Kemokinek: kemotaxis kiváltására specializálódott citokinek

1. Kemokinek: kemotaxis kiváltására specializálódott citokinek Dr. Lajkó Eszter Kemotaxis Speciálkollégium 2012.03.28.

2. A kemotaxis kiváltására specializálódott ligandok • Szolubilis bakteriális termékek (fMLP) • Plazma eredetű anyagok – komplement fehérjék • Arachidonsav metabolizmus – lipoxigenáz útvonal (leukotrién, eikonazoid) • Kemokinek: kemotaxist indukáló citokinek

3. Kemokinek 3D szerkezete

4. CXC kemokinek = α kemokinek Platelet faktor 4 Epitheliális neutrophil aktiváló Granulocita chemotaktikus protein 2 Neutrofil aktiváló peptid 2 Granulocita chemotaktikus protein ELR: Gln-Leu-Arg szekvencia megléte ELR szekvencia hiánya Monokinindukált gamma-interferon Interferon indukált protein-10 Stroma sejt eredetű factor 1 α/β Stomal cell-derived factor 1 α/β

5. CC kemokinek = β kemokinek Monocita chemotaktikus protein Makrofág inflammatorikus protein Regulated upon activation, normal T cell expressed and secreted 3 diszulfid híd

6. C kemokinek = γ kemokinek CX3C kemokinek = δ kemokinek

7. CCL2 CXCL8 Kemokin dimerizáció, oligomerizáció Homodimer képzés Heterodimer képzés!!! CC – CC kemokinek CXC – CXC kemokinek CC – CXC kemokinek között • Heterodimerek képződése • szabályozza a kemokinek meglévő funkcióját • Szinergista • Antagonista • új hatás

8. Glükózaminoglikán-kötő képesség CCL4 • Szerepe van sejtfelszini gradiens kialakításában • Sejttípus-függő a GAG mintázat – más kemokinek kötődnek hozzájuk • Dimerképződés irányába tolja el az egyensúlyt CXCL12 CXCL8

9. fehérvérsejtek kemokin glükózaminoglikán Endotél sejt Haptotaxis

10. Glükózaminoglikán-kötő képesség, mint terápiás támadáspont Minőségi / mennyiségi változások megfigyelhetőek a GAG expresszióban különböző kórképek esetén Heparin: • Megvédi a kemokineket a lebomlástól • Tároló funkció • Befolyásolja a kemokinek hozzáférhetőségét • Kemokin – GAG interakciót gátolja • Gyulladásgátló • (asztma, gyulladásos bélbetegségek)

11. Időlegesen termelődnek (gyulladáskor) proinflammatorikus citokinek hatására termelődnek Immunfolyamatokban vesznek részt Kemokinek osztályozása Inflammatorikus / gyulladásos kemokinek • Homeosztatikus kemokinek • Folyamatosan expresszálódnak • Embriogenesisben, organogenesisben játszanak fontos szerepet (CCL-12) • Immun surveillance

12. Szecernáló sejtek • Inflammatorikus / gyulladásos kemokinek • Immunrendszer sejtjei termelik • Magas az expressziójuk • Homeosztatikus kemokinek • Specificitást mutatnak bizonyos szövetekhez, sejtekhez • CCL 25 – thymus • Kis mennyiségben termelődnek Inflammatorikus / gyulladásos kemokinek

13. Kemokin szekréció Endotél sejt Makrofág

14. Poszttranszlációs módosítás • Glikolizáció • Proteolitikus hasítás • Kemokinek amino-terminálisát érinti • Matrix metalloproteázok (MMP) vesznek részt benne • Hatása: • Általában megmarad a receptor affinitás • Változhat a receptor specificitás • Változhat a hatás (jelátvitel) • CX3CL1 felszabadítja a membrán-kötésből

15. IL-8 poszttranszlációs módosítása • 99 aminosav hosszúságú prekurzor fehérjeként szintetizálódik – szignál szekvencia levágódik • N-terminális további proteolitikus hasítása (alternatív) • Endothel, fibroblaszt: CXCL8 – IL-8 (1-77) • Monocita, neutrofil granulocyta, limfocita: 5-8 aminosav lehasítása • Plazmin, trombin, matrix metalloproteáz (pl. MMP-1, -9) • Aktivitás: • 1-8 aminosav lehasadása: aktivitás fokozódik • 1-10 aminosav lehasítása: antagonista hatás

16. IL-8 (1-77) IL-8 receptor = CXCR1 MMP-9 tartalmú granulumok

17. Célsejtek CXC kemokinek = α kemokinek ELR (Glu-Leu-Arg) szekvencia megléte ELR szekvencia hiánya Limfocita, NK sejt kemotaxis Neutrofil kemotaxis

18. Célsejtek - CC kemokinek

19. Célsejtek - C kemokinek Célsejtek – CX3C kemokinek

20. Genetika Kromoszómán való elhelyezkedés Mini klaszterekbe szerveződő,vagy magányos gének Klaszterekbe szerveződő gének CC és CXC kemokinek Sok receptorhoz képesek kötődni Hasonló funkciót látnak el (MCP, MIP) Gén duplikációval alakultak ki Inflammatorikus kemokinek Különböző fajok között kicsi a megfeleltetés Általában egy receptoron át hatnak Fiziológiás folyamatokban játszanak szerepet Homeosztatikus kemokinek Konzervatív a fajok között

21. Gα Gβ Gγ Kemokin receptor Ligandkötés specificitásáért DRY motívum • kb. 20 „jeltovábbító” receptor • 3 scavenger receptor (jelátvitel nincs)

22. Receptor kötés Receptor kötés Szignál-továbbítás Kemokin – receptor interakció N hurok N terminális 30s hurok

23. Kemokin: IL-8 NH2- GAG Receptor CXCR-1 HOOC- G-protein foszforiláció Receptor – kemokin interakció Cellular and Molecular Immunology 1999

24. Kemokin receptorok Redundancia: több kemokin – egy receptor Pleiotrópia: egy kemokin – több receptor

26. Kemokinek átfedő hatásai Homeosztatikus kemokinek

27. Receptor dimerizáció, oligomerizáció • TM1 és TM4 van szerepe a dimerizációban • Feltételezhetően 1 kemokin tud kötődni a dimerhez • Homo- és heterodimerizáció egyaránt lehetséges • Hatása van: • receptor sejtfelszínre való szállításra • receptor specificitásra • szignalizációra

28. PIP2 PIP3 PI3K CRAC Akt/PKB Rac Arp 2/3 Wasp Ras α β γ αi β γ Jelátvitel

29. „Nem-jeltovábbító” kemokin receptorok • Duffy antigén / kemokin receptor (DARC), D6 receptor • Scavenger receptorok • Kemokin affinitásuk a „signaling” receptorokéhoz hasonló • A jeltovábbításért felelős DRY motívum hiányzik • Szabályozzák, lecsendesítik az immunválaszt

30. CCL5 = RANTES DARC CCR5 G protein trimer  Ca2+  kis G fehérjék Kemotaxis

31. Kemokinek fő funkciói Leukocita kemotaxis Leukocita degranuláció Integrin aktiváció a leukocita-endotél interakció során Angiogenezis, angiosztázis

32. Extravazáció limfocita szelektin kemokin receptor integrin (inaktív) integrin (aktív) Endotél sejt adressin kemokin Ig domain tartalmazó adhéziós molekula

34. Th1/Th2 polarizáció

35. Kemokinek funkciói Homeosztázis és egyedfejlődés • Hematopoesis • MIP-1α (CCL3): csökkenti a csontvelői myeloid progenitor sejtek számát • SDF-1 (CXCL12): elősegíti B sejt progenitorok osztódását • Másodlagos immunszervek fejlődése • T sejt érés • TECK (CCL25): szelektív kemoattraktáns • Angiogenezis, angiosztázis • ELR (Glu-Leu-Arg) szekvencia megléte meghatározó (kivétel az SDF-1)

36. Kemokin mimikri Vírusok stratégiái: • Kemokin homológok termelése • Szerkezeti hasonlóság • CC és CXC kemokinek • Agonista / antagonista hatás • Kemokin receptor homológok • 25-59% szekvencia homológia az humán receptorokkal • Sokféle kemokint kötnek • Szecernált kemokin-kötőproteinek: • kemokinek heparin kötő régiójával lép interakcióba

37. HIV vírus és a kemokinreceptor CCR5 receptor antagonista: Maraviroc

38. Kemokinek kórélettani jelentősége • Gyulladás • akut: fehérvérsejt toborzás, sejttörmelék eltakarítás, sebgyógyulás • krónikus: CCR1 és CCR2 megemelkedett szintje • Atherosclerosis: fehérvérsejt toborzás, simaizomsejt migráció és ploriferáció • Allergia • Megemelkedett eozinofilgranulocita és hízósejt beáramlás • Eotaxin expresszója  • Tumor és metasztázisképzés • A szövetek kemokin expressziója meghatározza az áttétek kialakulását • 22 receptor közül 13-nak szerepe van a tumor progresszióban • Kilökődés • Kilökődésért felelős sejtek beszűrődése