Role NLR v regulaci interferonové signalizace typu I, obraně hostitele a toleranci vůči zánětu, část 2

2.6. NLRP11

Nejnovějším přírůstkem do seznamu proteinů NLRP s regulačními účinky na signalizaci IFN typu I je NLRP11. Jeho gen se nachází v genovém shluku společně s NLRP8 a NLRP13 a leží antiparalelně vedle známého regulátoru IFN odpovědí typu I NLRP4. Proto se spekulovalo, že NLRP11 může sdílet funkční podobnosti s NLRP4. NLRP11 byl skutečně nedávno identifikován jako negativní regulátor odpovědi IFN typu I. Ukázalo se, že nadměrná exprese NLRP11 inhibuje odpovědi IFN- indukované SeV a poly(I:C) v buňkách THP-1 [170,171]. Qin a kol. navrhli vazbu NLRP11 na signálosom spřažený s MAVS a následnou destabilizaci adaptorového proteinu TRAF6 jako regulačního mechanismu [171], nicméně jsme ukázali, že NLRP11 také inhibuje TBK1-indukované IFN odpovědi typu I, argumentujíc pro alternativní mechanismus, působící po aktivaci TRAF6 [170]. Stále víme málo o fyziologické úloze NLRP11 a zdá se, že homolog NLRP11 u myší chybí [209]. Vysoká exprese NLRP11 v B buňkách [170] by mohla naznačovat roli NLRP11 v B buněčných tropických virových infekcích.

Regulátory odezvy na interferon (IFN) typu I (IRF) jsou klíčovou třídou cytokinů zapojených do různých biologických procesů včetně imunitních reakcí. Vztah mezi IRF a imunitou je úzký.

Členové rodiny IRF zahrnují 10 proteinů včetně IRF1 až IRF10, které hrají důležitou roli v imunitní odpovědi. IRF1, IRF3 a IRF7 hrají důležitou roli při virové infekci, apoptóze, tumorigenezi a buněčné proliferaci. IRF3 a IRF7 mohou aktivovat transkripci IFN typu I během virové infekce, podporovat proliferaci a diferenciaci imunitních buněk a zlepšovat odolnost těla vůči patogenům. Kromě toho IRF1 a další IRF také hrají důležitou roli v aktivaci a regulaci T buněk, imunitní atenuaci a autoimunitních onemocněních.

Studie ukázaly, že v nepřítomnosti členů rodiny IRF bude ovlivněna odolnost těla vůči patogenům a snadno se objeví problémy, jako je infekce a nádory. Kromě toho některé IRF také souvisí s výskytem a rozvojem autoimunitních onemocnění. Výzkum vztahu IRF a imunity proto pomůže odhalit mechanismus imunitní odpovědi organismů a poskytne nové nápady a metody léčby onemocnění. Z tohoto pohledu musíme zlepšit imunitu. Cistanche dokáže výrazně zlepšit imunitu. Cistanche má také antivirové a protirakovinné účinky, které mohou posílit schopnost imunitního systému bojovat a zlepšit obranyschopnost organismu.

Klikněte na zdravotní přínosy cistanche

2.7. NLRP12

NLRP12 je další regulační protein NLR s mnoha funkcemi v bakteriálních, parazitárních a virových imunitních odpovědích. Může tvořit inflammasom [210], který se aktivuje po infekci bakteriemi, jako je Yersinia pestis [211] nebo prvoky, jako je Plasmodium [212]. Naproti tomu snížené hladiny NLRP12 korelují s vyššími hladinami IL-1 v modelu obezity s vysokým obsahem tuků [213] a Silveira et al. pozorovali zvýšenou produkci IL-1 a kaspázovou-1 aktivitu u myší BMDM infikovaných Brucella abortus u zvířat Nlrp12−/− [214]. Kromě své role v signalizaci zánětu má NLRP12 protizánětlivé funkce v různých drahách. Inhibuje signalizaci MAPK a negativně reguluje kanonickou i nekanonickou dráhu NF-κB [214–217]. U lidí je význam NLRP12 jako protizánětlivého regulátoru podtržen pozorováním, že vzácné mutace v NLRP12 způsobují familiární studený auto-zánětlivý syndrom (FCAS) [218].

Bylo navrženo, aby NLRP12 fungoval jako myeloidní kontrolní bod pro indukci IFN RNA viry. V reakci na infekci VSV nebo na RIG-I agonistu 50ppp-dsRNA a krátkou poly(I:C) vede nedostatek NLRP12 u lidských a myších DC ke zvýšené produkci IFN- a jemu příbuzných cytokinů, včetně TNF [173]. In vivo myši Nlrp12−/− vykazují zvýšenou odpověď IFN a TNF typu I na infekci VSV, což má za následek nižší virovou zátěž a rychlejší zotavení [173]. Mechanicky NLRP12 zeslabuje imunitní signalizaci zprostředkovanou RIG-I podporou degradace RIG-I zprostředkované RNF{12}}. Dále zvyšuje K63-vázanou ubikvitinaci RIG-I pomocí TRIM25, čímž brání její aktivaci [173]. Exprese většiny NLR je upregulována po mikrobiální infekci. Naproti tomu exprese NLRP12 je během infekce VSV downregulována, což umožňuje silnou odpověď IFN [173]. Snížená exprese po mikrobiálních stimulech byla také prokázána u inhibičního proteinu NLRC3 [186].

Stručně řečeno, dominantní inhibiční účinek NLRP12 na indukci IFN typu I je pravděpodobně zprostředkován interferencí se signalizací RIG-I. To je v souladu s inhibiční funkcí NLRP12 na NOD2, která působí synergicky s MAVS a TBK1 [174] (viz také kapitola o signalizaci NOD2).

2.8. NLRP14

Funkce NLRP14 ve vrozené imunitě není dosud dobře prostudována. NLRP14 je exprimován ve varlatech a vaječnících [219,220] a jeho nedostatek způsobuje reprodukční selhání u samců a samic myší [220]. Mutace v genu NLRP14 jsou také spojeny s neplodností u mužů [219]. Mechanicky se ukázalo, že NLRP14 chrání HSPA2, varlata-specifický člen HSP70 důležitý pro diferenciaci zárodečných buněk a spermatogenezi, před proteazomem zprostředkovanou degradací rekrutováním ko-chaperonu BAG2 [221].

Nevhodné snímání cytosolových nukleových kyselin může vést k autoimunitním reakcím. Inhibice snímání nukleových kyselin je zvláště důležitá během oplodnění, kdy je DNA spermie přítomna v cytoplazmě oocytu. Získáváním dat o sekvenování RNA a výběrem kandidátních genů specificky exprimovaných v zárodečných buňkách a downregulovaných po oplodnění, Abe et al. identifikovali NLRP14 jako domnělý regulátor snímání nukleové kyseliny [175]. U oocytů vede injekce siRNA zacílené na NLRP14 k přerušenému oplodnění a časnému vývoji embrya [222]. Abe a kol. mohl ukázat, že transdukce buněk HEK293T pomocí NLRP14 významně snížila aktivaci promotoru zprostředkovanou ISRE a NF-KB v kontextu STING, TRIF, TBK1 a IRF3, ale ne IRF7 [175].
CRISPR/Cas9 indukovaný KO NLRP14 v buňkách HEK293T stabilně exprimujících knockdown STING a siRNA v primárních lidských bronchiálních epiteliálních buňkách (HBEC) vedl ke zvýšenému snímání DNA a RNA, jakož i ke zvýšené sekreci IFN typu I a antivirové imunitě. Mechanicky se NLRP14 zaměřuje na TBK1 pro ubikvitinaci a degradaci. Proto NLRP14 také zhoršuje signalizaci indukovanou RIG-I a MAVS. Ve smyčce negativní zpětné vazby zprostředkovávají adaptorové molekuly STING a MAVS proteasomální degradaci NLRP14, což může být důležité pro obnovení snímání nukleové kyseliny po oplodnění [175].

Celkově tato zjištění naznačují, že NLRP14 hraje důležitou roli ve spermatogenezi a negativní kontrole snímání cytosolické DNA v oocytech během oplodnění, i když to druhé je založeno na jediné studii a čeká na ověření v jiných systémech.

3. Synergický účinek NLR na reakce IFN typu I při snímání nukleových kyselin a bakterií

3.1. NOD1

NOD1 je zakládajícím členem rodiny NLR [108,223] a působí jako cytosolový senzor konzervované složky bakteriální buněčné stěny - D-glutamyl-meso-diaminopimelové kyseliny (iE-DAP) nalezené v gramnegativních a některých grampozitivních bakteriích [ 106,110]. Je široce exprimován v různých typech buněk [108], kde je lokalizován na membránách, zejména plazmatických membránách [224–226]. Kromě snímání bakterií byl NOD1 také navržen jako senzor malé aktivity GTPázy a poruchy F-aktinu způsobené bakteriálními infekcemi [227–229]. NOD1 indukuje NF-κB signalizaci prostřednictvím aktivace své serin/threonin-proteinkinázy 2 (RIPK2) interagující s adaptorovým proteinovým receptorem [230] a je důležitý pro bakteriální clearance také interferencí s autofagií [226].

Léčba IFN- a poly(I:C) může zvýšit expresi NOD1 v několika typech buněk, včetně nervových progenitorových buněk dospělých myší [123]. V důsledku toho je hladina transkriptu NOD1 indukována infekcí HCV [231], norovirem [232] a lidským cytomegalovirem (HCMV) [124].

NOD1 je typicky připojen k aktivaci NF-κB prostřednictvím RIPK2, může však také aktivovat expresi genu IFN-, jak ukazují testy genových reportérů využívající stimulaci teplem usmrcenou Legionella pneumophila [125]. In vivo vede léčba myší NOD1 ligandem FK156 k vysokým hladinám sérového IFN-, což nebylo pozorovatelné u Nod1-deficientních myší [126,127]. Během infekce Helicobacter pylori přispívá NOD1 k epiteliální indukci IFN typu I. V tomto procesu může aktivace NOD1 pomocí iE-DAP vést k interakci RIPK2 s TRAF3, což následně aktivuje jak TBK1, tak IKKε [126]. V buňkách tlustého střeva HT29 vede stimulace iE-DAP k jaderné translokaci IRF7 a IRF9, ale ne IRF3. Exprese a jaderná translokace komplexu ISGF3 může být indukována pomocí NOD1 [126,127]. Tri-DAP stimulace fibroblastů lidské předkožky má ochranný účinek proti HCMV, ale ne HSV-1 infekci.

Předběžná léčba Tri-DAP zvyšuje odpověď IFN a potlačuje replikaci HCMV, zatímco knockdown NOD1 vede ke snížení odpovědi IFN- [124]. Indukce IFN- NOD1 závisí na RIPK2, protože knockdown RIPK2 neuděluje ochranné účinky exprese IFN- indukované Tri-DAP během infekce HCMV. Mezitím mutace CARD NOD1 (E56K) je dostatečná k tomu, aby otupila sekreci IFN typu I narušením interakce s RIPK2 [124]. Je zajímavé, že tvorba komplexu mezi NOD1 a dsRNA mohla být demonstrována pomocí ko-precipitačních experimentů [231]. Zatímco NOD1 může interagovat s MDA5 a TRAF3 v savčích buňkách, rybí NOD1 může přímo nebo nepřímo vázat virovou RNA [233]. Protože jsou však složky bakteriální buněčné stěny široce přítomny v povrchové vodě [234], je dobře představitelné, že tento účinek může také záviset na aktivaci NOD1 zprostředkované PGN.

Souhrnně tato data ukazují, že NOD1 je spojen s IFN odpověďmi typu I; molekulární detaily této dráhy však zůstávají nepolapitelné. Zejména zbývá zjistit, jaké typy buněk mohou indukovat odpovědi IFN typu I závislé na NOD1-. Například v lidských myeloidních THP1 buňkách NOD1-ligand nedokáže indukovat produkci IFN-indukovaného cytokinu IP10 [126]. Navíc u eozinofilů nevede aktivace NOD1 ani NOD2 k indukci IFN- [128]. Výše diskutovaná zjištění ukazují, že účinky NOD1 na odpověď IFN typu I jsou spouštěny bakteriální aktivací PGN, což naznačuje, že NOD1 je důležitým faktorem pro propojení bakteriálního a virového rozpoznávání. Po virové infekci může mít indukce RIPK2-závislé signalizace NOD1 fyziologický význam pro vyšší letalitu a morbiditu spojenou se sekundární bakteriální infekcí [232].

3.2. NOD2

Člen rodiny NLR NOD2, který je blízce příbuzný s NOD1 [235], je cytosolový senzor pro složku bakteriální buněčné stěny muramyl dipeptid (MDP) [107,111]. Na rozdíl od široce exprimovaného NOD1 je exprese NOD2 více omezena na konkrétní typy buněk [236–238]. NOD2 aktivuje NF-κB dráhu prostřednictvím RIPK2 [235,239] a může vyvolat xenofágii náborem autofagického proteinu ATG16L1 po bakteriální expozici [226]. Mutace v LRR doméně NOD2 jsou silně spojeny s Crohnovou chorobou (CD) [111,236,240,241]. Kromě toho je NOD2 spojen s Blauovým syndromem [242] a atopickou dermatitidou [243]. Pokud jde o NOD1, indukce IFN typu I pomocí NOD2 vyžaduje RIPK2 [129]. Na rozdíl od jeho klasicky přiřazené role jako bakteriálního senzoru Sabbah a spolupracovníci popsali alternativní funkci pro NOD2 jako senzor pro virovou ssRNA. Mechanicky NOD2 signalizuje prostřednictvím MAVS k indukci aktivace IRF3 a následné sekreci IFN typu I [130]. Nezávisle byla také potvrzena aktivace osy NOD2–RIPK2 virovou RNA [244]. Navíc NOD2 přispívá k omezení HCMV prostřednictvím indukce interferonů typu I [131]. Kromě aktivace viry může NOD2 také zesílit reakce IFN typu I na bakteriální stimulaci. Zde vede snímání produktů bakteriální lysozomální degradace pomocí NOD2 k signální kaskádě, která indukuje transkripci IFN typu I pomocí IRF5 [129,132–134] v synergii s jinými signálními cestami PRR [245].

Zatímco samotná stimulace MDP nevede k aktivaci reportérového genu IFN-závislé na NOD{0}}, virem slintavky a kulhavky indukovaná transkripce IFN- a ISG15 je redukována knockdownem NOD2 zprostředkovaným siRNA [135], což naznačuje synergický efekt. To bylo také dokumentováno v tlustém střevě myší, kde NOD2 řídí odpověď IFN typu I, která podněcuje rezistenci vůči mikrobiální kolonizaci. Tento proces je pak včas regulován NLRP12, který se zaměřuje na degradaci NOD2. [174]. Zdá se však, že úloha NOD2 při indukci IFN-odpovědí na bakteriální patogeny závisí na bakteriálním druhu, jelikož IFN-odpovědi nebyly u Nod2−/− myší po stimulaci Streptococcus pneumoniae a L. monocytogenes narušeny [246,247].

Zatímco prospěšná role NOD2 byla hlášena během infekce IAV, byla pozorována pouze po dalších stimulacích s MDP [248]. To svědčí pro synergický účinek MDP-indukované NOD2 signalizace a virového snímání. V souladu s tím knockout MAVS ruší tento pozitivní účinek, což ukazuje na závislost na signalizaci RIG-I [248]. Knockdown buď NOD2 nebo MAVS také ruší účinky léčby leukotrienem B4 na infekci IAV u myší [249]. Zda se NOD2-indukovaná aktivace RIPK2 liší mezi MDP snímáním nebo vazbou virové ssRNA, zbývá objasnit.

Na rozdíl od navrhované pozitivní role NOD2 v antivirové obraně, negativní přeslech mezi RIG-I a NOD2 předpokládali Morosky et al. Ukázali interakci nadměrně exprimovaného RIG-I a NOD2. Zatímco RIG-I inhibuje aktivaci NF-κB indukovanou NOD2-, byl pozorován na dávce závislý negativní vliv NOD2 na aktivitu promotoru IFN-indukovanou RIG-I [136]. To bylo také prokázáno u zebrafish RIG-I a NOD2 [250]. Základní mechanismy této vzájemné negativní regulace zůstávají nejasné, ale mohou záviset na expresi některého buněčně specifického adaptorového proteinu. Polyubikvitinace K63- TRAF6 byla skutečně negativně regulována MDP-indukovanou expresí IRF4 v buňkách derivovaných z monocytů [251–253].

NOD2 byl dlouho považován za obecný bakteriální senzor. Nedávno se ukázalo, že NOD2 také přispívá k detekci virů. Zbývá plně stanovit, zda je účinek NOD2 na indukci IFN odpovědí přímý nebo nepřímý, aktivací NF-KB dráhy a interakcí s RIG-I. Nedávné pokroky však naznačují, že účinky jsou spíše synergické a alespoň částečně indukované aktivací NOD2 bakteriálním PGN. To pěkně ilustruje důvěrnou souhru mezi bakteriálním a virovým snímáním a má důležité důsledky pro infekční onemocnění a auto-zánětlivé poruchy.

3.3. NLRC4

NLRC4 může také tvořit zánět, i když je atypický, protože neobsahuje PYD. Snímání bakteriálních aktivátorů flagellin [254–256] a tyčinkového proteinu sekrečních systémů typu 3 [112] inflammasomem NLRC4 neprovádí samotný protein. Místo toho se spoléhá na rodinu proteinů NAIP. Exprese NAIP je regulována faktorem 8 regulovaným IFN (IRF8), který je přímo regulován signalizací IFN typu I [257,258]. V souladu s tím ztráta Irf8 snižuje expresi aktivity zánětu Nlrc4 a Nlrc4 u myších BMDM [258]. Funkce zánětu NLRC4 tedy může být ovlivněna IFN typu I, i když autoři zjistili, že Irf8 reguluje expresi Naip nezávisle na signalizaci IFN [258].

U myší byl Naip5 původně identifikován jako marker citlivosti na Legionella pneumophila. Citlivost na infekci Legionella je napodobena delecí Irf1 a Irf8. Elegantní genetické studie odhalily silnou genetickou interakci mezi Irf8 a Nlrc4, což naznačuje, že samotný inflammasom NLRC4 by mohl indukovat odpovědi IFN typu I prostřednictvím Irf8 [150]. V souladu s výše diskutovanou funkcí NOD1 a NOD2 při propojování bakteriálního snímání s antivirovými reakcemi v DC vede aktivace NLRC4 bakteriálním flagelinem a následná sekrece IL-22 a IL-1 k lepší kontrole rotavirové infekce [259].

3.4. NLRP6

NLRP6 tvoří inflammasom zapojený do snímání grampozitivních bakteriálních patogenů a virů. Po aktivaci může modulovat vrozenou a adaptivní imunitu spuštěním produkce IL-1 a IL{3}} [260]. Pokud jde o vazbu na odpovědi IFN typu I, bylo prokázáno, že exprese NLRP6 může být upregulována signalizací IFN indukovanou kyselinou lipoteichoovou z L. monocytogenes, která také slouží jako aktivátor zánětu NLRP6 [167].

Wang a kol. ukázali, že NLRP6 přispívá ke kontrole infekce virem encefalomyokarditidy (EMCV) a noroviru [168]. Funkčně NLRP6 interaguje s RNA-helikázou Dhx15 za vzniku senzoru pro virovou dsRNA, který následně rekrutuje MAVS pro indukci antivirových odpovědí IFN typu I a III [168]. Bude zajímavé objasnit, zda má Dhx15 specificitu pro konkrétní virové RNA. Naproti tomu stimulace LPS vede k dočasně zvýšené transkripci IFN typu I u myší s knock-outem NLRP6 [261].

V současnosti je zapotřebí více práce k objasnění fyziologické role NLRP6 v IFN odpovědích typu I. Vytvoření komplexu NLR s helikázou DEAD-box jako senzorem pro ribonukleové kyseliny však může být společným tématem, protože Nlrp9b také používá DEAD-box protein Dhx9 jako senzor pro dvouvláknovou RNA [169], a bylo prokázáno, že snímání virové a bakteriální RNA pomocí DHX33 zvyšuje tvorbu zánětu NLRP3 [262] (viz níže).

3.5. NLRP9

NLRP9 je vysoce exprimován v reprodukčním systému [205], kde může tvořit zánětlivý nádor [263,264]. Zatímco u lidí je přítomen pouze jeden gen NLRP9, existují duplikace tohoto genu, což vede ke třem paralogům (Nlrp9a, Nlrp9b a Nlrp9c) u hlodavců [209]. Myší protein Nlrp9b je exprimován ve střevních epiteliálních buňkách a přispívá k omezení rotavirové infekce indukcí pyroptotické buněčné smrti. To je zprostředkováno tvorbou komplexu s Dhx9, RNA-helikázou, která rozpoznává krátkou dsRNA a zprostředkovává tvorbu zánětu náborem ASC [169]. Tato funkce však není sdílena ostatními paralogy Nlrp9 u myší. Zbývá tedy zjistit, jak lidský NLRP9 přispívá k IFN odpovědím typu I.

4. IFN typu I Moduluje kvalitu reakce NLR na infekci

NLRP3

NLRP3 je jedním z nejlépe charakterizovaných proteinů NLR. Je cytosolický, NLR tvořící inflammasom [265,266]. Sestavení inflammasomu NLRP3 probíhá v perinukleárním centrosomu, mikrotubuly-organizujícím centru (MTOC) buňky [267]. Před sestavením inflammasomu NLRP3 je vyžadován krok aktivace. Předpokládá se, že tento primární krok funguje prostřednictvím různých mechanismů. Exprese NLRP3 je upregulována na NF-κB-dependentním způsobem signalizací TLR a posttranslačními modifikacemi, protože deubikvitinace a fosforylace také hrají roli v kroku primingu [268–270].

Kromě klasického primování exprese NLRP3 mechanismy závislými na NF-KB bylo navrženo, že exprese NLRP3 je také regulována IFN typu I. Knockdown sekrece IFN- skutečně snižuje transkripci a aktivitu NLRP3 [160], zatímco IFN typu I indukovaný patogeny spouští aktivaci nekanonické inflammasomové dráhy prostřednictvím up-regulace kaspázy-11 [161,162]. Naopak jiné studie uvádějí inhibici zánětu NLRP3 při signalizaci IFN typu I. Inflammasom Nlrp3 může být inhibován IFN typu I dvěma způsoby. Za prvé, in vitro léčba IFN- vede ke snížení aktivace kaspázy{16}} a snížení hladin pro-IL-1 i IL-1. IFN typu I i typu II indukují expresi IFN gama indukovatelného proteinu 16 (IFI16), který je negativním regulátorem zánětu NLRP3 [271]. Za druhé, IFN- vede ke zvýšené sekreci IL-10, což zase snižuje hladiny pro-IL-1 [272]. U myší bylo hlášeno, že inhibice Nlrp3-spojeného inflamasomu pomocí IFN- je závislá na NO, pravděpodobně zprostředkována thiolnitrosylací NLRP3 [273].

Pokud jde o funkci v antivirových odpovědích, Nlrp3 chrání myši proti některým RNA virům (IAV a lidský rhinovirus) prostřednictvím regulace kaspázy-1 [274–276]. Jako aktivační mechanismus byla navržena aktivace NLRP3 virovými proteiny tvořícími póry (viroporiny), jako je protein IVA M2 nebo koronavirový viroporin 3a [275,277,278]. NLRP3 může dále působit jako senzor dsRNA [276]. V těchto procesech se MAVS podílí na ubikvitinaci ASC vedoucí ke zvýšené aktivitě zánětu NLRP3 jeho náborem do mitochondrií [279,280].

5. Nemoci zprostředkované NLR se připojují k rozšiřujícímu se spektru interferonopatií

Obecný termín „interferonopatie typu I“ byl konceptualizován na základě klinických důkazů biologických podobností mezi chorobným chováním několika autozánětlivých stavů s konstitutivní upregulací produkce IFN typu I, včetně Aicardi-Goutièresova syndromu [281,282]. Neschopnost správně indukovat nebo udržovat IFN odpovědi typu I na infekce nebo poškození tkáně jde ruku v ruce se zvýšenou patogenitou a morbiditou infekčních a autozánětlivých onemocnění [283,284]. To se odráží ve skutečnosti, že mnoho virů si vyvinulo únikové mechanismy zaměřené na antivirové odpovědi IFN. IFN typu I si našly cestu do kliniky a používají se jako léky k boji proti virové infekci.

K léčbě infekcí virem hepatitidy B a hepatitidy C byl IFN- používán ve spojení s antivirovou terapií a jsou experimentálně testovány na jiná virová onemocnění [285,286]. Pokrok ve vývoji léků a léčebných režimech pro virovou hepatitidu však vedl k nahrazení použití IFN specifičtějšími antivirovými režimy s menším počtem vedlejších účinků [287]. Přes malý příspěvek adaptivní imunity se ukázalo, že rozsah interferonopatií je širší, než se dříve myslelo. Nástup sekvenování exomů odhalil, že mutace v genech kódujících několik složek antivirové odpovědi IFN mohou také způsobit interferonopatie. Studium molekulárních ovladačů tohoto onemocnění pomohlo identifikovat cytosolický systém snímání nukleových kyselin. Překročení IFN odpovědi typu I je pro hostitele vysoce škodlivé a může buď zhoršit nemocnost po virové infekci, nebo dokonce vést ke snížené toleranci tkáně vůči poškození způsobenému viry [288,289].

Je proto klíčové, aby reakce IFN typu I byly přesně regulovány a mohly být ve vhodnou dobu sníženy. Zda bude odpověď IFN typu I prospěšná nebo škodlivá v mnoha případech závisí na načasování a intenzitě, stejně jako na správné kontrole a redukci ve vhodnou dobu. Navíc, vzhledem k jejich působení na adaptivní imunitní systém, se beta IFN používají k léčbě autoimunitního onemocnění roztroušená skleróza (MS) [290].

Několik výše diskutovaných proteinů NLR bylo identifikováno jako faktory, které se buď účastní nebo řídí takové patologie. Jak je podrobně popsáno výše, v několika studiích byl prokázán negativní regulační účinek IFN- na tvorbu a aktivaci zánětu NLRP3. Proto bylo navrženo zapojení NLRP3 inflamasomu do IFN-terapie pacientů s RS [272,291]. U primárních lidských monocytů po léčbě IFN- je snížena jak NLRP3-indukovaná IL{9}} sekrece, tak aktivace kaspázy{10}} [272].

U myší bylo ukázáno, že experimentální model autoimunitní encefalomyelitidy (EAE), modelující RS, mechanismus účinné léčby IFN-, je udělován prostřednictvím IFN-receptorem zprostředkované indukce Socs1, která dále zeslabuje aktivaci Rac1 a snižuje produkci radikálů. formy kyslíku (ROS). To má zase za následek inhibici zánětu NLRP3. Tato skupina také uvedla, že terapie IFN není účinná, když je EAE indukována 3-nezávisle na NLRP [292]. Asociace NLR s auto-zánětlivými onemocněními je také případ dysregulace inflamasomu NLRC4 u syndromu aktivace makrofágů, onemocnění, které je charakterizováno vysoce aberantními hladinami IL-18 a IFN- [293]. NLR-zprostředkovaná kontrola reakcí IFN typu I se tedy vztahuje také na adaptivní rameno imunitního systému. Mutace NLRP12 jsou spojeny s FCAS, který je charakterizován intermitentními epizodami horečky a serózního zánětu [218]. Myši Nlrp12-/- jsou vysoce citlivé na kolitidu a kolorektální karcinom spojený s kolitidou [215,294], zatímco jsou odolné vůči salmonelóze [216]. Normand a kol. odhalili novou funkci NLRP12 jako blokátoru monocytárních kontrolních bodů pro signalizaci NOD2 [174].

Mohli by ukázat, že NLRP12 interaguje s NOD2 a podporuje K48--spojenou polyubikvitinaci a degradaci NOD2 v reakci na MDP. To vede k následné inhibici kanonické dráhy NF-κB a potlačuje aktivitu signální dráhy JAK/STAT. FCAS způsobující mutaci NLRP12 R284X nedokáže inhibovat NOD2-závislou aktivaci NF-κB a TBK1. Myši Nlrp12−/− vykazovaly významnou nadměrnou expresi ISG ve slepém střevě včetně IFN-indukovaného proteinu 44 (IFI44), IFN-indukovaného proteinu s tetratrikopeptidovými repeticemi 2 (IFIT2), apolipoproteinu L9 a také 20 -50 -oligoadenylátsyntetázy 2 (OAS2 ) a reprezentované zvýšenou aktivací STAT1 ve slepém střevě, což by mohlo ovlivnit perzistenci některých střevních virů, jako jsou endemické noroviry [174].

Kromě toho je celosvětově přítomna vzácná genetická varianta genu kódujícího NLRP14-, která uděluje sníženou supresi aktivity TBK1 s frekvencí asi 1,7 procenta [175]. Nefyziologicky vysoké hladiny IFN typu I narušují tvorbu semenotvorných tubulů, což vede ke ztrátě zárodečných buněk [295] a intraperitoneální injekce IFN- vede ke snížení spermatogeneze [296]. V souladu s těmito pozorováními byly u neplodných mužů naměřeny vysoké hladiny IFN- [297], což naráží na výše diskutovanou funkci NLR při kontrole odpovědí IFN v reprodukčním systému.

6. Závěry

Funkční a dobře vyvážená odpověď IFN typu I je základem mnoha imunologických procesů. Selhání buď indukovat, udržovat nebo správně kontrolovat reakce IFN typu I má za následek zhoršenou kontrolu infekce a imunopatologie na extrémních koncích a poruchy v reakcích IFN typu I jsou spojeny s dysregulovanou imunitní rovnováhou ve vrozené a adaptivní větvi.

Členové rodiny proteinů NLR se nedávno objevili jako regulátory odpovědí IFN typu I a mohou negativně i pozitivně přispívat k výsledkům signalizace (obrázek 2, tabulka 1). Kromě toho mohou některé NLR působit jako přímé nebo nepřímé senzory virů nebo mohou indukovat signalizaci IFN typu I směrem k infekčním problémům. Tvorba komplexu s helikázami DEAD-box se tak objevuje jako obecný mechanismus pro nepřímé snímání virových nukleových kyselin, jehož příkladem jsou Nlrp9b a NLRP6. Zbývá zjistit, zda a které helikázy DEAD-boxu mohou také odpovídat za snímání virové RNA buď NOD2, NLRC4 nebo NLRP12.

Výše diskutované příklady ukazují, že výše uvedené NLR zásadně přispívají k propojení bakteriálního snímání a antivirové imunity. To je třeba vzít v úvahu nejen v souvislosti s bakteriální infekcí, ale také to platí pro toleranci vůči virové složce mikrobioty. Role IFN typu I jako negativních regulátorů produkce IL-1, která je zprostředkována záněty obsahujícími NLR, je stále evidentnější [272,291,298,299]. Kromě toho je známo, že interferony typu I mohou indukovat protizánětlivé cytokiny (jako je IL-10), a tak mohou potlačit expresi prozánětlivých cytokinů a chemokinů a také antimikrobiálních peptidů, a tím přispět k kvalita antibakteriálních odpovědí [300]. Role NLR se v tomto kontextu teprve objevuje a bude zajímavé se jí v budoucí práci věnovat podrobněji.

Molekulární detaily funkce většiny NLR při negativní regulaci odpovědí IFN typu I nejsou dosud plně definovány. Ze současných pokroků však vyplývají alespoň dva obecné mechanismy funkcí NLR v signalizaci IFN typu I (i) Bránění interakce signálních adaptérů (jako jsou TRAF a MAVS) fyzickou interakcí s NLR a (ii) aktivace E 3-ligázy NLR, což vede k proteazomální degradaci klíčových složek IFN signalizace (jako je TBK1). Pro tuto degradaci by autofagie mohla být dalším centrálním unášecím centrem [301], kterým by se měla zabývat budoucí práce.

Budoucí studie pomohou získat více znalostí o základních mechanismech toho, jak NLR působí v odpovědích IFN typu I, a povedou k lepšímu pochopení role NLR u infekčních a autozánětlivých onemocnění. Z dlouhodobého hlediska to pomůže definovat nové cíle pro lepší terapeutickou intervenci. U posledně jmenovaného se spojení mezi bakteriální aktivací NLR a antivirovými reakcemi zdá být slibnou cestou při zvažování cílové intervence střevního mikrobiomu.

Příspěvky autora:

Konceptualizace, IK, NM, MC a TAK; psaní — originální návrhy, IK, TW, NM; psaní – recenze a úpravy, IK, NM, MC a TAK Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasili s ní.

Financování:

Ioannis Kienes uznává podporu od Landesgraduiertenförderung Bádenska-Württemberska.

Střet zájmů:

Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.

Reference

1. Negishi, H.; Taniguchi, T.; Yanai, H. Interferonová (Ifn) třída cytokinů a rodina transkripčních faktorů regulačního faktoru Ifn (Irf). Studený jarní Harb. Perspektiva. 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. Nomenklatura lidského interferonu Genesa. J. Interferon Cytokine Res. 1996, 16, 179–180. [CrossRef] [PubMed]

4. Fleur, L.; David, W.; Nardelli, B.; Careva, T.; Mather, D.; Feng, P.; Semenuk, M.; Taylor, K.; Buergin, M.; Činčila, D.; a kol. Interferon-K, nový interferon typu I exprimovaný v lidských keratinocytech. 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 zprostředkovávají antivirovou ochranu prostřednictvím odlišného komplexu cytokinových receptorů třídy II. Nat. Immunol. 2003, 4, 69–77. [CrossRef]

6. Prokunina-Olsson, L.; Muchmore, B.; Tang, W.; Pfeiffer, RM; Park, H.; Dickensheets, H.; Hergott, D.; Porter-Gill, P.; Mumy, A.; Kohaar, I.; a kol. Varianta upstream od Ifnl3 (Il28b) vytvářející nový interferonový gen Ifnl4 je spojena se zhoršenou clearance viru hepatitidy C. Nat. Genet. 2013, 45, 164–171. [CrossRef]

7. Uzé, G.; Lutfalla, G.; Gresser, I. Genetický přenos funkčního lidského interferonového alfa receptoru do myších buněk: klonování a exprese jeho cDNA. Cell 1990, 60, 225–234. [CrossRef]

8. Novick, D.; Cohen, B.; Rubinstein, M. Lidský interferonový alfa/beta receptor: Charakterizace a molekulární klonování. Cell 1994, 77, 391–400. [CrossRef]

9. Domanski, P.; Witte, M.; Kellum, M.; Rubinstein, M.; Hackett, R.; Pitha, P.; Colamonici, NEBO Klonování a exprese dlouhé formy beta podjednotky interferonového alfa beta receptoru, která je nezbytná pro signalizaci. J. Biol. Chem. 1995, 270, 21606–21611. [CrossRef]

10. Cohen, B.; Novick, D.; Barák, S.; Rubinstein, M. Ligand-induced Association of the Type I Interferon Receptor Components. Mol. Buňka. 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.; a kol. Proteinová tyrosinkináza Jak1 doplňuje defekty v transdukci interferonu-alfa/beta a -gama signálu. Příroda 1993, 366, 129–135. [CrossRef]

12. Velazquez, L.; Fellous, M.; Stark, GR; Pellegrini, S. Proteinová tyrosinkináza v signální dráze interferonu alfa/beta. Cell 1992, 70, 313–322. [CrossRef]

13. Domanski, P.; Fish, E.; Nadeau, OW; Witte, M.; Platanias, LC; Yan, H.; Krolewski, J.; Pitha, P.; Colamonici, NEBO Oblast beta podjednotky interferonového alfa receptoru odlišná od rámečku 1 interaguje s Jak1 a je dostatečná k aktivaci dráhy Jak-Stat a vyvolání antivirového stavu. 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 Fosforylovaný interferon-alfa receptor 1 podjednotka (Ifnar1) působí jako dokovací místo pro latentní formu proteinu 113 kda Stat2. EMBO J. 1996, 15, 1064–1074. [CrossRef] [PubMed]

15. Schindler, C.; Shuai, K.; Prezioso, VR; Darnell, JE, Jr. Interferon-dependentní tyrosinová fosforylace latentního cytoplazmatického transkripčního faktoru. Science 1992, 257, 809–813. [CrossRef] [PubMed]

16. Darnell, JE, Jr.; Kerr, IM; Stark, GR Jak-Stat Dráhy a transkripční aktivace v reakci na Ifns a další extracelulární signální proteiny. Věda 1994, 264, 1415–1421. [CrossRef] [PubMed]

17. Fu, XY Transkripční faktor s doménami Sh2 a Sh3 je přímo aktivován tyrosinkinázou cytoplazmatického proteinu (S) indukovanou interferonem alfa. Cell 1992, 70, 323–335. [CrossRef]

18. Schindler, C.; Fu, XY; Improta, T.; Aebersold, R.; Darnell, JE, Jr. Proteiny transkripčního faktoru Isgf-3: Jeden gen kóduje proteiny 91-a 84-Kda Isgf-3, které jsou aktivovány interferonem alfa. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 1992, 89, 7836–7839. [CrossRef]

19. Ehret, BG; Reichenbach, P.; Schindler, U.; Horváth, CM; Fritz, S.; Nabholz, M.; Bucher, P. DNA vazebná specificita různých statových proteinů. Srovnání in vitro specifičnosti s přirozenými cílovými místy. J. Biol. Chem. 2001, 276, 6675–6688. [CrossRef]

20. Decker, T.; Lew, DJ; Mirkovitch, J.; Darnell, JE, Jr. Cytoplazmatická aktivace Gaf, Ifn-Gamma-regulovaný DNA-vazebný faktor. EMBO J. 1991, 10, 927–932. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com