2.6. NLRP11

Viimane täiendus I tüüpi IFN-i signaaliülekannet reguleerivate NLRP-valkude loendisse on NLRP11. Selle geen asub geeniklastris koos NLRP8 ja NLRP13-ga ning paikneb antiparalleelselt I tüüpi IFN vastuste teadaoleva regulaatori NLRP4 kõrval. Seetõttu spekuleeriti, et NLRP11 võib jagada funktsionaalseid sarnasusi NLRP4-ga. Tõepoolest, NLRP11 on hiljuti tuvastatud I tüüpi IFN vastuse negatiivse regulaatorina. On näidatud, et NLRP11 üleekspressioon inhibeerib SeV ja polü(I:C) indutseeritud IFN-vastuseid THP-1 rakkudes [170,171]. Qin et al. pakkus välja NLRP11 seondumise MAVS-sidestatud signalosoomiga ja sellele järgneva adaptervalgu TRAF6 destabiliseerimise kui regulatiivse mehhanismi [171], kuid näitasime, et NLRP11 inhibeerib ka TBK1-indutseeritud I tüüpi IFN vastuseid, väites alternatiivne mehhanism, mis toimib pärast TRAF6 aktiveerimist [170]. Me teame endiselt vähe NLRP11 füsioloogilisest rollist ja NLRP11 homoloog näib hiirtel puuduvat [209]. NLRP11 kõrge ekspressioon B-rakkudes [170] võib viidata NLRP11 rollile B-raku troopilistes viirusinfektsioonides.

I tüüpi interferooni (IFN) vastuse regulaatorid (IRF) on tsütokiinide põhiklass, mis osalevad erinevates bioloogilistes protsessides, sealhulgas immuunvastustes. Seos IRF-i ja immuunsuse vahel on tihe.

IRF-i perekonnaliikmete hulka kuulub 10 valku, sealhulgas IRF1 kuni IRF10, mis mängivad immuunvastuses olulist rolli. IRF1, IRF3 ja IRF7 mängivad olulist rolli viirusinfektsioonis, apoptoosis, tuumorigeneesis ja rakkude proliferatsioonis. IRF3 ja IRF7 võivad aktiveerida I tüüpi IFN transkriptsiooni viirusnakkuse ajal, soodustada immuunrakkude proliferatsiooni ja diferentseerumist ning parandada organismi vastupanuvõimet patogeenide suhtes. Lisaks mängivad IRF1 ja teised IRF-id olulist rolli ka T-rakkude aktiveerimisel ja reguleerimisel, immuunsüsteemi nõrgenemisel ja autoimmuunhaigustel.

Uuringud on näidanud, et IRF-i pereliikmete puudumisel on mõjutatud organismi vastupanuvõime patogeenidele ning kergesti tekivad sellised probleemid nagu infektsioon ja kasvajad. Lisaks on mõned IRF-id seotud ka autoimmuunhaiguste esinemise ja arenguga. Seetõttu aitavad IRF-i ja immuunsuse vahelise seose uuringud paljastada organismide immuunvastuse mehhanismi ning pakkuda uusi ideid ja meetodeid haiguste raviks. Sellest vaatenurgast peame immuunsust parandama. Cistanche võib oluliselt parandada immuunsust. Cistanche'il on ka viiruse- ja vähivastane toime, mis võib tugevdada immuunsüsteemi võitlusvõimet ja parandada organismi immuunsust.

Klõpsake Cistanche'i kasulikkust tervisele

2.7. NLRP12

NLRP12 on veel üks regulatiivne NLR-valk, millel on mitu funktsiooni bakteriaalsete, parasiitide ja viiruste immuunvastustes. See võib moodustada põletikku [210], mis aktiveerub bakteritega nagu Yersinia pestis [211] või algloomadega nagu Plasmodium [212] nakatumisel. Seevastu vähenenud NLRP12 tase korreleerub IL-1 kõrgemate tasemetega rasvumise rasvarikka dieedi mudelis [213] ja Silveira et al. täheldas IL-1 ja kaspaasi-1 aktiivsuse suurenemist Brucella abortusega nakatunud hiire BMDM-is Nlrp12−/− loomadelt [214]. Lisaks oma rollile põletikuliste signaalide edastamisel omab NLRP12 põletikuvastaseid funktsioone erinevatel radadel. See pärsib MAPK signaaliülekannet ja reguleerib negatiivselt nii kanoonilist kui ka mittekanoonilist NF-κB rada [214–217]. Inimestel rõhutab NLRP12 tähtsust põletikuvastase regulaatorina tähelepanek, et NLRP12 haruldased mutatsioonid põhjustavad perekondlikku külma autopõletikulist sündroomi (FCAS) [218].

On tehtud ettepanek, et NLRP12 toimiks müeloidse kontrollpunktina RNA viiruste poolt IFN indutseerimiseks. Vastuseks kas VSV-nakkusele või RIG-I agonisti 50ppp-dsRNA-le ja lühikesele polü(I:C-le) põhjustab NLRP12 puudulikkus inimese ja hiire DC-des IFN-i ja sellega seotud tsütokiinide, sealhulgas TNF-i suurenenud tootmist [173]. In vivo on Nlrp12-/- hiirtel suurenenud I tüüpi IFN ja TNF vastus VSV infektsioonile, mille tulemuseks on väiksem viiruskoormus ja kiirem taastumine [173]. Mehhaaniliselt nõrgendab NLRP12 RIG-I-vahendatud immuunsignaali, soodustades RNF{12}}vahendatud RIG-I lagunemist. See suurendab veelgi RIG-I K63--seotud ubikvitineerimist TRIM25 poolt, takistades selle aktiveerimist [173]. Enamiku NLR-ide ekspressioon on mikroobse infektsiooni korral ülesreguleeritud. Seevastu NLRP12 ekspressioon on VSV-nakkuse ajal alla reguleeritud, võimaldades seeläbi tugevat IFN-vastust [173]. Vähenenud ekspressiooni mikroobsetele stiimulitele näidati ka inhibeeriva valgu NLRC3 puhul [186].

Kokkuvõtlikult võib öelda, et NLRP12 domineeriv inhibeeriv toime I tüüpi IFN-i induktsioonile on tõenäoliselt vahendatud RIG-I signaalimise häirimisest. See on kooskõlas NLRP12 inhibeeriva funktsiooniga NOD2-l, mis toimib sünergias MAVS-i ja TBK1-ga [174] (vt ka peatükki NOD2 signaalimise kohta).

2.8. NLRP14

NLRP14 funktsiooni kaasasündinud immuunsuses ei ole seni hästi uuritud. NLRP14 ekspresseeritakse munandis ja munasarjas [219 220] ning selle puudulikkus põhjustab isas- ja emashiirtel paljunemishäireid [220]. NLRP14 geeni mutatsioone seostatakse ka meeste viljatusega [219]. Mehaaniliselt näidati, et NLRP14 kaitseb HSPA2, munandispetsiifilist HSP70 liiget, mis on oluline sugurakkude diferentseerumise ja spermatogeneesi jaoks, proteasoomi poolt vahendatud lagunemise eest, värbades kaaschaperone BAG2 [221].

Tsütosoolsete nukleiinhapete ebasobiv tuvastamine võib põhjustada autoimmuunvastuseid. Nukleiinhapete tuvastamise pärssimine on eriti oluline viljastamise ajal, kui munaraku tsütoplasmas on spermarakkude DNA. Abe et al., kaevandades RNA sekveneerimisandmeid ja valides spetsiifiliselt sugurakkudes ekspresseeritud ja pärast viljastamist allareguleeritud kandidaatgeene. tuvastas NLRP14 oletatava nukleiinhappetundliku regulaatorina [175]. Munarakkudes põhjustab NLRP14-le suunatud siRNA süstimine viljastamise katkemist ja embrüo varajast arengut [222]. Abe et al. võib näidata, et HEK293T rakkude transduktsioon NLRP14-ga vähendas oluliselt ISRE ja NF-KB-vahendatud promootori aktivatsiooni STING, TRIF, TBK1 ja IRF3 kontekstis, kuid mitte IRF7 [175].
CRISPR / Cas9 indutseeris NLRP14 KO HEK293T rakkudes, mis ekspresseerivad stabiilselt STING-i ja siRNA-d inimese primaarsetes bronhide epiteelirakkudes (HBEC), suurendas DNA ja RNA tuvastamist, samuti suurendas I tüüpi IFN-ide sekretsiooni ja viirusevastast immuunsust. Mehaaniliselt on NLRP14 suunatud TBK1-le ubikvitineerimiseks ja lagunemiseks. Seetõttu kahjustab NLRP14 ka RIG-I ja MAVS-indutseeritud signaaliülekannet. Negatiivse tagasiside ahela korral vahendavad adaptermolekulid STING ja MAVS NLRP14 proteasomaalset lagunemist, mis võib olla oluline nukleiinhapete tundlikkuse taastamiseks pärast viljastamist [175].

Kokkuvõttes näitavad need leiud, et NLRP14 mängib olulist rolli spermatogeneesis ja tsütosoolse DNA tuvastamise negatiivses kontrollis munarakkudes viljastamise ajal, kuigi viimane põhineb ühel uuringul ja ootab valideerimist teistes süsteemides.

3. NLR-ide sünergistlik mõju I tüüpi IFN-i vastustele nukleiinhapete ja bakterite tuvastamisel

3.1. NOD1

NOD1 on NLR perekonna asutajaliige [108 223] ja toimib gramnegatiivsetes ja mõnedes grampositiivsetes bakterites leitud konserveerunud bakteriraku seina komponendi -D-glutamüül-mesodiaminopimeelhappe (iE-DAP) tsütosoolsensorina. 106 110]. Seda ekspresseeritakse laialdaselt erinevates rakutüüpides [108], kus see paikneb membraanidel, peamiselt plasmamembraanidel [224–226]. Lisaks bakterite tuvastamisele on NOD1 pakutud ka väikese GTPaasi aktiivsuse ja bakteriaalsete infektsioonide põhjustatud F-aktiini häirete andurina [227–229]. NOD1 indutseerib NF-κB signaaliülekannet oma adaptervalgu retseptoriga interakteeruva seriini/treoniini valgu kinaasi 2 (RIPK2) [230] aktiveerimise kaudu ja on oluline bakterite kliirensiks ka autofaagiat häirides [226].

IFN- ja polü(I:C)-ravi võib suurendada NOD1 ekspressiooni mitmes rakutüübis, sealhulgas täiskasvanud hiire neuraalsetes eellasrakkudes [123]. Järelikult indutseerivad NOD1 transkripti taset HCV [231], noroviirus [232] ja inimese tsütomegaloviiruse (HCMV) infektsioon [124].

NOD1 on tavaliselt ühendatud NF-κB aktiveerimisega RIPK2 kaudu, kuid see võib aktiveerida ka IFN-geeni ekspressiooni, nagu näitavad geenireporteranalüüsid, kasutades stimuleerimist kuumusega tapetud Legionella pneumophilaga [125]. In vivo põhjustab hiirte ravi NOD1 ligandiga FK156 kõrge seerumi IFN-taseme, mida Nod{9}}puudulike hiirte puhul ei täheldatud [126,127]. Helicobacter pylori infektsiooni ajal aitab NOD1 kaasa I tüüpi IFN-ide epiteeli indutseerimisele. Selles protsessis võib NOD1 aktiveerimine iE-DAP abil põhjustada RIPK2 interaktsiooni TRAF3-ga, mis omakorda aktiveerib nii TBK1 kui ka IKKε [126]. HT29 käärsoolerakkudes põhjustab iE-DAP-i stimuleerimine IRF7 ja IRF9, kuid mitte IRF3 tuuma translokatsiooni. NOD1 võib indutseerida ISGF3 kompleksi ekspressiooni ja tuuma translokatsiooni [126, 127]. Inimese eesnaha fibroblastide Tri-DAP-stimulatsioonil on kaitsev toime HCMV, kuid mitte HSV{29}} nakkuse vastu.

Tri-DAP-i eeltöötlus suurendab IFN-i vastust ja pärsib HCMV replikatsiooni, samas kui NOD1 katkestamine põhjustab IFN-vastuste vähenemist [124]. IFN-i NOD1 indutseerimine sõltub RIPK2-st, kuna RIPK2 knockdown ei anna Tri-DAP-indutseeritud IFN-ekspressiooni kaitsvat toimet HCMV-nakkuse ajal. Samal ajal piisab NOD1 (E56K) CARD-i mutatsioonist I tüüpi IFN-i sekretsiooni nürimiseks, katkestades interaktsiooni RIPK2-ga [124]. Huvitaval kombel saab NOD1 ja dsRNA vahelist kompleksi moodustumist näidata kaassadestamise katsetega [231]. Kuigi NOD1 võib imetajate rakkudes interakteeruda MDA5 ja TRAF3-ga, võib kala NOD1 siduda otseselt või kaudselt viiruse RNA-d [233]. Kuna aga bakteriraku seina komponendid esinevad laialdaselt pinnavees [234], on hästi mõeldav, et see toime võib sõltuda ka NOD1 PGN-vahendatud aktiveerimisest.

Kokkuvõttes näitavad need andmed, et NOD1 on seotud I tüüpi IFN vastustega; selle raja molekulaarsed üksikasjad jäävad siiski tabamatuks. Eelkõige tuleb veel kindlaks teha, millised rakutüübid võivad indutseerida NOD1-sõltuvaid I tüüpi IFN vastuseid. Näiteks inimese müeloidsetes THP1 rakkudes ei suuda NOD1-ligand indutseerida IFN-indutseeritud tsütokiini IP10 tootmist [126]. Veelgi enam, eosinofiilides ei põhjusta NOD1 ega NOD2 aktiveerimine IFN- indutseerimist [128]. Eespool käsitletud leiud näitavad, et NOD1 mõju I tüüpi IFN-i vastusele vallandab bakteriaalne PGN-i aktiveerimine, mis viitab sellele, et NOD1 on oluline tegur bakterite ja viiruse äratundmise ühendamisel. Viirusinfektsiooni korral võib RIPK2-sõltuva NOD1 signaaliülekande esilekutsumine olla füsioloogiliselt oluline sekundaarse bakteriaalse infektsiooniga seotud suurema suremuse ja haigestumuse jaoks [232].

3.2. NOD2

NLR-i perekonnaliige NOD2, mis on NOD1-ga tihedalt seotud [235], on bakteriraku seina komponendi muramüüldipeptiidi (MDP) tsütosoolsensor [107, 111]. Erinevalt laialdaselt ekspresseeritud NOD1-st on NOD2 ekspressioon rohkem piiratud teatud rakutüüpidega [236–238]. NOD2 aktiveerib NF-κB raja läbi RIPK2 [235 239] ja võib indutseerida ksenofaagiat autofagia valgu ATG16L1 värbamise kaudu bakteriaalse väljakutse korral [226]. Mutatsioonid NOD2 LRR domeenis on tugevalt seotud Crohni tõvega (CD) [111 236 240 241]. Lisaks on NOD2 seotud Blau sündroomiga [242] ja atoopilise dermatiidiga [243]. Mis puudutab NOD1, siis I tüüpi IFN-i indutseerimiseks NOD2 poolt on vaja RIPK2 [129]. Vastupidiselt klassikaliselt omistatud rollile bakterisensorina kirjeldasid Sabbah ja kolleegid NOD2 alternatiivset funktsiooni viiruse ssRNA andurina. Mehhaaniliselt annab NOD2 signaali MAVS-i kaudu, et kutsuda esile IRF3 aktivatsioon ja sellele järgnev I tüüpi IFN-ide sekretsioon [130]. NOD2–RIPK2 telje aktiveerimine viiruse RNA poolt kinnitati ka sõltumatult [244]. Lisaks aitab NOD2 kaasa HCMV piiramisele I tüüpi interferoonide indutseerimise kaudu [131]. Lisaks viiruste poolt aktiveerimisele võib NOD2 suurendada ka I tüüpi IFN vastuseid bakteriaalsete väljakutsete korral. Bakteriaalsete lüsosomaalsete lagunemisproduktide tuvastamine NOD2 abil põhjustab siin signaalikaskaadi, mis indutseerib I tüüpi IFN-ide transkriptsiooni IRF5 [129, 132–134] poolt sünergias teiste PRR-i signaaliradadega [245].

Kuigi MDP-stimulatsioon üksi ei põhjusta NOD{0}}sõltuvat IFN-reportergeeni aktivatsiooni, väheneb suu- ja sõrataudiviiruse poolt indutseeritud IFN- ja ISG15 transkriptsioon NOD2 siRNA-vahendatud pärssimise tõttu [135], mis viitab sellele, et sünergistlik efekt. Seda on dokumenteeritud ka hiirte käärsooles, kus NOD2 juhib I tüüpi IFN-i reaktsiooni, mis kutsub esile mikroobide kolonisatsiooniresistentsuse. Seejärel reguleerib seda protsessi õigeaegselt NLRP12, mis on suunatud NOD2 lagunemisele. [174]. Siiski näib NOD2 roll IFN-vastuste esilekutsumisel bakteriaalsete patogeenide suhtes sõltuvat bakteriliigist, kuna IFN-vastused Nod2-/- hiirtel pärast Streptococcus pneumoniae ja L. monocytogenes'e nakatumist ei halvenenud [246,247].

Kuigi NOD2 kasulikust rollist teatati IAV-nakkuse ajal, täheldati seda alles pärast täiendavaid väljakutseid MDP-ga [248]. See viitab MDP-indutseeritud NOD2 signaaliülekande ja viiruse tuvastamise sünergilisele mõjule. Sellest tulenevalt kaotab MAVS-i väljalülitamine selle positiivse efekti, mis näitab sõltuvust RIG-I signaalimisest [248]. NOD2 või MAVS-i hävitamine kaotab ka leukotrieen B4-ravi mõju IAV-nakkusele hiirtel [249]. Seda, kas NOD2-indutseeritud RIPK2 aktiveerimine erineb MDP tuvastamise või viiruse ssRNA seondumise vahel, tuleb veel selgitada.

Erinevalt NOD2 kavandatavast positiivsest rollist viirusevastases kaitses oletasid Morosky jt negatiivset läbirääkimist RIG-I ja NOD2 vahel. Nad näitasid üleekspresseeritud RIG-I ja NOD2 koostoimet. Kui RIG-I inhibeerib NOD2-indutseeritud NF-κB aktivatsiooni, täheldati NOD2 annusest sõltuvat negatiivset mõju RIG-I-indutseeritud IFN-promootori aktiivsusele [136]. Seda näidati ka sebrakala RIG-I ja NOD2 puhul [250]. Selle vastastikuse negatiivse regulatsiooni aluseks olevad mehhanismid jäävad ebaselgeks, kuid võivad sõltuda mõne rakutüübi spetsiifilise adaptervalgu ekspressioonist. Tõepoolest, TRAF6 K63- polüubikvitinatsiooni reguleeris negatiivselt MDP-indutseeritud IRF4 ekspressioon monotsüütidest pärinevates rakkudes [251–253].

NOD2 on pikka aega peetud üldiseks bakterisensoriks. Hiljuti on ilmnenud, et NOD2 aitab kaasa ka viiruse tuvastamisele. Jääb veel täielikult kindlaks teha, kas NOD2 mõju IFN-i vastuste esilekutsumisel on otsene või kaudne, aktiveerides NF-κB raja ja koosmõju RIG-I-ga. Hiljutised edusammud viitavad siiski sellele, et mõjud on üsna sünergistlikud ja vähemalt osaliselt põhjustatud NOD2 aktiveerimisest bakteriaalse PGN-i poolt. See illustreerib kenasti intiimset koosmõju bakterite ja viiruste tuvastamise vahel ning sellel on oluline mõju nakkushaigustele ja autopõletikulistele häiretele.

3.3. NLRC4

NLRC4 võib moodustada ka põletikulise põletiku, isegi kui see on ebatüüpiline, kuna see ei sisalda PYD-d. Bakteriaalsete aktivaatorite flagelliini [254–256] ja 3. tüüpi sekretsioonisüsteemide pulgavalgu [112] tuvastamist NLRC4 põletiku poolt ei teosta valk ise. Selle asemel tugineb see NAIP valkude perekonnale. NAIP ekspressiooni reguleerib IFN-reguleeritud faktor 8 (IRF8), mida reguleerib otseselt I tüüpi IFN-i signaalimine [257,258]. Seega vähendab Irf8 kadumine Nlrc4 ja Nlrc4 põletikulise aktiivsuse ekspressiooni hiire BMDM-ides [258]. Seega võivad I tüüpi IFN-id mõjutada NLRC4 põletiku funktsiooni, kuigi autorid leidsid, et Irf8 reguleeris Naip ekspressiooni sõltumatult IFN-i signaalimisest [258].

Hiirtel tuvastati Naip5 algselt Legionella pneumophila vastuvõtlikkuse markerina. Vastuvõtlikkust Legionella nakkuse suhtes jäljendab vastavalt Irf1 ja Irf8 kustutamine. Elegantsed geneetilised uuringud näitasid tugevat geneetilist koostoimet Irf8 ja Nlrc4 vahel, mis viitab sellele, et NLRC4 põletik ise võib indutseerida Irf8 poolt I tüüpi IFN vastuseid [150]. Kooskõlas ülalkirjeldatud NOD1 ja NOD2 funktsiooniga bakteriaalse tundlikkuse sidumisel viirusevastaste vastustega, annab DC-des NLRC4 aktiveerimine bakteriaalse flagelliini poolt ja sellele järgnev IL-22 ja IL-1 sekretsioon parema kontrolli. rotaviiruse infektsioonist [259].

3.4. NLRP6

NLRP6 moodustab põletikulise põletiku, mis on seotud grampositiivsete bakteriaalsete patogeenide ja viiruste tuvastamisega. Pärast aktiveerimist võib see moduleerida kaasasündinud ja adaptiivset immuunsust, käivitades IL-1 ja IL-18 tootmise [260]. Seoses I tüüpi IFN vastustega näidati, et NLRP6 ekspressiooni saab ülesreguleerida L. monocytogenes'i lipoteikhoehappe poolt indutseeritud IFN signaaliülekandega, mis toimib ka NLRP6 põletikulise aktivaatorina [167].

Wang et al. näitas, et NLRP6 aitab kaasa entsefalomüokardiidi viiruse (EMCV) infektsiooni ja noroviiruse infektsiooni kontrollile [168]. Funktsionaalselt interakteerub NLRP6 RNA-helikaasiga Dhx15, moodustades viiruse dsRNA anduri, mis seejärel värbab MAVS-i I ja III tüüpi viirusevastaste IFN-vastuste esilekutsumiseks [168]. Huvitav on selgitada, kas Dhx15 on spetsiifiline teatud viiruse RNA-de suhtes. Seevastu LPS-i stimuleerimine põhjustab ajutiselt suurenenud I tüüpi IFN transkriptsiooni NLRP6 knock-out hiirtel [261].

Praegu on vaja rohkem tööd, et selgitada välja NLRP6 füsioloogiline roll I tüüpi IFN-i vastustes. NLR-i kompleksi moodustamine ribonukleiinhapete anduriga DEAD-kasti helikaasiga võib aga olla tavaline teema, kuna Nlrp9b kasutab kaheahelalise RNA sensorina ka DEAD-kasti valku Dhx9 [169], ja viiruse ja bakteriaalse RNA tuvastamine DHX33 abil on näidanud, et see suurendab NLRP3 põletikulist moodustumist [262] (vt allpool).

3.5. NLRP9

NLRP9 ekspresseerub tugevalt reproduktiivsüsteemis [205], kus see võib moodustada põletikulise kasvaja [263 264]. Kuigi inimestel esineb ainult üks NLRP9 geen, esineb selle geeni dubleerimist, mis põhjustab närilistel kolme paraloogi (Nlrp9a, Nlrp9b ja Nlrp9c) [209]. Hiire Nlrp9b valk ekspresseerub sooleepiteelirakkudes ja aitab kaasa rotaviiruse infektsiooni piiramisele, kutsudes esile püroptootilise rakusurma. Seda vahendab kompleksi moodustumine Dhx9-ga, RNA-helikaasiga, mis tunneb ära lühikese dsRNA ja vahendab ASC värbamise kaudu põletiku teket [169]. Kuid seda funktsiooni ei jaga teised hiirte Nlrp9 paraloogid. Seega tuleb veel kindlaks teha, kuidas inimese NLRP9 aitab kaasa I tüüpi IFN vastustele.

4. I tüüpi IFN moduleerib NLR-i infektsioonile reageerimise kvaliteeti

NLRP3

NLRP3 on üks paremini iseloomustatud NLR-valke. See on tsütosoolne, põletikuline, moodustades NLR [265,266]. NLRP3 põletikuline kogunemine toimub perinukleaarses tsentrosoomis, raku mikrotuubuleid organiseerivas keskuses (MTOC) [267]. Enne NLRP3 inflammasoomi kokkupanemist on vajalik eeltäitmine. Arvatakse, et see praimimisetapp toimib erinevate mehhanismide kaudu. NLRP3 ekspressiooni reguleeritakse NF-κB-sõltuval viisil TLR-i signaaliülekande ja translatsioonijärgsete modifikatsioonide abil, kuna deubikvitineerimine ja fosforüülimine mängivad samuti rolli praimimisetapil [268–270].

Lisaks NLRP3 ekspressiooni klassikalisele praimimisele NF-κB-sõltuvate mehhanismide abil, tehti ettepanek, et NLRP3 ekspressiooni reguleerivad ka I tüüpi IFN-id. Tõepoolest, IFN-i sekretsiooni pärssimine vähendab NLRP3 transkriptsiooni ja aktiivsust [160], samas kui patogeeni poolt indutseeritud I tüüpi IFN käivitab kaspaasi ülesreguleerimise kaudu mittekanoonilise põletikuraja -11 [161,162]. Vastupidi, teised uuringud teatavad NLRP3 põletiku pärssimisest I tüüpi IFN-i signaalimisel. I tüüpi IFN-id võivad Nlrp3 põletikku pärssida kahel viisil. Esiteks põhjustab IFN-ravi in ​​vitro kaspaasi-1 aktivatsiooni ja nii pro-IL-1 kui ka IL-1 taseme langust. Nii I kui ka II tüüpi IFN-id indutseerivad IFN-gamma-indutseeritava valgu 16 (IFI16) ekspressiooni, mis on NLRP3 põletikulise põletiku negatiivne regulaator [271]. Teiseks suurendab IFN IL-10 sekretsiooni, mis omakorda vähendab pro-IL-1 taset [272]. Hiirtel teatati, et Nlrp3--seotud põletiku pärssimine IFN-ga sõltub NO-st, mis võib olla vahendatud NLRP3 tioolnitrosüülimise kaudu [273].

Funktsioonina viirusevastastes reaktsioonides kaitseb Nlrp3 hiiri mõnede RNA viiruste (IAV ja inimese rinoviirus) eest, reguleerides kaspaasi-1 [274–276]. Aktiveeriva mehhanismina on pakutud NLRP3 aktiveerimist viiruse poore moodustavate valkude (viroporiinide) poolt, nagu IVA M2 valk või koroonaviiruse viroporiin 3a [275, 277, 278]. NLRP3 võib lisaks toimida dsRNA andurina [276]. Nendes protsessides on MAVS seotud ASC ubikvitineerimisega, mis suurendab NLRP3 põletikulist aktiivsust selle värbamise kaudu mitokondritesse [279, 280].

5. NLR-vahendatud haigused ühinevad interferonopaatiate laieneva spektriga

Üldmõiste "I tüüpi interferonopaatia" on loodud kliiniliste tõendite põhjal, mis viitavad mitmete autopõletikuliste seisundite haiguskäitumise bioloogilistele sarnasustele koos I tüüpi IFN-i tootmise konstitutiivse ülesreguleerimisega, sealhulgas Aicardi-Goutièresi sündroom [281,282]. Suutmatus korralikult esile kutsuda või säilitada I tüüpi IFN-i vastuseid infektsioonide või koekahjustuste suhtes, käib käsikäes nakkuslike ja autopõletikuliste haiguste suurenenud patogeensuse ja haigestumusega [283,284]. Seda peegeldab tõsiasi, et paljudel viirustel on välja arenenud kõrvalehoidmismehhanismid, mis on suunatud viirusevastastele IFN-i vastustele. I tüüpi IFN-id on leidnud tee kliinikusse ja neid kasutatakse ravimitena viirusinfektsiooni vastu võitlemiseks.

B-hepatiidi ja C-hepatiidi viirusnakkuste raviks kasutati IFN-i koos viirusevastase raviga ning neid testitakse eksperimentaalselt teiste viirushaiguste suhtes [285,286]. Edusammud ravimite väljatöötamisel ja viirushepatiidi raviskeemide alal on aga viinud IFN-i kasutamise asendamiseni spetsiifilisemate viirusevastaste raviskeemidega, millel on vähem kõrvaltoimeid [287]. Vaatamata vähesele adaptiivse immuunsuse panusele on selgunud, et interferonopaatiate hulk on laiem, kui seni arvati. Eksoomide sekveneerimise tulek näitas, et mutatsioonid geenides, mis kodeerivad viirusevastase IFN vastuse mitut komponenti, võivad samuti põhjustada interferonopaatiat. Selle haiguse molekulaarsete juhtide uurimine aitas tuvastada tsütosoolsete nukleiinhapete tuvastussüsteemi. I tüüpi IFN-i reaktsioonide ületamine on peremeesorganismile väga kahjulik ja võib viirusinfektsiooni järgselt haiguskoormust süvendada või isegi viia koe madalama taluvuseni viiruste põhjustatud kahjustuste suhtes [288,289].

Seetõttu on ülioluline, et I tüüpi IFN-i vastused oleksid täpselt reguleeritud ja neid saaks sobival ajal alla reguleerida. See, kas I tüüpi IFN-i reaktsioon on paljudel juhtudel kasulik või kahjulik, sõltub ajastusest ja intensiivsusest, samuti õigest kontrollist ja vähendamisest sobival ajal. Lisaks kasutatakse beeta-IFN-e tänu nende toimele adaptiivsele immuunsüsteemile autoimmuunhaiguse hulgiskleroosi (MS) raviks [290].

Mitmed ülalkirjeldatud NLR-valgud on identifitseeritud selliste patoloogiatega seotud või ajendatud teguritena. Nagu ülalpool üksikasjalikult kirjeldatud, on mitmetes uuringutes näidatud IFN-i negatiivset regulatiivset mõju NLRP3 põletikulisele moodustumisele ja aktivatsioonile. Seetõttu soovitati NLRP3 põletiku kaasamist SM-i patsientide IFN-ravisse [272 291]. Inimese primaarsetes monotsüütides väheneb IFN-ga ravimisel nii NLRP3-indutseeritud IL-1 sekretsioon kui ka kaspaasi-1 aktivatsioon [272].

Näidati, et hiire eksperimentaalne autoimmuunse entsefalomüeliidi (EAE) mudel, mis modelleerib MS-i, tõhusa IFN-ravi taga olevat mehhanismi, pärineb IFN-retseptorite poolt vahendatud Socs1 induktsioonist, mis nõrgendab veelgi Rac1 aktivatsiooni ja vähendab radikaalide tootmist. hapniku liigid (ROS). Arvatakse, et see omakorda põhjustab NLRP3 põletiku inhibeerimist. See rühm teatas ka, et IFN-ravi ei ole efektiivne, kui EAE indutseeritakse NLRP{7}}sõltumatult [292]. NLR-ide seos autopõletikuliste haigustega kehtib ka NLRC4 põletikulise düsregulatsiooni korral makrofaagide aktivatsiooni sündroomi korral, mis on haigus, mida iseloomustavad IL-18 ja IFN- väga hälbivad tasemed [293]. Seega kehtib I tüüpi IFN-vastuste NLR-vahendatud kontroll ka immuunsüsteemi adaptiivse õla kohta. NLRP12 mutatsioonid on seotud FCAS-ga, mida iseloomustavad vahelduvad palaviku ja seroosse põletiku episoodid [218]. Nlrp12-/- hiired on väga vastuvõtlikud koliidile ja koliidiga seotud kolorektaalsele vähile [215 294], samas kui nad on resistentsed salmonelloosi suhtes [216]. Normand et al. paljastas NLRP12 uudse funktsiooni NOD2 signaaliülekande monotsüütilise kontrollpunkti blokeerijana [174].

Need võivad näidata, et NLRP12 interakteerub NOD2-ga ja soodustab K48-seotud polüubikvitinatsiooni ja NOD2 lagunemist vastuseks MDP-le. See viib kanoonilise NF-κB raja järgneva pärssimiseni ja pärsib JAK / STAT signaaliraja aktiivsust. FCAS, mis põhjustab NLRP12 mutatsiooni R284X, ei inhibeeri NOD2-sõltuvat NF-κB ja TBK1 aktivatsiooni. Nlrp12−/− hiirtel esines ISG-de märkimisväärne üleekspressioon pimesooles, sealhulgas IFN-indutseeritud valk 44 (IFI44), IFN-indutseeritud valk tetratrikopeptiidi kordustega 2 (IFIT2), apolipoproteiin L9 ja 20 -50 -oligoadenülaatsüntetaas22 ) ja on esindatud STAT1 suurenenud aktiveerimisega pimesooles, mis võib mõjutada mõnede enterokatte viiruste, näiteks endeemiliste noroviiruste püsivust [174].

Lisaks esineb NLRP{0}}kodeeriva geeni haruldane geneetiline variant, mis põhjustab TBK1 aktiivsuse vähenemist, sagedusega umbes 1,7 protsenti kogu maailmas [175]. I tüüpi IFN ebafüsioloogiliselt kõrge tase häirib seemnetorukeste moodustumist, mille tulemuseks on sugurakkude kadu [295] ja IFN intraperitoneaalne süstimine põhjustab spermatogeneesi vähenemist [296]. Kooskõlas nende tähelepanekutega mõõdeti viljatutel meestel IFN-i kõrgeid tasemeid [297], mis viitab ülalkirjeldatud NLR-ide funktsioonile kontrollida IFN-i vastuseid reproduktiivsüsteemis.

6. Järeldused

Funktsionaalne ja hästi tasakaalustatud I tüüpi IFN-vastus on paljude immunoloogiliste protsesside jaoks põhiline. Kui I tüüpi IFN-i vastuseid ei indutseerita, säilitada või korralikult kontrollida, halveneb kontroll infektsiooni ja immunopatoloogia üle äärmuslikes otstes ning I tüüpi IFN-i vastuste häired on seotud kaasasündinud ja adaptiivse käe düsreguleeritud immuuntasakaaluga.

NLR-valkude perekonna liikmed tõusid hiljuti esile I tüüpi IFN-i vastuste regulaatoritena ja võivad signaalimise tulemustele negatiivselt ja positiivselt kaasa aidata (joonis 2, tabel 1). Lisaks võivad mõned NLR-id toimida viiruste otseste või kaudsete anduritena või indutseerida I tüüpi IFN-i signaaliülekannet nakkuslike väljakutsete suunas. Kompleksi moodustumine DEAD-boxi helikaasidega ilmneb seega üldise mehhanismina viiruse nukleiinhapete kaudseks tuvastamiseks, mille näideteks on Nlrp9b ja NLRP6. Jääb veel kindlaks teha, kas ja millised DEAD-boxi helikaasid võivad samuti põhjustada viiruse RNA tuvastamist kas NOD2, NLRC4 või NLRP12 poolt.

Eespool käsitletud näited näitavad, et ülalnimetatud NLR-id aitavad põhimõtteliselt kaasa bakterituvastuse ja viirusevastase immuunsuse sidumisele. Seda ei tule arvesse võtta ainult bakteriaalse infektsiooni kontekstis, vaid see kehtib ka mikrobiota viirusliku komponendi suhtes taluvuse kohta. I tüüpi IFN-ide roll IL-1 tootmise negatiivsete regulaatoritena, mida vahendavad NLR-i sisaldavad põletikud [272,291,298,299]. Lisaks on teada, et I tüüpi interferoonid võivad indutseerida põletikuvastaseid tsütokiine (nagu IL-10) ​​ja seeläbi pärssida põletikueelsete tsütokiinide ja kemokiinide, aga ka antimikroobsete peptiidide ekspressiooni ning seeläbi aidata kaasa antibakteriaalsete reaktsioonide kvaliteet [300]. NLR-ide roll selles kontekstis on alles kujunemas ja seda on huvitav tulevases töös üksikasjalikumalt käsitleda.

Enamiku NLR-ide funktsiooni molekulaarsed üksikasjad I tüüpi IFN-vastuste negatiivses regulatsioonis pole veel täielikult määratletud. Kuid praeguste edusammude põhjal ilmnevad I tüüpi IFN-i signaalimises vähemalt kaks NLR-i funktsioonide üldist mehhanismi (i) signaaliadapterite (nagu TRAF-id ja MAVS-id) koostoime takistamine füüsilise interaktsiooni tõttu NLR-idega ja (ii) E aktiveerimine. 3-ligaasid NLR-ide poolt, mis viib IFN-i signaalimise põhikomponentide (nt TBK1) proteasoomide lagunemiseni. Selle lagunemise korral võib autofagia olla veel üks keskne kaaperdamiskeskus [301], mida tuleks tulevases töös käsitleda.

Tulevased uuringud aitavad saada rohkem teadmisi NLR-ide I tüüpi IFN-vastustes toimimise aluseks olevate mehhanismide kohta ja aitavad paremini mõista NLR-ide rolli nakkus- ja autopõletikulistes haigustes. Pikemas perspektiivis aitab see määratleda uudsed eesmärgid parema terapeutilise sekkumise jaoks. Viimase puhul näib seos NLR-ide bakteriaalse aktiveerimise ja viirusevastaste vastuste vahel olevat soolestiku mikrobiomi sihtsekkumise kaalumisel paljulubav.

Autori kaastööd:

Kontseptualiseerimine, IK, NM, MC ja TAK; kirjutamine — originaalkavandid, IK, TW, NM; kirjutamine – läbivaatamine ja toimetamine, IK, NM, MC ja TAK Kõik autorid on käsikirja avaldatud versiooni läbi lugenud ja sellega nõustunud.

Rahastamine:

Ioannis Kienes tunnustab Baden-Württembergi Landesgraduiertenförderungi toetust.

Huvide konfliktid:

Autorid ei kinnita huvide konflikti.

Viited

1. Negishi, H.; Taniguchi, T.; Yanai, H. Interferooni (Ifn) tsütokiinide klass ja Ifn regulatiivse faktori (Irf) transkriptsioonifaktorite perekond. Cold Spring Harb. Perspektiiv. Biol. 2018, 10, a028423. [CrossRef] [PubMed]

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

3. Diaz, OM; Bohlander, S.; Allen, G. Inimese interferooni Genesa nomenklatuur. 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. Interferoon-K, uudne I tüüpi interferoon, mida ekspresseeritakse inimese keratinotsüütides. 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 vahendavad viirusevastast kaitset selge Ii klassi tsütokiini retseptori kompleksi kaudu. Nat. Immunol. 2003, 4, 69–77. [CrossRef]

6. Prokunina-Olsson, L.; Palju rohkem, B.; Tang, W.; Pfeiffer, RM; Park, H.; Dickensheets, H.; Hergott, D.; Porter-Gill, P.; Muumia, A.; Kohaar, I.; et al. Variant Ifnl3-st (Il28b) ülesvoolu, mis loob uue interferoonigeeni Ifnl4, on seotud C-hepatiidi viiruse kahjustunud kliirensiga. Nat. Genet. 2013, 45, 164–171. [CrossRef]

7. Uzé, G.; Lutfalla, G.; Gresser, I. Inimese funktsionaalse alfa-interferooni retseptori geneetiline ülekanne hiirerakkudesse: selle cDNA kloonimine ja ekspressioon. Cell 1990, 60, 225–234. [CrossRef]

8. Novick, D.; Cohen, B.; Rubinstein, M. Inimese alfa/beeta-interferooni retseptor: iseloomustus ja molekulaarne kloonimine. Cell 1994, 77, 391–400. [CrossRef]

9. Domanski, P.; Witte, M.; Kellum, M.; Rubinstein, M.; Hackett, R.; Pitha, P.; Colamonici, VÕI signaalimiseks vajaliku alfa-beeta-interferooni retseptori beeta-subühiku pika vormi kloonimine ja ekspressioon. J. Biol. Chem. 1995, 270, 21606–21611. [CrossRef]

10. Cohen, B.; Novick, D.; Barak, S.; Rubinstein, M. Ligand-indutseeritud I tüüpi interferooni retseptori komponentide assotsiatsioon. Mol. Kamber. 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. Valgu türosiinkinaas Jak1 täiendab interferoon-alfa/beeta ja -gamma signaali ülekande defekte. Loodus 1993, 366, 129–135. [CrossRef]

12. Velazquez, L.; Fellous, M.; Stark, GR; Pellegrini, S. Valgu türosiinkinaas interferooni alfa/beeta signaaliülekande rajal. Cell 1992, 70, 313–322. [CrossRef]

13. Domanski, P.; Kala, E.; Nadeau, OW; Witte, M.; Platanias, LC; Yan, H.; Krolevski, J.; Pitha, P.; Colamonici, OR alfa-interferooni retseptori beeta-subühiku piirkond, mis erineb kastist 1, interakteerub Jak1-ga ja on piisav Jak-Stat raja aktiveerimiseks ja viirusevastase seisundi esilekutsumiseks. 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 Fosforüülitud interferoon-alfa retseptor 1 subühik (Ifnar1) toimib 113 kda Stat2 valgu latentse vormi dokkimiskohana. EMBO J. 1996, 15, 1064–1074. [CrossRef] [PubMed]

15. Schindler, C.; Shuai, K.; Prezioso, VR; Darnell, JE, Jr. Latentse tsütoplasmaatilise transkriptsioonifaktori interferoonist sõltuv türosiini fosforüülimine. Teadus 1992, 257, 809–813. [CrossRef] [PubMed]

16. Darnell, JE, Jr.; Kerr, IM; Stark, GR Jak-Stati rajad ja transkriptsiooniline aktiveerimine vastuseks Ifn-idele ja teistele rakuvälistele signaalvalkudele. Teadus 1994, 264, 1415–1421. [CrossRef] [PubMed]

17. Fu, XY Sh2 ja Sh3 domeenidega transkriptsioonifaktorit aktiveerib vahetult interferoon alfa-indutseeritud tsütoplasmaatiline valgu türosiinkinaas (S). Cell 1992, 70, 323–335. [CrossRef]

18. Schindler, C.; Fu, XY; Improta, T.; Aebersold, R.; Darnell, JE, Jr. Transkriptsioonifaktori Isgf-3 valgud: üks geen kodeerib 91-ja 84-Kda Isgf-3 valke, mida aktiveerib alfainterferoon. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1992, 89, 7836–7839. [CrossRef]

19. Ehret, BG; Reichenbach, P.; Schindler, U.; Horváth, CM; Fritz, S.; Nabholz, M.; Bucher, P. Erinevate Stat-valkude DNA sidumise spetsiifilisus. In vitro spetsiifilisuse võrdlus looduslike sihtmärkidega. J. Biol. Chem. 2001, 276, 6675–6688. [CrossRef]

20. Decker, T.; Lew, DJ; Mirkovitš, J.; Darnell, JE, Jr. Gaf-i tsütoplasmaatiline aktiveerimine, Ifn-gamma-reguleeritud DNA sidumisfaktor. EMBO J. 1991, 10, 927–932. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com