A Schlafenek elaltathatják a vírusokat 1. rész

Absztrakt:

A Schlafen géncsalád olyan fehérjéket kódol, amelyek különböző biológiai feladatokban vesznek részt, beleértve a sejtproliferációt, a differenciálódást és a T-sejtek fejlődését. A schlafeneket eredetileg egerekben fedezték fel, és a rákbiológia összefüggésében, valamint a vírusfertőzés során a sejtek védelmében játszott szerepüket tanulmányozták. Ez a fehérjecsalád vírusellenes gátakat biztosít a vírusfertőzés közvetlen és közvetett hatásai révén. A schlafenek gátolhatják a vírusok replikációját mind RNS, mind DNS genommal. Ebben az áttekintésben összefoglaljuk a sejtfunkciókat, valamint a Schlafenek és a veleszületett immunitás között kialakuló kapcsolatot. Megvitatjuk a feltörekvő fehérjecsalád funkcióit és különbségeit is, mint gazdaszervezet restrikciós faktorokat a vírusfertőzés ellen. A Schlafen fehérje funkciójával kapcsolatos további kutatások betekintést nyújtanak azokba a mechanizmusokba, amelyek hozzájárulnak a gazdaszervezet belső és veleszületett immunitásához.

A géncsalád kódjai szorosan kapcsolódnak az immunitáshoz. Több géncsalád olyan specifikus immunsejteket képviselő fehérjéket és molekulákat kódol, amelyek szorosan együttműködnek az immunválaszok koordinálásában és aktiválásában.

Az egyik legfontosabb géncsalád az immunglobulin család, más néven immunglobulin szupercsalád. Ez a család egy sor immunglobulin molekulát kódol, beleértve az IgG-t, IgM-et, IgA-t, IgE-t és IgD-t. Ezek az immunglobulin molekulák képesek megkötni az idegen antigéneket, és aktiválni specifikus immunválaszokat. Emellett az immunglobulincsalád tagjai az immunsejtek felszínén lévő receptorokhoz kötődve aktiválhatják és szabályozhatják az immunsejtek aktivitását is.

Egy másik fontos géncsalád a humán leukocita antigén (HLA) család, más néven hisztokompatibilitási komplex. Ez a család humán leukocita antigéneket kódol, amelyek jelen vannak a főbb emberi szövetekben, és képesek felismerni és megkötni az idegen antigéneket, és megjeleníteni azokat az immunrendszer T-sejtjein, ezáltal sejtes immunválaszt váltanak ki.

Ezen túlmenően sok más, az immunitással kapcsolatos fehérjéket kódoló géncsalád létezik, például a kemokin család, a nitrit-szintáz család stb.

Ezért a géncsalád által kódolt fehérjék kritikusak az immunválasz szabályozásában és az immunitás fokozásában. Egyes gének mutációi vagy variációi abnormális immunműködéshez vezethetnek, ami olyan betegségekhez vezethet, mint az autoimmun betegségek, immunhiányos betegségek és fertőző betegségek. Ezért a géncsalád kódolása és az immunitás kapcsolatának vizsgálata nagy jelentőséggel bír e betegségek megelőzése és kezelése szempontjából. Ezért fokozott figyelmet kell fordítanunk immunitásunk javítására. A Cistanche fokozhatja az immunitást, a húsban lévő poliszacharidok pedig szabályozhatják az emberi immunrendszer immunválaszát, javíthatják az immunsejtek stressz-képességét és fokozhatják az immunsejtek baktericid hatását.

Kattintson a cistanche deserticola kiegészítésre

Kulcsszavak:

Schlafen; SLFN; veleszületett immunitás; vírus; korlátozási tényező; immunelkerülés.

1. Bemutatkozás

1998-ban számoltak be először a Schlafen (SLFN emberekről; Slfn egereknél) génről az egér csecsemőmirigy fejlődésének vizsgálatában. Az első felfedezett Schlafenek az Slfn1–4 egérgének voltak. Amikor az Slfn1 ektopikusan expresszálódik NIH-3T3 fibroblasztokban, G0/G1 sejtciklus-leállást indukál; ez a megfigyelés vezetett a "schlafen" kifejezés megalkotásához a német "aludni" jelentésű szóból [1].

Későbbi kutatások azt találták, hogy a Schlafenek számos sejtfunkcióban játszanak szerepet, beleértve a proliferációt és a sejtdifferenciálódást [2–7], a rákos sejtek migrációját, proliferációját és az invázió megelőzését [8–11], a rákos sejtek érzékenyítését a DNS-károsító hatásokkal szemben. gyógyszerek [12–17] és a vírusreplikáció gátlása [18–24]. Ahogy a Schlafen családdal kapcsolatos tanulmányok bővültek az elmúlt években, jelentős előrelépés történt a család fehérjéinek eltérő funkcióinak megértésében. A közelmúltban kiváló áttekintő cikkek írták le jelentőségüket a rákbiológia területén [25].

A Schlafen fehérjék a vírusok és a gazdaszervezet immunrendszerének szabályozásában is szerepet játszanak. Itt foglalkozunk a Schlafen család tagjai közötti funkcionális hasonlóságokkal és különbségekkel a virológiai és immunológiai jellemzők szabályozásában betöltött szerepük tekintetében. Ezek a közelmúltbeli eredmények inspirálják a jövőbeli kutatási irányokat ebben a feltörekvő fehérjecsaládban.

2. A Schlafen családtagok és a fehérje összetétele

A Schlafen géncsalád tagjai nagymértékben homológok sok emlősfajban. Kilenc Schlafen-fehérjét expresszálnak egerekben a 11-es kromoszómáról, hatot pedig emberben a 17-es kromoszómáról (1. ábra) [3,26]. Annak ellenére, hogy az Slfn-szerű 1 (Slfn1L) a 4-es egérkromoszómán expresszálódik, úgy vélik, hogy az Slfn génekkel való rendkívül alacsony hasonlósága miatt nem tekinthető „bona file Schlafen családtagnak” [26,27]. Ezenkívül az Slfn6 és Slfn7 Slfn3 vagy Slfn4 izoformákból vagy más egérparalógokból származó szekvenciáknak tekinthető [1,27].

A Schlafen-tagok három különálló csoportba sorolhatók, amelyek mindegyike egyedi jellemzőkkel és funkciókkal rendelkezik (1. ábra). Az I. csoportnak van egy eltérő AAA ATPáz-asszociált doménje, amely egy közös Slfn-box régiót tartalmaz, amelyet Schlafen magdoménnek neveztek, és ez meg van osztva a másik két csoporttal [2,28–31]. A Schlafen magdomén patkó alakú, és olyan cink ujj motívumokat tartalmaz, amelyek a Schlafen család összes fehérjéjében nagymértékben konzerváltak.

A II. és III. csoport a Schlafen magdomént követő további linker domént tartalmaz, amely az SW-(A/S)-(V/G/L)-D-(L/I/) aminosavszekvencia mintázattal meghatározott SWADL motívumot hordozza. V) ismeretlen funkciójú [3,29]. Csak a III. csoportba tartozó fehérjék tartalmaznak kiterjesztett karboxil (C) terminális domént, amely megegyezik a DNS/RNS helikázok I. szupercsaládjával [2]. A Schlafen magdoménból hiányzik a Walker-motívum. A Walker A és B a nukleotidkötés szerkezeti motívumai, és az ATP-ázok AAA családjában fedezték fel [32].

A Walker-motívumok hiánya miatt az I. és II. csoportba tartozó Schlafen fehérjékből hiányozhat az ATPáz aktivitás. A III. csoportba tartozó Schlafen-tagok feltételezett DNS/RNS helikáz doménjei Walker-motívumokkal rendelkező AAA-doméneket tartalmaznak, amelyek enzimatikusan működőképesnek tűnnek [18,33,34]. Ezek hiányosak az egér és az emberi Schlafen 14 esetében, amelyek csak a Walker B motívummal rendelkeznek [31]. Ezenkívül néhány III. csoportba tartozó Schlafen C-terminális kiterjesztése rendelkezik nukleáris lokalizációs jellel (NLS), és nukleáris funkciókkal is rendelkezhet (1. ábra) [20,24,25]

A Schlafen család a kacskaringós kacsalevél kivételével gyakorlatilag minden emlősben megtalálható. A Schlafen génekhez hasonló szekvenciákat a Xenopus laevis kétéltűben és a Callorhincuys milii halfajban fedeztek fel, de egyetlen más nem emlős szervezetben sem. Érdekes módon a Schlafenekhez hasonló szekvenciákat találtak az orthopoxvírus (OPV), például vaccinia, variola (himlő) és tehénhimlő vírusok genomjainak bioinformatikai elemzésével [1]. A tevehimlővírus (CMLV) ezt követő szekvenálása egy másik Schlafen-szerű fehérjét azonosított, a 176R-t. Ez a fehérje 502 aminosavból áll, és C-terminális szekvenciája hasonló az egér Schlafen Schlafen magdoménjéhez. Néhány ilyen virális Schlafen (v-Slfn) gének egy teljes nyitott leolvasási keretet (ORF) megtartanak.

Míg a v-Slfn ORF-je sértetlen a tevehimlő, majomhimlő, tehénhimlő, egérhimlő és taterapox vírusok genomjában, addig más OPV-kben, például a vaccinia vírusban (VACV) a fehérje expressziója korlátozott az ORF fragmentációja miatt [1,26 ,35]. A v-Slfn szekvenciái hasonlónak találták az I. csoportba tartozó egér és patkány Schlafen szekvenciáit, de hiányzik a C-terminális domén. Ez azt jelenti, hogy míg az OPV progenitor vírusa rágcsálóktól ép Schlafent nyerhetett, az ORF az idők során szerzett mutációk miatt fragmentált [26,27].

3. Schlafen szabályozott expressziója az immunrendszerben

Kiderült, hogy a Schlafen család tagjait számos inger indukálja, beleértve a CpG-DNS-t [36], az LPS-t [36–38] és a patogéneket, mint például a Brucella, Listeria [39] és rhinovírus [37]. Az I. típusú IFN és IFN receptorok szerepet játszanak a Schlafen gének indukciójában, ami arra utal, hogy a Schlafenek IFN-stimulált gének (ISG-k). 2010-ben jelentették először, hogy az IFN befolyásolja a Schlafen géncsalád tagjainak expresszióját [40]. A tanulmányban bemutatott adatok azt mutatják, hogy az I-es típusú IFN számos egér Schlafen családtag hatékony indukálója, beleértve az I. csoport (Slfn1 és Slfn2), a II. csoport (Slfn3) és a III. csoport (Slfn5 és Slfn8) tagjait. Az IFN-aktivált Stat fehérjék és a p38 MAP kináz eltérő módon működtek az interferon által kiváltott expresszió szabályozásában [41].

Egér embrionális fibroblasztokban a Stat1 delécióban az összes Schlafen gén IFN-függő expressziója csökkent a szülői sejtekhez képest, az Slfn3 részleges csökkenésétől az Slfn1, 2, 5 és 8 teljes transzkripciós hibáiig. Érdekes módon az Slfn5 expressziója teljesen lecsökkent. független a Stat3-tól, de a Stat3 knockout cellákban megnövekedett. A p38 MAPK-aktivált jelátviteli kaszkádok funkciója szükséges az ISG-k teljes transzkripciós aktiválásához. Míg azonban a p38 MAPK szükséges a Schlafen gének IFN-függő expressziójához az I. és II. csoportban, érdekes módon a III. csoport génexpressziója nem függ a p38 MAPK-tól.

A p38 MAPK hiányában az Slfn1, Slfn2 és kisebb mértékben az Slfn3 IFN-függő mRNS expressziója elnyomott. A III. csoportba tartozó Schlafen géneket, az SLFN5-öt és az SLFN8-at viszont az IFN p38 MAPK-független módon indukálta [41]. Nevezetesen, sem Stat3, sem p38 MAPK nem volt szükséges az Slfn5 indukciójához, ami azt jelzi, hogy ebben a folyamatban alternatív szabályozó mechanizmusok vesznek részt.

Az ISG-k I-es típusú IFN-ekkel történő indukálásához interferon-stimulált válaszelemek (ISRE-k) jelenléte szükséges az ISG promoter régiójában, ami lehetővé teszi a transzkripciós aktivációt az ISGF3 transzkripciós faktor, a foszforilált STAT1/STAT2 heterodimerek komplexének kötődésével. és IRF9 [42]. A Schlafens indukálhatósága IFN vagy IFN ingerekkel alacsonyabb volt, mint az MxA, egy hagyományos ISG [37].

A transzkripciós faktor kötőhelyek elemzése a MatInspector programmal [43] kimutatta, hogy az MxA hat ISRE hellyel rendelkezik, míg a legtöbb humán Schlafen gén csak egy kanonikus ISRE-vel [37]. Bár a Schlafen család a STAT komplex által szabályozott klasszikus ISG-k csoportjába tartozik, néhány Schlafen a nem kanonikus IFN útvonalakon vagy meghatározatlan mechanizmusokon keresztül fejeződik ki. A Schlafenek jelentős szintje expresszálódik különféle sejtekben, beleértve a primer fibroblasztokat és a rákos sejteket, IFN-aktiváció hiányában [18, 20, 44].

A Schlafen expresszió IFN-re való érzékenysége sejttípusonként változik. Például az SLFN5 expressziója elnyomott rosszindulatú melanomában a normál melanocitákhoz képest. Az IFN stimuláció ezzel szemben szignifikánsan növelte az SLFN5 expresszióját, míg az SLFN11, SLFN12 és SLFN13 nem volt hatással [40]. Ezzel szemben az IFN-stimulánsok, mint például a poly I: C és az 50 pppdsRNS, kismértékben, de nem szignifikánsan növelték az Slfn5 expresszióját az egér makrofág RAW 264.7 sejtekben, míg az Slfn14 expressziót jelentősen megnövelték [19].

Az Slfn2 gén 50 -szegélyező régiójában egy feltételezett NF-κB kötőhely és két AP-1 kötő szekvencia másolata található. Kimutatták, hogy a makrofágok CpG-DNS és LPS kezelése megköveteli az NF-κB és az AP1 funkcionális kölcsönhatását a promoter elemen belül [36]. Az Slfn4 promoter régiójának szkennelése JASPAR-ral (jaspar.cgb.ki.se) AP1 és PU jelenlétét mutatta ki. 1 kötőszekvenciát, valamint az IFN válaszelemek STAT1 és IRF1 kötőszekvenciáinak két másolatát [38].

Ezenkívül egy Gli1 kötőhely is létezik a promoterben. A Gli1, egy Hedgehog jelátviteli effektor szükséges az Slfn4 promoter aktiválásához, ami azt jelenti, hogy az Slfn4 szerepe kritikus az IL1-et vagy TNF-et expresszáló makrofágok megjelenésében [45]. A rákos sejtekben gyakran előfordul a génexpresszió epigenetikai gátlása a CpG promoter sziget hipermetilációján keresztül [46]. Számos tanulmány számolt be az SLFN11 gén promoterének hipermetilációjáról [14,46–49]. Az SLFN11 elnémítása a promóter CpG sziget hipermetilációja által a platinavegyületekkel szembeni nagyobb rezisztenciához kapcsolódik a rák kemoterápiájában [14]. Egy CpG promoter sziget hipermetilációja inaktiválja az SLFN11 génexpressziót.

Ezt a metilációt két fő DNS-metiltranszferáz, a DNMT1 és a DNMT3B katalizálja [14]. Az a tény, hogy a DNMT3B expressziója a monocitákban nagyon alacsony, vagy alig kimutatható [50], arra utalhat, hogy az SLFN11 expressziójának emelkedett szintje monocitákban hipermetilációval függ össze. A csíraközpont B-sejt-differenciálódási tanulmányaiból az is ismert, hogy a hiszton módosítók, mint például az EZH2 és a HDAC-k szabályozzák az SLFN11 epigenetikai expresszióját [48].

Ezenkívül kimutatták, hogy az SLFN11 expressziója és a B-sejtvonal-specifikus represszor PAX5 szinte tökéletes inverz korrelációt mutat [48]. Egy potenciális PAX5 kötőhely (GCGTGAC) létezik az SLFN11 promoter régiójában, ami arra utal, hogy a PAX5 lehet az SLFN11 egyik represszora a B-sejtekben.

A Schlafen-tagok a timociták fejlődésének és a perifériás T-sejt aktiválásának különböző fázisaiban expresszálódnak egerekben. Az Slfn1 és Slfn2 drasztikusan megemelkedik a CD4 és CD8 kettős pozitív érési szakaszból az egyszeri pozitív érési szakaszba való átmenet során. Azonban mindkét gén expressziós szintje csökken a T-sejt aktiválása után [1,2,51]. Az Slfn3 erősen expresszálódik az egyszeri pozitív T-sejtekben a timociták fejlődése során. Az Slfn3 magasabb szinten expresszálódik a természetes CD4 plusz CD25 plusz szabályozó T-sejtekben, mint a CD4 plusz CD25- sejtekben. Az Slfn3 expresszió fokozódik a CD4 plusz CD25- T-sejtekben az aktiváláskor, de csökkent a CD4 plusz CD25 plusz T-sejtekben az anti-CD3/CD28 stimulációval történő aktiválást követően. A TGF-stimuláció szintén csökkenti az Slfn3 expresszióját a CD4 plusz T-sejt alcsoportban, ami arra utal, hogy az Slfn3 a T-sejt aktiváció új markere lehet [52]. Az Slfn4 korán kimutatható, és a timociták fejlődése során lecsökken, ami az Slfn1-hez képest ellentétes jelenséget mutat [1,2].

Az Slfn4 mRNS szintje a makrofágok aktiválása során felfelé, míg a differenciálódás során lefelé szabályozódik. A mielopoézist megzavarja a konstitutív Slfn4 expresszió a mieloid vonalban, ami arra utal, hogy az Slfn4 gén expressziójának leszabályozása a makrofágok differenciálódása során kritikus jelentőségű, és az Slfn4 ennek a vonalnak a modulátoraként működhet [38]. A többi csoporttól eltérően a III. csoportban az Slfn5, 8, 9 és 10 nem változik mennyiségileg a timociták fejlődése során. A T-sejt aktiváció során azonban az Slfn5 és az Slfn8 expressziója jelentősen lecsökkent, míg az Slfn9 expresszió nőtt, és az Slfn10 expressziója viszonylag állandó maradt [2]. Mivel az SLFN14 rendkívül alacsony szinten expresszálódik a T-sejtekben, nem valószínű, hogy összefüggésbe hozható a T-sejtek sorsával [37].

A humán Schlafen család az immunsejtek proliferációjával és a T-sejtek érésével is összefügg. Az SLFN14 kivételével minden humán Schlafen fehérje natív módon expresszálódik monocitákban, monocita eredetű dendritikus sejtekben (moDC-k) és T-sejtekben [37]. Az SLFN5 expressziós szintje a T-sejtekben és az SLFN11 expressziós szintje a monocitákban és a moDC-kben figyelemreméltóan magas. Az SLFN5 és SLFN11 expressziója enyhén változik a moDC differenciálódás során.

Az SLFN12L és SLFN13 expressziója nyugalmi monocitákban viszonylag szerény, de úgy tűnik, hogy a moDC-kké való differenciálódás során emelkedik, míg az SLFN12 expressziója jelentősen csökken [37]. Így a Schlafen család egyes fehérjéinek le- és felszabályozása külön követelményeket jelenthet ezekkel a fehérjékkel szemben a moDC funkcióban.

Érdekes módon úgy tűnik, hogy a Schlafen családon belül létezik egy szabályozási visszacsatolási mechanizmus a transzkripció szabályozására [53]. Az Slfn3 knockout általi elvesztése csökkenti az Slfn4, Slfn8 és Slfn9 expresszióját az ileus nyálkahártyájában, miközben növeli az Slfn1 és Slfn5 expressziót. Ezenkívül az Slfn3 hiány csökkenti az Slfn4 expressziót és növeli az Slfn8 és Slfn9 expressziót a csecsemőmirigyben és a lépben, ahol az immunsejtek érnek és/vagy szaporodnak [53]. A Schlafen család összes tagjának promoterei tartalmaznak régiókat a Kruppel-szerű faktor-6 (KLF6) transzkripciós faktor megkötésére.
Az NFAT-hoz kapcsolódó faktorok, az ING4, a ZNF333 és a KLF4, szintén a legtöbb Schlafen promoterhez kötődnek. Ezek a KLF családból származó transzkripciós faktorok különböző szerepet játszanak a gasztrointesztinális sejtek differenciálódásában és proliferációjában, és eltérő expressziós mintázattal rendelkeznek [54]. Ez arra utal, hogy a KLF és a Schlafen család tagjainak visszacsatolási hurkjai lehetnek, amelyek különböző módon szabályozzák a gyomor-bélrendszeri és az immunsejtek sorsát [53].

4. Schlafen mutánsok immunhiánya

Megfigyelték, hogy az Elektra mutáns az egér Slfn2 homozigóta mutációja, és sebezhetővé teszi a vírusos és bakteriális fertőzéseket [55]. Az egerek mortalitási aránya egér citomegalovírus (MCMV) fertőzés után szignifikánsan magas volt a vad típusú kontroll egerekhez képest [55]. Az Elektra fenotípusú egerekben a CD8 plusz és a CD4 plusz T limfociták nem terjednek ki. A vad típusú sejtekhez képest ezekben a sejtekben magasabb volt az apoptózis aránya.

A T-sejt aktivációs jelekre adott válaszként ez a mutáció apoptózist okoz [9]. Az Elektra egerek szintén szignifikánsan alacsonyabb T-sejteket mutattak a limfocitás choriomeningitis vírussal való fertőzésre adott válaszként. Az Elektra T-sejtek, hasonlóan a közelmúltban aktivált T-sejtekhez, nem tartják fenn a sejtnyugalmat, és posztmitózisos fázisba lépnek. A T-sejtek elveszítik proliferációs potenciáljukat és elpusztulnak a proliferációs/aktivációs jelekre válaszul, ami csökkenti a T-sejt-populációkat az Elektra mutáns egerekben [9].

Beszámoltak olyan betegről, akinek a 17. kromoszómán az SLFN11, SLFN12 és SLFN13 gének heterozigóta nagymértékű elvesztése volt [56]. Ennél a páciensnél jelentős eltéréseket fedeztek fel a T-sejt-proliferációban és a sejtciklus szabályozásában. Érdekes módon a páciensnek felső combi Merkel-sejtes karcinómája volt, egyfajta vírusfertőzéssel összefüggő karcinóma, és fogékonynak tekintették a rákra, mivel T-sejtes limfómával diagnosztizálták.

A páciens vérében és plazmájában jelentős mennyiségű Epstein-Barr vírus és Torque teno vírus DNS volt jelen, ami azt jelzi, hogy a beteg érzékeny a vírusfertőzésekre. A betegnek normális volt a CD4 plusz /CD8 plusz immunsejt-eloszlása, valamint a naiv és a memóriasejtek tipikus eloszlása, de rendellenes T-sejt-proliferációja és túlzott T-sejt-halála volt [56].

Az SLFN14 mutációit makrotrombocitopéniával és túlzott vérzéssel hozták összefüggésbe [57–61]. Ezen túlmenően az ilyen mutációkkal rendelkező betegek vérlemezke-funkciója csökken [61]. Ez az SLFN14 mutáció fajspecifikus fenotípust mutat, emberben vérlemezke-rendellenességgel, egerekben pedig súlyos mikrocita eritrocitózissal [62].

Így az SLFN14 alapvető szereplője lehet az emlősök vérképzésében, és szerepet játszhat a vérlemezke- és eritroid-vonalbeli elkötelezettség meghatározásában bizonyos fajokban. Ezenkívül ma már ismert, hogy a vérlemezkék számos veleszületett és adaptív immunológiai válaszban szerepet játszanak, ami messze túlmutat azon a klasszikus felfogáson, hogy a vérlemezkék csak hemosztatikus és trombolitikus szerek [63]. Ezért kimutatható, hogy az SLFN14 a vérlemezkeképzésen és a funkciószabályozáson keresztül mélyen érintett az immunológiai kontrollban.

For more information:1950477648nn@gamil.com