Halado Immunologia szignaling

Jeltovábbítás

immunológiai

folyamatokban

Természetes

Immunitás

TLR

receptorok

Poll

Mennyire maradtak meg a BSc Immunológia előadáson szerzett ismeretek?

• Szinte mindenre emlékszem, az immunológia a kedvenc tárgyam.

• Vannak emlékeim, de sok helyen hiányosak (de azért az immunológia a kedvenc tárgyam)

• Szinte semmire nem emlékszem (de természetesen az immunológia a kedvenc tárgyam)

• Semmire nem emlékszem, különben is Tüzoltó leszek s katona! Vadakat terelő juhász!

Toll

-

Like Receptorok

Toll receptor felismerése Drosophila-ban

az embrió dorso-ventralis fejlődésében
szerepet játszó gén

Hoffman és munkatársai kimutatták, hogy

a Toll deficiens mutánsok érzékenyek
fertőzésekkel szemben

Emlős homológok azonosítása, amelyeket

Toll-Like Receptoknak (TLR) neveztek el

TLR-ek elsődleges feladata a patogén

asszociált mintázatok felimerése

Bruce Beutler: TNFα

Jules Hoffman: TLR’s

Ralph Steinman: dendritikus sejtek

Charles A. Janeway (1943-2003)

Multiple Choice

Mit ismernek fel a TLR receptorok?

• A patogén asszociált molekuláris kintázatokat a PAMP-okat

• A veszély asszociált molekuláris mintázatokat a DAMP-okat

• A mikroba asszociált molekuláris mintázatokat a MAMP-okat

• Mind a PAMP-okat, mind a DAMP-okat, mind a MAMP-okat

Emlősökben 13 TLR-t azonosítottak

Emberben: (TLR 1-10 (11?) (10-ről bizonyított hogy
működik))

Egérben (TLR 1-9, 11-13)

A TLR-ek olyan mikrobiális összetevőket ismernek fel
amelyek a mikróba integritásához, funkcionális egészéhez,
és/vagy replikációjához esszenciálisan szükségesek, vagyis
gyors megváltozásuk nem lehetséges.

Toll

-

Like Receptorok

Receptor

Ligand (PAMPs)

A ligand eredete

TLR1

Triacyl lipopetides

Oldott faktorok

Bacteria and Mycobacteria

Neisseria meningitidis

TLR2

Heat Shock protein 70

Peptidoglycan

Lipoprotein/lipopeptides

HCV core and nonstructural 3 protein

Host

Gram

-

positive bacteria

Various pathogens

Hepatitis C Virus

TLR3

Double

-

stranded RNA

Viruses

TLR4

Lipopolysaccharides

Envelope protein

Taxol

Gram

-

negative bacteria

Mouse mammary

-

tumor virus

Plants

TLR5

Flagellin

Bacteria

TLR6

Zymosan

Lipoteichoic acid

Diacyl lipopetides

Fungi

Gram

-

positive bacteria

Mycoplasma

TLR7

Single

-

stranded RNA (ssRNA)

Imidazoquinoline

Viruses

Synthetic compounds

TLR8

Single

-

stranded RNA (ssRNA)

Imidazoquinoline

Viruses

Synthetic compounds

TLR9

CpG

-

containing DNA

Bacteria, Malaria and Viruses

TLR10

Not determined

Not Determined

TLR11

Profilin

-

like molecule

Toxoplasma gondii

Toll

-

Like Receptorok és ligandjaik

Leader peptid

Leucin gazdag domének
(Leucine Rich Repeats)
(LRR); KÖTÉS

Toll/interleukin 1 receptor
(TIR)
domén; JELÁTVITEL

Toll

-

Like Receptorok alapfelépítése

A TLR receptor-ligand kapcsolat hatására a MyD88
kapcsolódik a TIR doménhez,amelynek hatására
összeszerelődik az IRAK1/IRAK4 komplex

az IRAK4 foszforilálja az IRAK1-et ezzel létrehozza a
TRAF6 kötő helyet

Az IRAK1/TRAF6 komplex aktiválja a TAK1 komplexet

Az aktivált TAK1 két szingálútvonalat aktiválhat

TAK1 foszforilálja az IKK komplexet, amely
aktiválja az NFkB útvonalatazáltal hogy
foszforilálka az IkB-t amely az NFkB
transzlokációjához vezet

Az aktivált TAK1 elindíthatja a MAP kináz kaszkád
aktivációját is

A nukleuszba került NFkB mint transzkripciós
aktivátor indukálja a célgének átírását

A MAPK kaszkád aktivációja szintén transzkripciós
faktorok transzlokációjához vezet amelyek MAPK
aktiváció függő gének átírását aktiválják

A TLR receptorok citoplazmatikus régiója
hasonló szerkezetet mutat az IL1
receptorcsaláddal (Toll/Interleukin-1 receptor
TIR)

Közös adaptor molekula: MyD88

Alapfontosságú proline minden TLR TIR
doménben kivéve a TLR3

Ha ez a létfontosságú AA nincs jelen
(kísérletekben hisztidinre cserélték) nincs
jeltovábbítás

Szignáltovábbítás általában MyD88 pathway-en
keresztül (kivétel a TLR3 !)

A TLR4 képes MyD88 függő és független
útvonalon jelátvitelre

Citoplazmatikus
TIR domén

TLR

-

ek és a TIR domén

MyD88 kapcsolódik a TIR doménhez,
melynek következménye az IRAK1
(Interleukin-1 receptor-associated kinase 1)
és IRAK4 (Interleukin-1 receptor-associated
kinase 4) molekulák aktivációja, amely a
TRAF-6 (TNF receptor associated factor)
aktivációhoz vezet

MyD88 Adaptor

4 IRAK ismert, IRAK1, IRAK-2, IRAK-M és IRAK-4
IRAK molekulák serine/threonine kinázok
IRAK-4 foszforilálja az IRAK-1-et
IRAK-M gátló szerepet tölt be a TLR szignalig

folyamatokban

IRAK-2 az IL1 jelátvitelében játszik szerepet
TRAF6 a TNF receptor asszociált faktor

fehérjecsalád tagja

TRAF6 az IRAK-1 által aktiválódik

IRAK és TRAF6

TRAF6/IRAK-1 komplex további 3 fehérjével lép kapcsolatba

TAK1 (TGF-B activated kináz)
TAB1 (TAK1 kötő fehérjék családja)
TAB2 (TAK1 kötő fehérjék családja)

Membránasszociált nagyméretű komplex jön létre
IRAK-1 membránkötött formában marad(hat) míg a TRAF6/TAK1/TAB1/TAB2 komplex a

citoplazmába vándorol

E2 Ligázok (Ubiquitin-conjugating enzimek vagy újabb néven ubiquitin-carrier enzimek mint

pl. Ubc13 vagy az Uev1A kapcsolódnak a komplexhez

IRAK and TRAF6 aktiváció

TAK

-

1 aktiváció

•Az aktivált komplex melynek komponensei:
– TRAF6, TAK1, TAB1, TAB2, Ubc13,

Uev1A aktiválja a TAK1-et

•Az aktivált TAK1 foszforilálja az IKK komplex-
et

•Az aktivált TAK1 képes a MAP kináz kaszkád
beindítására is

•IKK komplex IKKa, b és g/NEMO
komponensekből épül fel

•IkB foszforilációja az NF- kB magba történő
transzlokációjához vezet

A TLR receptor-ligand kapcsolat hatására a MyD88
kapcsolódik a TIR doménhez,amelynek hatására
összeszerelődik az IRAK1/IRAK4 komplex

az IRAK4 foszforilálja az IRAK1-et ezzel létrehozza a
TRAF6 kötő helyet

Az IRAK1/TRAF6 komplex aktiválja a TAK1 komplexet

Az aktivált TAK1 két szingálútvonalat
aktiválhat

TAK1 foszforilálja az IKK komplexet, amely
aktiválja az NFkB útvonalatazáltal hogy
foszforilálka az IkB-t amely az NFkB
transzlokációjához vezet

Az aktivált TAK1 elindíthatja a MAP kináz
kaszkád aktivációját is

A nukleuszba került NFkB mint
transzkripciós aktivátor indukálja a
célgének átírását

A MAPK kaszkád aktivációja szintén transzkripciós
faktorok transzlokációjához vezet amelyek MAPK
aktiváció függő gének átírását aktiválják

A TLR receptor-ligand kapcsolat hatására a MyD88
kapcsolódik a TIR doménhez,amelynek hatására
összeszerelődik az IRAK1/IRAK4 komplex

az IRAK4 foszforilálja az IRAK1-et ezzel létrehozza a
TRAF6 kötő helyet

Az IRAK1/TRAF6 komplex aktiválja a TAK1 komplexet

Az aktivált TAK1 két szingálútvonalat aktiválhat

TAK1 foszforilálja az IKK komplexet, amely
aktiválja az NFkB útvonalatazáltal hogy
foszforilálka az IkB-t amely az NFkB
transzlokációjához vezet

Az aktivált TAK1 elindíthatja a MAP kináz kaszkád
aktivációját is

A nukleuszba került NFkB mint transzkripciós
aktivátor indukálja a célgének átírását

A MAPK kaszkád aktivációja szintén transzkripciós
faktorok transzlokációjához vezet amelyek MAPK
aktiváció függő gének átírását aktiválják

MyD88 Független útvonal

MyD88 KO egerek nem termelnek gyulladásos citokineket
mint pl. TNF-a

Ennek ellenére TLR4 stimulációt követően NF-kB és JNK
(MAPK) aktivitás megfigyelhető (késleltetett)

Ez feltételezi 2 független útvonal létét a TLR jelátvitelben:

a MyD88 függő pathway (korai)

a MyD88 független pathway (késői)

TLR3 stimuláció szintén MyD88 független útvonalat
eredményez

TLR4

Kulcsfontosságú molekula a TRIF (TIR-domain-containing

adapter-inducing interferon-β) amely a TIR doménnel
lép kapcsolatba a receptor ligand kölcsönhatást
követően

A TRIF főként a TRAF3 útvonalon végzi a szignálátvitelt a

TBK-1 (Serine/threonine-protein kinase) és IKKe
kinázokon keresztül

A TBK1 IKKe aktiváció az IRF 3 (Interferon regulatory factor

3) foszforilációjához vezet, majd az aktivált IRF-3
nukleuszba történő transzlokációjához (transzkripciós
aktivátor)

TRIF azonban képes a TRAF6 útvonal aktivációjára, hasonló

módon mint a MyD88 útvonalnál

Fontos különbség, hogy a TRIF közvetlenül aktiválja a TRAF

6-ot, nincs IRAK aktiváció

Gyakran antivirális anyagok termelésért felelős gének

aktiválódnak mint pl: I.-es típusú interferonok

MyD88 Független útvonal (TLR4, TLR3)

TRAM = TRIF-related adaptor molecule

TIRAP = Toll-interleukin 1 receptor (TIR) domain-containing protein

TLR4 szignaling mind a gyulladásos citokinek mind az antivirális I-es
típusú interferonok (interferon beta) termelését indukálja

Ezek a faktorok elengedhetetlenül szükségesek mind az antibakteriális
mind az antivirális immunválasz kialakításában

A TLR4 jelátvitel mindkét útvonalon lehetséges

CLR

receptorok

​Inflammasszóma aktiválódás

Multiple Choice

Melyik állítás igaz?

• Az IRAK4 foszforilálja az IRAK1-et amely létrehozza a TRAF6 kötő helyet.

• Az IRAK1 foszforilálja az IRAK4-et amely létrehozza a TRAF6 kötő helyet.

• Az IRAK4 foszforilálja az IRAK1-et amely létrehozza a TRIF kötő helyet.

• Az Myd88 foszforilálja az IRAK1-et amely létrehozza a TRAF6 kötő helyet.

Adaptív

immunitás

Limfocita

szignalizáció

Jeltovábbítás

TCR

szignalizáció

TCR molekulák, T sejt receptorok.

A TCR kizárólag az antigének MHC komplexeit ismeri fel

az MHC által bemutatott fehérje antigén epitópokat

A T sejt receptorok is az immunglobulin fehérje család tagjai

A TCR nagy fehérje komplex, amely a T sejtek felszínén található

•T sejt receptorok lehetnek:

•a-b TCR (ezeknek a funkciója jobban ismert, általában ha
TCR-okról beszélünk ezekről a típusú receptorokról van szó)

•g-d TCR elsősorban a mukóza epithéliumában előforduló T
sejt szubpopulációra jelemző. Szerepükről az utóbbi években
egyre többet tudunk, antigénjeik jelenleg kevéssé ismertek,
főleg lipid jellegű antigének felismerése.

A T sejt receptorok, felépítés és funkció

•Heterodimer szerkezet,
a-lánc, b-lánc

•Egy rövid
citoplazmatikus farok-
rész mely önállóan nem
képes szignál
transzdukcióra. Ehhez
más molekulák kötését
igényli.

•Hidrofób aminosavakat
tartalmazó
transzmembrán régió.

A T sejt receptorok, felépítés és funkció

•Mind a a-lánc mind b-
lánc konstans (C) és
variábilis (V) régiókból
szerveződik

•A variábilis régió, mind
a két lánc esetében (a-
lánc b-lánc), HVR-eket
tartalmaz, melyek az
antigénspecifitásért
felelnek.

•Minden T sejt egy
speciális TCR-t hordoz,
allélikus kizárás !

A TCR receptor komplex és a CD3

A TCR molekulák kapcsolta egy
több fehérjéből álló komplex-
el®CD3 komplex

g-lánc

d-lánc

2 e-lánc

(2 x-lánc)

A CD3 komplex (gyakorlatilag a
homodimer x-lánc-on
keresztül) felelős a szignál
transzdukcióért az Ag
kapcsolódás után.

A B sejt receptor felépítése

Immunoglobulin típusú molekula, monomer

(rövid citoplazmatikus régió)

Nem variábilis láncok:

Iga
Igb
Az összeszerelődésért felelősek
Citoplazmatikus szignáltovábbító

domének- ITAMs (immunoreceptor
tyrosine-based activation motifs
sites) tirozin fioszforilációhoz és az
SH2 dockinghoz

Intracelluláris jeltovábbítás TCR és BCR jellemzői

(transzkripciós reguláció)

Transzkripciós faktorok aktivációja:

MAPK targetek:

AP-1 (activator protein 1)
Ets (E-twenty six) reguláció

NF-kB
NFAT (Nuclear factor of activated T-cells)

Transzkripciós szabályozás révén gének átíródása indul be:
Következményei:
Sejt proliferáció
Kostimuláció (sejtfelszíni molekulák expressziója)
Citokin receptorok és citokinek termelése
Differenciálódás effektor funkciók ellátására

Poll

Mennyire követhető eddig az előadás?

• Eddig kb. képben vagyok.

• Már nagyon unom.

• Elvesztem.

• Alszom, hagyjatok békén.

Src (“szark”) kináz család (protein tirozin kinázok) amelyek

adapterként is funkcionálhatnak

Az MHC:peptid interakció a CD45 molekula expresszióját

eredményezi, a CD45 egy tirozin foszfatáz amely a TCR kapcsolt Src

kinázok aktiválódását (Fyn, Lck) katalizálja

Src (“szark”) kinázok aktiválódása

SH2 SH3, és kináz domének.

inaktív állapotban a kináz domén az SH2
és SH3 domének által „kipányvázott”
állapotban található (nincs kináz aktivitás)

Mind az SH2 mind az SH3 kötés alól
történő felszabadulás a kináz aktivációhoz
vezet.

Két út: C terminus defoszforilációja CD45
foszfatáz által, vagy az SH3 domén
ligandjának bekötése egyaránt a kináz
felszabadulását eredményezi

A C terminális tirozin foszforilációja (CSK
C terminal Src kináz) vagy a SH3
ligandjának elvesztése egyaránt inaktív
állapotba hozza az Src kinázt

Az MCH és TCR interakciója koreceptorok aktiválását

eredményezi

T sejt receptorokhoz kapcsolt
Src családba tartozó kinázok:

Lck (lymphocyte-specific
protein tyrosine kinase)

(ált. CD4 CD8 kapcsolt)

Fyn (a CD3 molekula
intracelluláris láncaihoz
kapcsolt)

MHC kötődés következtében
(még nem tisztázott
mechanizmus révén) az Lck és
a Fyn foszforilálja az ITAM-
okat.

A foszforilált ITAM-ok kötőhelyet biztosítanak a ZAP-70

molekulának

Foszforilált ITAM-ok képesek kötni a
ZAP-70 (zeta-chain assosiated
protein) kinázt (két SH2 doménje van)

A ZAP-70 foszforilálja a LAT fehérjét
(linker of activated T cells) és a SLP-
76 (Lymphocyte cytosolic protein 2,
SH2 domain containing leukocyte
protein of 76kDa) fehérjét.

A foszforilált ZAP-70 és SLP-76 a
GADS (szignál adaptor molekula)
segítségével komplexet hoz létre

Az aktivált komplexhez képes kötődni
a foszfolipáz C-gamma (PLC-gamma)

A PLC-gamma kulcsfontosságú
szignálmolekula a IP3 az inozitol
trifoszfát (másodlagos jelvivő)
szintéziséhez vezet a foszfatidilinozitol
bifoszfát (PIP2) lebontása révén

A foszforilált ITAM-ok kötőhelyet biztosítanak a ZAP-70

molekulának

A PLC-gamma aktivációhoz Tec kináz
családba tartozó Itk (IL2-inducible T-
cell kinase) kináz aktivitásra van
szükség. Az Itk foszforilálja a PLC-
gammát.

A PLC-γ aktivitás

A PLC-gamma aktiválódás után a
plazmamembrán foszfatidilinozitol-
bifoszfát (PIP2) molekuláit egyrészt
inozitol trifoszfáttá hasítja (IP3)
másrészt diacil-glicerolt (DAG) hoz
létre

Az IP3 citoplazmába diffundál, míg a
DAG membránkötött marad

Az IP3 az endoplazmatikus
retikulumban elhelyezkedő
receptorhoz kötődik, amely Ca++

csatornák megnyílását eredményezi és
az ER raktáraiból a citoplazmába
áramlik.

CRAC csatornák nyílnak meg az
extracelluláris tér felé (calcium release
activated calcium chanels) (két irányú
kálcium beáramlás, korai és
késleltetett hatás)

A DAG a membránhoz kötve marad és
két fontos molekula toborzását végzi:

RasGrp (Ras/MAPK aktivációban
szerepet játszó molekula)

Protein kináz C- téta amely kináz
aktiválódása végső soron NFkB
aktiválódáshoz vezet

A PLC-γ aktivitás

Minden MAP kináz kaszkád hasonlóan indul:

small G protein aktiváció egy GEF faktor által (GEF: guanine-
nucleotide exchange factor) ez az aktiváció indítja be a
kaszkádmechanizmust

T sejteknél a GEF a RasGRP amely aktivál további kinázokat Raf,
Mek illetve az Erk. Az Erk foszforilálódva a magba kerül és
szignáltranszdukciót vált ki.

RasGRP aktivitás (MAPK kaszkád)

A PKC-téta aktivitás NFκB aktivitást eredményez az IKK komplex létrehozásán
keresztül.

Az aktivált PKC foszforilálja a CARMA1 fehérjét, amely alkalmassá válik a BcL10 és a
MALT1 fehérjék kötésére

A létrejövő komplex képes a IKK komplex összeszerelésére amely az IκB degradáció
révén az NFκB felszabadulását eredményezi.

Protein kináz C aktivitás

Multiple Choice

A Fyn vagy Lck kinázok mit foszforilálnak?

• Az ITAM-okat.

• A Zap 70-et.

• A Zap 70-et és a Lat-ot.

• Az ITAM-okat és a Zap 70-et.