Šlafēni var iemidzināt vīrusus 1. daļa

Anotācija:

Schlafen gēnu saime kodē olbaltumvielas, kas iesaistītas dažādos bioloģiskos uzdevumos, tostarp šūnu proliferācijā, diferenciācijā un T-šūnu attīstībā. Sākotnēji šlafēni tika atklāti pelēm, un tie tika pētīti saistībā ar vēža bioloģiju, kā arī to lomu šūnu aizsardzībā vīrusu infekcijas laikā. Šī proteīnu saime nodrošina pretvīrusu barjeras, tieši un netieši iedarbojoties uz vīrusu infekciju. Šlafēni var kavēt vīrusu replikāciju gan ar RNS, gan ar DNS genomiem. Šajā pārskatā mēs apkopojam šūnu funkcijas un jaunās attiecības starp Schlafens un iedzimto imunitāti. Mēs arī apspriežam šīs jaunās proteīnu ģimenes funkcijas un atšķirības kā saimnieka ierobežošanas faktorus pret vīrusu infekciju. Turpmāki pētījumi par Schlafen proteīna funkciju sniegs ieskatu mehānismos, kas veicina iekšējo un iedzimto saimnieka imunitāti.

Gēnu ģimenes kodi ir cieši saistīti ar imunitāti. Vairākas gēnu ģimenes kodē proteīnus un molekulas, kas pārstāv specifiskas imūnās šūnas, kas cieši sadarbojas, lai koordinētu un aktivizētu imūnās atbildes.

Viena no svarīgākajām gēnu ģimenēm ir imūnglobulīnu saime, kas pazīstama arī kā imūnglobulīnu superģimene. Šī saime kodē virkni imūnglobulīna molekulu, tostarp IgG, IgM, IgA, IgE un IgD. Šīs imūnglobulīna molekulas var saistīt svešus antigēnus un aktivizēt specifiskas imūnās atbildes. Turklāt imūnglobulīnu saimes pārstāvji var arī aktivizēt un regulēt imūno šūnu darbību, saistoties ar receptoriem uz imūno šūnu virsmas.

Vēl viena svarīga gēnu saime ir cilvēka leikocītu antigēnu (HLA) saime, kas pazīstama arī kā histokompatibilitātes komplekss. Šī saime kodē cilvēka leikocītu antigēnus, kas atrodas galvenajos cilvēka audos un var atpazīt un saistīt svešus antigēnus un parādīt tos imūnsistēmas T šūnām, tādējādi izraisot šūnu imūnreakciju.

Turklāt ir daudzas citas gēnu ģimenes, kas kodē ar imunitāti saistītus proteīnus, piemēram, kemokīnu ģimene, nitrītu sintāzes ģimene utt.

Tāpēc gēnu saimes kodētie proteīni ir ļoti svarīgi imūnās atbildes regulēšanai un imunitātes uzlabošanai. Dažu gēnu mutācijas vai variācijas var izraisīt patoloģisku imūnsistēmas darbību, izraisot tādas slimības kā autoimūnas slimības, imūndeficīta slimības un infekcijas slimības. Tāpēc gēnu ģimenes kodēšanas un imunitātes saistību izpētei ir liela nozīme šo slimību profilaksē un ārstēšanā. Tāpēc īpaša uzmanība jāpievērš mūsu imunitātes uzlabošanai. Cistanche var uzlabot imunitāti, un gaļā esošie polisaharīdi var regulēt cilvēka imūnsistēmas imūnreakciju, uzlabot imūnsistēmu stresa spēju un pastiprināt imūno šūnu baktericīdo iedarbību.

Noklikšķiniet uz cistanche deserticola papildinājuma

Atslēgvārdi:

Schlafen; SLFN; iedzimta imunitāte; vīruss; ierobežojuma faktors; imūnsistēmas izvairīšanās.

1. Ievads

1998. gadā peļu aizkrūts dziedzera attīstības pētījumos pirmo reizi tika ziņots par Schlafen (SLFN cilvēkiem; Slfn pelēm) gēns. Pirmie atklātie Šlafēni bija peles gēni Slfn1–4. Ja Slfn1 tiek ekspresēts ektopiski NIH-3T3 fibroblastos, tas izraisa G0/G1 šūnu cikla apstāšanos; šis novērojums noveda pie termina "schlafen" radīšanas no vācu vārda, kas nozīmē "gulēt" [1].

Vēlāk veiktie pētījumi atklāja, ka šlafēni spēlē lomu dažādās šūnu funkcijās, tostarp antiproliferācijā un šūnu diferenciācijā [2–7], vēža šūnu migrācijā, proliferācijā un invāzijas novēršanā [8–11], vēža šūnu sensibilizēšanā pret DNS bojājumiem. zāles [12–17] un vīrusu replikācijas kavēšana [18–24]. Tā kā pēdējos gados ir paplašinājušies pētījumi par Schlafen ģimeni, ir panākts būtisks progress, lai izprastu, kā šīs ģimenes proteīniem ir atšķirīgas funkcijas. Lieliski jaunākie pārskata raksti ir aprakstījuši to nozīmi vēža bioloģijas jomā [25].

Schlafen proteīniem ir arī loma vīrusu un saimnieka imūnsistēmas kontrolē. Šeit mēs aplūkojam Schlafen ģimenes locekļu funkcionālās līdzības un atšķirības attiecībā uz viņu lomu virusoloģisko un imunoloģisko pazīmju regulēšanā. Šie nesenie atklājumi iedvesmo turpmākos pētniecības virzienus šajā topošajā proteīnu saimē.

2. Schlafen ģimenes locekļi un olbaltumvielu sastāvs

Schlafen gēnu ģimenes locekļi ir ļoti homologi daudzām zīdītāju sugām. Deviņi Schlafen proteīni tiek ekspresēti pelēm no 11. hromosomas, un seši ir atrasti cilvēkiem no 17. hromosomas (1. attēls) [3,26]. Lai gan Slfn līdzīgais 1 (Slfn1L) ir izteikts peles 4. hromosomā, pastāv viedoklis, ka tas netiek uzskatīts par 'bona file Schlafen ģimenes locekli, jo ir ārkārtīgi zema līdzība ar Slfn gēniem [26, 27]. Turklāt tiek uzskatīts, ka Slfn6 un Slfn7 ir sekvences, kas iegūtas no Slfn3 vai Slfn4 izoformām vai citiem peles paralogiem [1, 27].

Schlafen locekļi iedalās trīs atšķirīgās grupās, katrai no tām ir savs unikāls īpašību un funkciju kopums (1. attēls). I grupai ir atšķirīgs ar AAA ATPāzi saistīts domēns, kas satur kopīgu Slfn-box reģionu, kas tiek saukts par Šlāfena kodola domēnu, un ir kopīgs ar pārējām divām grupām [2, 28–31]. Schlafen kodola domēns ir pakava formas un satur cinka pirkstu motīvus, kas ir ļoti konservēti visos Schlafen ģimenes proteīnos.

II un III grupa satur papildu linkera domēnu pēc Šlafena kodola domēna, kurā ir SWADL motīvs, ko nosaka aminoskābju secības modelis SW-(A/S)-(V/G/L)-D-(L/I/). V) ar nezināmu funkciju [3,29]. Tikai III grupas proteīniem ir paplašināts karboksilgrupas (C) terminālais domēns, kas atbilst DNS/RNS helikāžu I virsģimenei [2]. Šlafenas pamatdomēnā trūkst Walker motīva. Walker A un B ir strukturālie motīvi nukleotīdu saistīšanai, un tie tika atklāti AAA ATPāžu saimē [32].

Tā kā nav Walker motīvu, Schlafen proteīniem I un II grupā var trūkt ATPāzes aktivitātes. Dažu III grupas Schlafen locekļu domājamajiem DNS/RNS helikāzes domēniem ir AAA domēni ar Volkera motīviem, kas, šķiet, ir fermentatīvi funkcionāli [18,33,34]. Tie ir nepilnīgi peles un cilvēka Schlafen 14, kam ir tikai Walker B motīvs [31]. Turklāt dažu III grupas šlafēnu C-termināla paplašinājumam ir kodola lokalizācijas signāls (NLS) un tam var būt kodolfunkcijas (1. attēls) [20,24,25]

Izņemot pīļknābi, monotrēmu, Šlafenu dzimta ir sastopama praktiski visiem zīdītājiem. Schlafen gēniem līdzīgas sekvences tika atklātas abiniekos Xenopus laevis un zivju sugās Callorhincuys milii, bet ne nevienā citā organismā, kas nav zīdītājs. Interesanti, ka Schlafens līdzīgas sekvences ir atrastas, veicot ortopoksvīrusu (OPV), piemēram, vaccinia, variola (bakas) un govju baku vīrusu, genomu bioinformātisko analīzi [1]. Turpmākā kamieļu baku vīrusa (CMLV) sekvencēšana identificēja citu Šlafenam līdzīgu proteīnu, ko sauc par 176R. Šis proteīns sastāv no 502 aminoskābēm, un tam ir C-gala secība, kas ir salīdzināma ar peļu šlafēnu Šlafena kodola domēnu. Daži no šiem vīrusu Schlafen (v-Slfn) gēniem saglabā visu atvērto lasīšanas rāmi (ORF).

Kamēr v-Slfn ORF ir neskarts kamieļu baku, pērtiķu baku, govs baku, peļu baku un taterabaku vīrusu genomos, proteīnu ekspresija ir ierobežota citos OPV, piemēram, vakcinācijas vīrusā (VACV), ORF fragmentācijas dēļ [1,26 ,35]. Tika konstatēts, ka v-Slfn sekvences ir līdzīgas peļu un žurku I grupas Schlafen sekvencēm, taču tām trūkst C-termināla domēna. Tas nozīmē, ka, lai gan OPV cilmes vīruss varēja būt ieguvis neskartu Schlafen no grauzējiem, ORF tika sadrumstalots laika gaitā iegūto mutāciju dēļ [26, 27].

3. Šlafēnu regulētā ekspresija imūnsistēmā

Ir atklāts, ka Schlafen ģimenes locekļus inducē vairāki stimuli, tostarp CpG-DNS [36], LPS [36–38] un patogēni, piemēram, Brucella, Listeria [39] un rinovīruss [37]. I tipa IFN un IFN receptori ir saistīti ar Schlafen gēnu indukciju, kas nozīmē, ka šlafēni ir IFN stimulēti gēni (ISG). 2010. gadā pirmo reizi tika ziņots, ka IFN ietekmē Schlafen gēnu ģimenes locekļu ekspresiju [40]. Šajā pētījumā sniegtie dati atklāj, ka I tipa IFN ir spēcīgs daudzu peļu Schlafen ģimenes locekļu induktors, tostarp I grupas (Slfn1 un Slfn2), II grupas (Slfn3) un III grupas (Slfn5 un Slfn8) locekļi. IFN aktivētie Stat proteīni un p38 MAP kināze interferona izraisītās ekspresijas regulēšanā darbojās atšķirīgi [41].

Stat1 dzēšanas gadījumā peles embriju fibroblastos no IFN atkarīgā visu Schlafen gēnu ekspresija tika samazināta salīdzinājumā ar vecāku šūnām, sākot no daļējas Slfn3 samazināšanās līdz kopējiem Slfn1, 2, 5 un 8 transkripcijas defektiem. Interesanti, ka Slfn5 ekspresija bija pilnībā neatkarīgi no Stat3, bet tas tika palielināts Stat3 nokautajās šūnās. P38 MAPK aktivizēto signalizācijas kaskāžu funkcija ir nepieciešama pilnīgai ISG transkripcijas aktivizēšanai. Tomēr, lai gan p38 MAPK ir nepieciešams no IFN atkarīgai Schlafen gēnu ekspresijai I un II grupā, interesanti, ka III grupas gēna ekspresija nav atkarīga no p38 MAPK.

Ja nebija p38 MAPK, no IFN atkarīgā Slfn1, Slfn2 un mazākā mērā Slfn3 mRNS ekspresija tika nomākta. No otras puses, III grupas Schlafen gēnus SLFN5 un SLFN8 inducēja IFN no p38 MAPK neatkarīgā veidā [41]. Proti, ne Stat3, ne p38 MAPK nebija nepieciešami Slfn5 indukcijai, norādot, ka šajā procesā ir iesaistīti alternatīvi regulējošie mehānismi.

ISG indukcijai ar I tipa IFN ir nepieciešama interferona stimulētu atbildes elementu (ISRE) klātbūtne ISG promotora reģionā, kas nodrošina transkripcijas aktivāciju, saistoties ar ISGF3 transkripcijas faktoru, kas ir fosforilētu STAT1/STAT2 heterodimēru komplekss, un IRF9 [42]. Šlafēnu inducējamība ar IFN vai IFN stimuliem bija zemāka nekā MxA, tradicionālajam ISG [37].

Transkripcijas faktoru saistīšanās vietu analīze, izmantojot programmu MatInspector [43], parādīja, ka MxA ir sešas ISRE vietas, savukārt lielākajai daļai cilvēka Schlafen gēnu ir tikai viena kanoniskā ISRE [37]. Lai gan Schlafen ģimene pieder klasisko ISG grupai, ko regulē STAT komplekss, daži Schlafen tiek izteikti, izmantojot nekanoniskus IFN ceļus vai nenoteiktus mehānismus. Ievērojams šlafēnu līmenis tiek ekspresēts dažādās šūnās, tostarp primārajos fibroblastos un vēža šūnās, ja nav IFN aktivācijas [18, 20, 44].

Šlafena ekspresijas jutība pret IFN atšķiras atkarībā no šūnu veida. Piemēram, SLFN5 ekspresija tiek nomākta ļaundabīgā melanomā, salīdzinot ar normāliem melanocītiem. No otras puses, IFN stimulācija ievērojami palielināja SLFN5 ekspresiju, bet SLFN11, SLFN12 un SLFN13 neietekmēja [40]. Turpretim IFN stimulanti, piemēram, poli I: C un 50 pppdsRNS, nedaudz, bet ne būtiski, palielināja Slfn5 ekspresiju peles makrofāgu RAW 264.7 šūnās, turpretim Slfn14 ekspresija tika ievērojami palielināta [19].

Slfn2 gēna 50 -blaku apgabalā ir atrasta viena iespējamās NF-κB saistīšanās vietas kopija un divas AP-1 saistošo sekvenču kopijas. Ir pierādīts, ka makrofāgu CpG-DNS un LPS apstrādei nepieciešama NF-κB un AP1 funkcionāla mijiedarbība promotora elementā [36]. Slfn4 promotora reģiona skenēšana ar JASPAR (jaspar.cgb.ki.se) atklāja AP1 un PU klātbūtni. 1 saistīšanās secību, kā arī divas IFN atbildes elementu STAT1 un IRF1 saistošo secību kopijas [38].

Turklāt promotorā pastāv arī Gli1 saistīšanās vieta. Gli1, Hedgehog signalizācijas efektors, ir nepieciešams Slfn4 promotora aktivizēšanai, kas nozīmē, ka Slfn4 loma ir kritiska makrofāgu parādīšanā, kas ekspresē IL1 vai TNF [45]. Vēža šūnās bieži notiek gēnu ekspresijas epiģenētiskā inhibīcija, izmantojot CpG promotora salas hipermetilāciju [46]. Vairāki pētījumi ir ziņojuši par SLFN11 gēna promotora hipermetilāciju [14,46–49]. SLFN11 klusēšana ar promotora CpG salas hipermetilāciju ir saistīta ar lielāku rezistenci pret platīna savienojumiem vēža ķīmijterapijai [14]. CpG promotora salas hipermetilēšana inaktivē SLFN11 gēna ekspresiju.

Šo metilēšanu katalizē divas galvenās DNS metiltransferāzes, DNMT1 un DNMT3B [14]. Fakts, ka DNMT3B ekspresija monocītos ir ļoti zema vai tik tikko nosakāma [50], var nozīmēt, ka paaugstināts SLFN11 ekspresijas līmenis monocītos ir saistīts ar hipermetilāciju. No germinālā centra B šūnu diferenciācijas pētījumiem ir arī zināms, ka histona modifikatori, piemēram, EZH2 un HDAC, regulē SLFN11 epiģenētisko ekspresiju [48].

Turklāt ir pierādīts, ka SLFN11 ekspresijai un B šūnu līnijai raksturīgajam represoram PAX5 ir gandrīz ideāla apgrieztā korelācija [48]. Potenciāla PAX5 saistīšanās vieta (GCGTGAC) pastāv SLFN11 promotora reģionā, kas liecina, ka PAX5 var būt viens no SLFN11 represoriem B šūnās.

Schlafen locekļi tiek ekspresēti dažādās timocītu attīstības un perifēro T-šūnu aktivācijas fāzēs pelēm. Slfn1 un Slfn2 ir krasi paaugstināti, pārejot no CD4 un CD8 dubultpozitīvām uz vienu pozitīvu nobriešanas stadijām. Tomēr pēc T šūnu aktivācijas abu gēnu ekspresijas līmenis samazinās [1, 2, 51]. Slfn3 ir ļoti izteikts vienreiz pozitīvās T šūnās visā timocītu attīstības laikā. Slfn3 tiek ekspresēts arī augstākā līmenī dabiskajās CD4 plus CD25 plus regulējošajās T šūnās nekā CD4 plus CD25− šūnās. Slfn3 ekspresija palielinās CD4 plus CD25- T šūnās pēc aktivācijas, bet samazinās CD4 plus CD25 plus T šūnās pēc aktivācijas ar anti-CD3/CD28 stimulāciju. TGF-stimulācija arī samazina Slfn3 ekspresiju CD4 plus T šūnu apakškopā, kas liecina, ka Slfn3 var būt jauns T šūnu aktivācijas marķieris [52]. Slfn4 tiek atklāts agri un samazināts timocītu attīstības laikā, parādot pretēju parādību Slfn1 [1, 2].

Slfn4 mRNS līmenis tiek regulēts makrofāgu aktivācijas laikā, savukārt diferenciācijas laikā tie tiek pazemināti. Mielopoēzi traucē konstitutīvā Slfn4 ekspresija mieloīdajā līnijā, kas nozīmē, ka Slfn4 gēna ekspresijas pazemināšana makrofāgu diferenciācijas laikā ir kritiska, un Slfn4 var darboties kā šīs līnijas modulators [38]. Atšķirībā no citām grupām, Slfn5, 8, 9 un 10 III grupā timocītu attīstības laikā kvantitatīvi nemainās. Tomēr T šūnu aktivācijas laikā Slfn5 un Slfn8 ekspresija ievērojami pazeminājās, savukārt Slfn9 ekspresija palielinājās un Slfn10 ekspresija palika relatīvi nemainīga [2]. Tā kā SLFN14 T šūnās tiek ekspresēts ārkārtīgi zemā līmenī, maz ticams, ka tas būs saistīts ar T šūnu likteni [37].

Cilvēka Schlafen ģimene ir saistīta arī ar imūno šūnu proliferāciju un T-šūnu nobriešanu. Izņemot SLFN14, visi cilvēka Schlafen proteīni tiek dabiski ekspresēti monocītos, no monocītiem iegūtās dendritiskajās šūnās (moDC) un T šūnās [37]. SLFN5 ekspresijas līmenis T šūnās un SLFN11 ekspresijas līmenis monocītos un moDC ir ievērojami augsts. SLFN5 un SLFN11 izteiksme nedaudz mainās visā modC diferenciācijā.

SLFN12L un SLFN13 ekspresija miera stāvoklī esošajos monocītos ir salīdzinoši neliela, bet šķiet, ka tā ir paaugstināta diferenciācijas laikā modC, turpretim SLFN12 ekspresija ir ievērojami samazināta [37]. Tādējādi katra Schlafen ģimenes proteīna pazemināšana un regulēšana var atspoguļot atšķirīgas prasības šiem proteīniem moDC funkcijā.

Interesanti, ka Schlafen ģimenē pastāv regulējošs atgriezeniskās saites mehānisms transkripcijas kontrolei [53]. Slfn3 zudums ar izsitumu samazina Slfn4, Slfn8 un Slfn9 ekspresiju ileālās gļotādās, vienlaikus palielinot Slfn1 un Slfn5. Turklāt Slfn3 deficīts samazina Slfn4 ekspresiju un palielina Slfn8 un Slfn9 ekspresiju aizkrūts dziedzerī un liesā, kur imūnās šūnas nobriest un/vai vairojas [53]. Visu Šlafenu ģimenes locekļu promotoros ir apgabali Kruppelam līdzīgā faktora-6 (KLF6) transkripcijas faktora saistīšanai.
Tiek prognozēts, ka ar NFAT saistītie faktori ING4, ZNF333 un KLF4 saistās arī ar lielāko daļu Schlafen promotoru. Šiem KLF saimes transkripcijas faktoriem ir atšķirīga loma kuņģa-zarnu trakta šūnu diferenciācijā un proliferācijā, un tiem ir dažādi ekspresijas modeļi [54]. Tas liek domāt, ka KLF un Schlafen ģimeņu locekļiem var būt atgriezeniskās saites cilpas, kas dažādos veidos darbojas kā kuņģa-zarnu trakta un imūno šūnu likteņa regulatori [53].

4. Šlāfēna mutantu imūndeficīts

Ir novērots, ka Elektra mutants ir peles Slfn2 homozigota mutācija un nodrošina neaizsargātību pret vīrusu un baktēriju infekcijām [55]. Peļu mirstības līmenis pēc peļu citomegalovīrusa (MCMV) infekcijas bija ievērojami augsts, salīdzinot ar savvaļas tipa kontroles pelēm [55]. Pelēm ar Elektra fenotipu CD8 plus un CD4 plus T limfocīti nespēj paplašināties. Salīdzinot ar savvaļas tipa šūnām, šīm šūnām bija augstāks apoptozes ātrums.

Tiek uzskatīts, ka, reaģējot uz T šūnu aktivācijas signāliem, šī mutācija izraisa apoptozi [9]. Elektra pelēm arī bija ievērojami zemāks T šūnu līmenis, reaģējot uz infekciju ar limfocītu horiomeningīta vīrusu. Elektra T šūnas, līdzīgas nesen aktivizētajām T šūnām, nespēj uzturēt šūnu klusumu un nonāk postmitotiskā fāzē. T šūnas zaudē savu proliferācijas potenciālu un mirst, reaģējot uz proliferācijas/aktivācijas signāliem, kā rezultātā samazinās T šūnu populācijas Elektra mutantu pelēm [9].

Ir ziņots par pacientu ar lielu heterozigotu SLFN11, SLFN12 un SLFN13 gēnu zudumu 17. hromosomā [56]. Tika atklāts, ka šim pacientam ir būtiskas novirzes T-šūnu proliferācijā un šūnu cikla regulēšanā. Interesanti, ka pacientam bija augšstilba augšstilba Merkeles šūnu karcinoma, sava veida karcinoma, kas saistīta ar vīrusu infekciju, un tika uzskatīts, ka viņš ir uzņēmīgs pret vēzi, jo viņam tika diagnosticēta T šūnu limfoma.

Pacienta asinīs un plazmā bija ievērojams Epšteina-Barra vīruss un Torque teno vīrusa DNS, kas liecina, ka pacients bija neaizsargāts pret vīrusu infekcijām. Pacientam bija normāls CD4 plus /CD8 plus imūno šūnu sadalījums un tipisks naivu un atmiņas šūnu sadalījums, bet bija novirze no T šūnu proliferācijas un pārmērīga T šūnu nāve [56].

SLFN14 mutācijas ir saistītas ar makrotrombocitopēniju un pārmērīgu asiņošanu [57–61]. Turklāt pacientiem ar šīm mutācijām ir samazināta trombocītu funkcija [61]. Šai SLFN14 mutācijai ir sugai raksturīgs fenotips ar trombocītu anomālijām cilvēkiem un smagu mikrocītu eritrocitozi pelēm [62].

Tādējādi SLFN14 var būt būtisks spēlētājs zīdītāju hematopoēzē, un tam var būt nozīme, nosakot trombocītu un eritroīdo ciltsrakstu noteiktās sugās. Turklāt tagad ir zināms, ka trombocītiem ir nozīme dažādās iedzimtās un adaptīvās imunoloģiskās reakcijās, kas pārsniedz klasisko trombocītu koncepciju kā tikai hemostatiskos un trombolītiskos līdzekļus [63]. Tāpēc var pierādīt, ka SLFN14 ir dziļi iesaistīts imunoloģiskajā kontrolē, izmantojot trombocītu veidošanos un funkciju regulēšanu.

For more information:1950477648nn@gamil.com