Иммунологический синапс - Immunological synapse

Иммунологический синапс между Т-клеткой Jurkat, экспрессирующей GFP-актин (зеленый), и В-клеткой Raji, окрашенной CMAC (синий). Образование синапсов было индуцировано суперантигеном стафилококкового энтеротоксина E.

В иммунология, иммунологический синапс (или же иммунный синапс) - это интерфейс между антигенпрезентирующая клетка или целевая ячейка и лимфоцит например, Т / В клетка или же Естественная клетка-убийца. Первоначально интерфейс был назван в честь нейрональный синапс, с которым он разделяет основной структурный образец.[1] Иммунологический синапс состоит из молекул, участвующих в активации Т-клеток, которые составляют типичные паттерны - кластеры активации. Иммунологические синапсы являются предметом многих текущих исследований.[2]

Структура и функции

Иммунный синапс также известен как супрамолекулярный активационный кластер или же SMAC.[3] Эта структура состоит из концентрических колец, каждое из которых содержит сегрегированные кластеры белков, которые часто называют модель яблочка иммунологического синапса:

Однако новые исследования показали, что не во всех иммунологических синапсах присутствует «яблочко». Например, в синапсе между Т-клетка и дендритная клетка.[8][9]

Постулируется, что этот комплекс в целом выполняет несколько функций, включая, но не ограничиваясь:

  • Регуляция активации лимфоцитов[10]
  • Перенос комплексов пептид-MHC от APC к лимфоцитам[10]
  • Направление секреции цитокинов или литических гранул[10]

Недавние исследования предложили поразительную параллель между иммунологическим синапсом и первичная ресничка основанный в основном на аналогичных актин перестановка, ориентация центросома к структуре и участию подобных транспортных молекул (таких как IFT20, Rab8, Rab11 ). Эта структурная и функциональная гомология является предметом текущих исследований.[11][12]

Формирование

Первоначальное взаимодействие происходит между LFA-1 присутствует в p-SMAC Т-клетка, и неспецифические молекулы адгезии (такие как ICAM-1 или же ICAM-2 ) на целевой ячейке. При связывании с клеткой-мишенью Т-клетка может расширять псевдоподии и сканировать поверхность клетки-мишени, чтобы найти конкретный пептид: комплекс MHC.[13][14]

Процесс образования начинается, когда рецептор Т-клеток (TCR ) связывается с комплексом пептид: MHC на антигенпрезентирующая клетка и инициирует активацию передачи сигналов посредством образования микрокластеров / липидных рафтов. Специфические сигнальные пути приводят к поляризации Т-клетки, ориентируя ее центросома к месту иммунологического синапса. Симметричный центростремительный поток актина лежит в основе образования кольца p-SNAP. Накопление и поляризация актина запускается TCR /CD3 взаимодействия с интегринами и малыми GTPases (такими как Rac1 или Cdc42). Эти взаимодействия активируют большие многомолекулярные комплексы (содержащие WAVE (Scar), HSP300, ABL2, SRA1, NAP1 и другие) для связывания с Arp2 / 3, который непосредственно способствует полимеризации актина. По мере того, как актин накапливается и реорганизуется, он способствует кластеризации TCR и интегринов. Таким образом, процесс активируется посредством положительной обратной связи.[1]

Некоторые части этого процесса могут отличаться в клетках CD4 + и CD8 +. Например, образование синапсов происходит быстро в CD8 + T-клетках, потому что для CD8 + T-клеток очень важно быстро устранить патоген. Однако в CD4 + Т-клетках весь процесс формирования иммунологического синапса может занять до 6 часов.[13][1]

В CD8 + Т-клетки образование синапсов приводит к гибели клетки-мишени за счет секреции цитолитических ферментов.[1] CD8 + Т-лимфоциты содержат литические гранулы - специализированные секреторные лизосомы наполненный перфорин, гранзимы, лизосомальные гидролазы (например, катепсины B и D, β-гексозаминидаза ) и другие цитолитические эффекторные белки. Как только эти белки попадают в клетку-мишень, они вызывают ее апоптоз.[15] Эффективность уничтожения клетки-мишени зависит от силы TCR сигнал. Даже после получения слабых или непродолжительных сигналов MTOC поляризуется в сторону иммунологического синапса, но в этом случае литические гранулы не передаются, и, следовательно, убивающий эффект отсутствует или слабый. [16]

NK-клеточный синапс

NK-клетки как известно, образуют синапсы с цитолитическим действием по отношению к клетке-мишени. На этапе инициации NK-клетка приближается к клетке-мишени случайно или намеренно из-за хемотаксической передачи сигналов. Во-первых, Сиалил Льюис X присутствующий на поверхности клетки-мишени распознается CD2 на НК сотовый. Если KIR рецепторы NK-клетки находят свой родственный антиген на поверхности клетки-мишени, образование литического синапса подавляется. [17] Если такой сигнал отсутствует, плотное прилегание через LFA1 и MAC1 продвигается и усиливается дополнительными сигналами, такими как CD226 -лиганд и CD96 -CD155 взаимодействия.[18]

Литические гранулы представляют собой секреторные органеллы, заполненные перфорин, гранзимы и другие цитолитические ферменты. После инициирования межклеточного контакта литические гранулы NK-клеток перемещаются вокруг микротрубочки навстречу центросома, который также перемещается к месту синапса. Затем содержимое литических гранул высвобождается и через везикулы с SNARE белки переносится в целевую клетку.[19]

Тормозной иммунологический синапс NK-клеток

Когда NK-клетка встречает собственную клетку, она образует так называемый тормозной иммунологический синапс, чтобы предотвратить нежелательный цитолиз клетки-мишени. В этом процессе иммуноглобулиноподобные рецепторы киллерных клеток (KIR) содержащие длинные цитоплазматические хвосты с иммунорецепторные ингибирующие мотивы на основе тирозина (ITIM) группируются в месте синапса, связывают свой лиганд на поверхности клетки-мишени и образуют супрамолекулярный ингибирующий кластер (SMIC). SMIC затем действует, чтобы предотвратить перестановку актин, блокируют рекрутирование активирующих рецепторов в место синапса и, наконец, способствуют отсоединению от клетки-мишени. Этот процесс важен для защиты NK-клеток от уничтожения собственных клеток. [17]

История

Иммунологические синапсы были впервые открыты Абрахам Купфер на Национальный еврейский медицинский и исследовательский центр в Денвере. Их имя было придумано Майкл Дастин в Нью-Йоркском университете, который изучил их более подробно. Дэниел М. Дэвис и Джек Строминджер показали структурированные иммунные синапсы для другого лимфоцита, Естественная клетка-убийца, и опубликовал это примерно в то же время.[20] Абрахам Купфер впервые представил свои выводы во время одного из Симпозиумы Keystone в 1995 году, когда он показал трехмерные изображения взаимодействующих друг с другом иммунных клеток. Ключевые молекулы в синапсе - это Рецептор Т-клеток и его аналог главный комплекс гистосовместимости (MHC). Также важны LFA-1, ICAM-1, CD28, и CD80 /CD86.

Рекомендации

  1. ^ а б c d Ортега-Каррион, Альваро; Висенте-Мансанарес, Мигель (31 марта 2016 г.). «Относительно иммунных синапсов: пространственно-временная шкала». F1000 Исследования. 5: 418. Дои:10.12688 / f1000research.7796.1. ISSN  2046-1402. ЧВК  4821290. PMID  27092248.
  2. ^ «В чем важность иммунологического синапса?» (PDF).
  3. ^ а б Монахи Ч.Р., Фрайберг Б.А., Купфер Х., Скиаки Н., Купфер А (сентябрь 1998 г.). «Трехмерная сегрегация супрамолекулярных активационных кластеров в Т-клетках». Природа. 395 (6697): 82–86. Дои:10.1038/25764. PMID  9738502.
  4. ^ Монахи Ч.Р., Купфер Х., Тамир И., Барлоу А., Купфер А. (январь 1997 г.). «Селективная модуляция протеинкиназы С-тета во время активации Т-клеток». Природа. 385 (6611): 83–86. Дои:10.1038 / 385083a0. PMID  8985252.
  5. ^ Ли К.Х., Холдорф А.Д., Дастин М.Л., Чан А.С., Аллен П.М., Шоу А.С. (февраль 2002 г.). «Передача сигналов рецептора Т-клеток предшествует формированию иммунологического синапса». Наука. 295 (5559): 1539–1542. Дои:10.1126 / science.1067710. PMID  11859198.
  6. ^ Делон Дж, Кайбути К., Жермен Р.Н. (ноябрь 2001 г.). «Исключение CD43 из иммунологического синапса опосредуется регулируемым фосфорилированием перемещением цитоскелетного адаптера моэзина». Иммунитет. 15 (5): 691–701. Дои:10.1016 / S1074-7613 (01) 00231-X. PMID  11728332.
  7. ^ Freiberg BA, Kupfer H, Maslanik W, Delli J, Kappler J, Zaller DM, Kupfer A (октябрь 2002 г.). «Постановка и сброс активации Т-клеток в SMAC». Nat. Иммунол. 3 (10): 911–917. Дои:10.1038 / ni836. PMID  12244310.
  8. ^ Ценг, Су-И; Уэйт, Джанель С.; Лю, Менглинг; Вардхана, Сантоша; Дастин, Майкл Л. (2008-10-01). «Иммунологические синапсы Т-клетки и дендритные клетки содержат TCR-зависимые кластеры CD28-CD80, которые рекрутируют протеинкиназу Cθ». Журнал иммунологии. 181 (7): 4852–4863. Дои:10.4049 / jimmunol.181.7.4852. ISSN  0022-1767. ЧВК  2556893. PMID  18802089.
  9. ^ Броссар, Седрик; Фейе, Винсент; Шмитт, Ален; Рандриамампита, Клотильда; Ромао, Мариз; Рапосо, Граса; Траутманн, Ален (01.06.2005). «Мультифокальная структура Т-клетки - синапс дендритных клеток». Европейский журнал иммунологии. 35 (6): 1741–1753. Дои:10.1002 / eji.200425857. ISSN  1521-4141. PMID  15909310.
  10. ^ а б c Дэвис, DM; Дастин, ML (июнь 2004 г.). «В чем важность иммунологического синапса?». Тенденции в иммунологии. 25 (6): 323–7. CiteSeerX  10.1.1.523.189. Дои:10.1016 / j.it.2004.03.007. PMID  15145322.
  11. ^ Финетти, Франческа; Балдари, Козима Т. (01.01.2013). «Компартментализация передачи сигналов с помощью везикулярного транспорта: общий строительный дизайн для иммунного синапса и первичной реснички». Иммунологические обзоры. 251 (1): 97–112. Дои:10.1111 / imr.12018. ISSN  1600-065X. PMID  23278743.
  12. ^ Финетти, Франческа; Паккани, Сильвия Росси; Рипарбелли, Мария Джованна; Джакомелло, Эмилиана; Перинетти, Джузеппе; Пазур, Грегори Дж .; Rosenbaum, Joel L .; Балдари, Козима Т. (ноябрь 2009 г.). «Внутрилагегеллярный транспорт необходим для поляризованного рециклинга комплекса TCR / CD3 в иммунный синапс». Природа клеточной биологии. 11 (11): 1332–1339. Дои:10.1038 / ncb1977. ISSN  1476-4679. ЧВК  2837911. PMID  19855387.
  13. ^ а б Се, Цзяньминь; Тато, Кристина М .; Дэвис, Марк М. (1 января 2013 г.). «Как иммунная система разговаривает сама с собой: разнообразная роль синапсов». Иммунологические обзоры. 251 (1): 65–79. Дои:10.1111 / imr.12017. ISSN  1600-065X. ЧВК  3645447. PMID  23278741.
  14. ^ Мерфи, Кеннет М. (25 июля 2011 г.). Иммунобиология Джейнвей. Группа Тейлор и Фрэнсис. ISBN  9781136665219.
  15. ^ Дженкинс, Мисти Р.; Гриффитс, Джиллиан М (2010). «Синапс и цитолитический аппарат цитотоксических Т-клеток». Текущее мнение в иммунологии. 22 (3): 308–313. Дои:10.1016 / j.coi.2010.02.008. ЧВК  4101800. PMID  20226643.
  16. ^ Дженкинс, Мисти Р .; Цун, Энди; Стинкомб, Джейн С.; Гриффитс, Джиллиан М. (2009). «Сила сигнала рецептора Т-лимфоцитов контролирует поляризацию цитотоксического оборудования для иммунологического синапса». Иммунитет. 31 (4): 621–631. Дои:10.1016 / j.immuni.2009.08.024. ЧВК  2791175. PMID  19833087.
  17. ^ а б Оранжевый, Джордан С. (сентябрь 2008 г.). «Формирование и функция литического иммунологического синапса NK-клеток». Nature Reviews Иммунология. 8 (9): 713–725. Дои:10.1038 / nri2381. ISSN  1474-1741. ЧВК  2772177. PMID  19172692.
  18. ^ Мартине, Людовик; Смит, Марк Дж. (Апрель 2015 г.). «Балансировка активации естественных клеток-киллеров через парные рецепторы». Nature Reviews Иммунология. 15 (4): 243–254. Дои:10.1038 / nri3799. ISSN  1474-1741. PMID  25743219.
  19. ^ Стоу, Дженнифер Л.; Manderson, Anthony P .; Мюррей, Рэйчел З. (2006). «SNAREing иммунитет: роль SNARE в иммунной системе». Nature Reviews Иммунология. 6 (12): 919–929. Дои:10.1038 / nri1980. PMID  17124513.
  20. ^ Дэвис Д.М., Чиу И., Фассетт М., Коэн Г.Б., Мандельбойм О., Строминджер Д.Л. (декабрь 1999 г.). "Иммунный синапс естественных клеток-киллеров человека". Proc Natl Acad Sci U S A. 96 (26): 15062–7. Дои:10.1073 / пнас.96.26.15062. ЧВК  24773. PMID  10611338.

внешняя ссылка