1

Kemokinek: kemotaxis kiváltására

specializálódott citokinek

Dr. Lajkó EszterKemotaxis Speciálkollégium

2012.03.28.

2

A kemotaxis kiváltására specializálódott ligandok

1. Szolubilis bakteriális termékek (fMLP)

2. Plazma eredetű anyagok – komplement fehérjék

3. Arachidonsav metabolizmus – lipoxigenáz útvonal (leukotrién, eikonazoid)

4. Kemokinek: kemotaxist indukáló citokinek

3

Kemokinek 3D szerkezete

4

CXC kemokinek = α kemokinek

Platelet faktor 4

Epitheliális neutrophil aktiváló

Granulocita chemotaktikus protein 2

Granulocita chemotaktikus protein

Neutrofil aktiváló peptid 2

Monokinindukált gamma-interferon

Interferon indukált protein-10

Stroma sejt eredetű factor 1 α/βStomal cell-derived factor 1 α/β

ELR: Gln-Leu-Arg szekvencia megléte

ELR szekvencia hiánya

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

Kemokin dimerizáció, oligomerizáció

CCL2

CXCL8

Heterodimer képzés!!!Homodimer 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 képességCCL4

CXCL12

CXCL8

● Szerepe van sejtfelszini gradiens kialakításában

● Sejttípus-függő a GAG mintázat – más kemokinek kötődnek hozzájuk

● Dimerképződés irányába tolja el az egyensúlyt

9

Haptotaxis

kemokin

glükózaminoglikán

Endotél sejt

fehérvérsejtek

10

Glükózaminoglikán-kötő képesség, mint terápiás

támadáspontMinőségi / mennyiségi változások megfigyelhetőek a GAG expresszióban különböző kórképek esetén

Gyulladásgátló (asztma, gyulladásos bélbetegségek)

Heparin:

1. Megvédi a kemokineket a lebomlástól

2. Tároló funkció

3. Befolyásolja a kemokinek hozzáférhetőségét

4. Kemokin – GAG interakciót gátolja

11

Kemokinek osztályozása

• Időlegesen termelődnek (gyulladáskor)

• proinflammatorikus citokinek hatására termelődnek

• Immunfolyamatokban vesznek részt

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

Kemokin szekréció

13

Makrofág

Endotél sejt

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

MMP-9 tartalmú granulumok

IL-8 receptor = CXCR1

IL-8 (1-77)

17

CXC kemokinek = α kemokinek

ELR (Glu-Leu-Arg) szekvencia megléte

ELR szekvencia hiánya

Neutrofil kemotaxis Limfocita, NK sejt kemotaxis

Célsejtek

18

Célsejtek - CC kemokinekMCP Monocita, NK sejt,

dendritikus sejt

CCL28 / MEC T és B sejt, eozinofil

CCL5 / RANTES T sejt, eozinofil, bazofil granulociták

CCL 11 / Eotaxin Eozinofil granulociták

19

Célsejtek - C kemokinekXCL-1 / Limfotaktin α /

SMC-1 α T sejt prekurzorXCL-2 / Limfotaktin β / SMC-1 β

Célsejtek – CX3C kemokinek

CX3CL-1 / fraktalkin T sejt, monocita, neutrofil granulocita

20

Genetika

Kromoszómán való elhelyezkedés

Klaszterekbe szerveződő gének Mini klaszterekbe szerveződő,vagy magányos 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

Kemokin receptor

• kb. 20 „jeltovábbító” receptor• 3 scavenger receptor (jelátvitel nincs)

Ligandkötés specificitásáért

DRY motívum

Gα

Gγ

Gβ

22

N terminális

N hurok

30s hurok

Szignál-továbbítás

Receptor kötés

Receptor kötés

Kemokin – receptor interakció

23

Receptor – kemokin interakció

Cellular and Molecular Immunology 1999

ReceptorCXCR-1

Kemokin: IL-8

NH2-

HO

OC

-

foszforiláció G-protein

GAG

24

Redundancia: több kemokin – egy receptor

Pleiotrópia:egy kemokin – több receptor

Kemokin receptorok

25

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

Jelátvitel

α βγ

αi βγ

RasPIP2 PIP3PI3

K

CRAC

Akt/PKB

Rac

WaspArp 2/3

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

DARC

CCR5

G protein trimer

CCL5 = RANTES

Ca2+ kis G fehérjék

Kemotaxis

31

Kemokinek fő funkciói

Leukocita kemotaxis Leukocita degranuláció

Integrin aktiváció a leukocita-endotél interakció során

Angiogenezis, angiosztázis

32

limfocita

szelektin

adressin

integrin(inaktív)

Endotél sejt

kemokin receptor

integrin(aktív)

kemokin

Ig domain tartalmazóadhéziós molekula

Extravazáció

33

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 kemokin receptor

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