Формирование сигнальных путей, активирующих функциональную активность клеток системы иммунитета

25.10.2015

Начальные этапы формирования сигнального пути. Домены ITAM и ITIM. Связывание лиганд-рецептор сопровождается изменением конфигурации последнего и является первичным пусковым этапом в цепи каскадного взаимодействия соответствующих внутриклеточных молекул, обеспечивающего передачу сигнала к клеточному ядру и приводящего в зависимости от типа рецептора (активирующего или ингибирующего) и взаимодействующего с ним лиганда, а также от участия в проведении сигнала внутриклеточных регуляторных молекул, к активации ее функций или наоборот — к торможению. Проведение сигнала внутрь клетки является также одним из механизмов развития апоптоза — программируемой клеточной гибели.
Ключевым этапом клеточной активации, индуцируемой взаимодействием рецептор-лиганд, является фосфорилирование цитоплазматических доменов рецептора, содержащих аминокислотные последовательности ITAM (от Immunoreceptor tyrosine-based activation motif — тирозинсодержащие активационные последовательности аминокислот в иммунорецепторах) и в дальнейшем именуемых доменами ITAM. Эти домены характеризуются наличием двух функционально различных участков с аминокислотной последовательностью YxxL/I, отделенных друг от друга семью аминокислотами, в общем виде представленных последовательностью YxxL/I-xxxxxxx-YxxL/I, где Y — тирозин, L — лейцин, I — изолейцин, х — какой-нибудь аминокислотный остаток. Домены ITAM являются компонентом вспомогательных субъединиц ряда рецепторов, например γ-цепи Fc-рецепторов — CD64 (FcγRI), CD16 (FcγRIII), FcεRI, FcαRI, трансмембранных адаптерных белков DAP12, опосредующих формирование внутриклеточного сигнального пути при активации ряда рецепторов естественных киллеров (KIR3DS, KIR2DS, CD94/NKG2C), активирующих рецепторов миелоидных клеток, антигенраспознающих рецепторов T- и В-лимфоцитов — TCR и BCR соответственно. Все вышеуказанные структуры рецепторов, за исключением TCR и BCR, содержат по одному домену ITAМ. BCR в цитоплазматическом сегменте содержит две молекулы ITAM — по одной в цепях Iga (CD79a) и Igβ (CD79P), TCR содержит 10 доменов ITAM — по одному в γ-, δ- и в двух ε-цепях и по три в каждой из двух ζ-цепей.
В отдельных случаях формирование внутриклеточного сигнального пути осуществляется не через фосфорилирование домена ITAM, а через другие домены с иной аминокислотной последовательностью. Так, например, рецептор NKG2D естественных киллеров домена ITAM не содержит, но связывается с противоположно заряженным в трансмембранной области адаптерным белком DA P10, содержащим вместо домена ITAM подобный ему домен с аминокислотной последовательностью YxxM, где Y — тирозин, M — метионин, х — какой-либо аминокислотный остаток. Этот домен, подобно домену ITAM, способен связывать SН2-несущие молекулы, в частности фосформирующей его киназы PI3.
Взаимодействие ITAM-содержащего рецептора с лигандом, сопровождающееся кластеризацией этих структур, приводит к активации процесса фосфорилирования (присоединение фосфатсодержащих остатков) доменов ITAM по остаткам тирозина. Особенность этого процесса заключается и в том, что он развивается в липидных рафтах (BCR до его олигомеризации антигеном в липидных рафтах не локализуется).
Липидные рафты (Lipid rafts) или GEMMs (GIycolipid-enriched membrane microdomains) — Микродомены мембраны, обогащенные гликолипидами — это высокодинамичные, самоорганизующиеся липидные структуры, содержащие гликосфинголипиды, холестерин и различные модифицированные липидами белки. В рафтах активированных клеток липиды упакованы более компактно по сравнению с рафтами покоящейся плазматической мембраны. Липидные рафты, особенно в покоящихся клетках, очень маленькие, характеризуются как высокодинамичные структуры, в которых их компоненты, как липиды, так и белки, постоянно обмениваются между рафтами и участками окружающей мембраны. Именно в липидных рафтах индуцируются первичные процессы формирования внутриклеточного сигнального пути.
Фосфорилирование ITAM инициирует цитоплазматическая протеинтиро-зинкиназа PTK (от Protein tyrosine kinase) семейства Src, активирующаяся в результате конформационных изменений рецепторных молекул, индуцируемых их взаимодействием с лигандом. N-терминалыный регион этой тирозинкиназы содержит участки ацелирования жирных кислот, которые служат мембранным якорем, с помощью которого тирозинкиназа удерживается в плазматической мембране. Кроме того, N-терминальный регион содержит гомологичные домены SH (от Src-homology), проявляющие киназную активность (домен SH1) или взаимодействующие с другими белками — домены SH2 и SH3. При этом домен SH2 связывается с фосфотирозинами домена ITAM, а домен SH3 связывается с участками других белков, обогащенными пролином. Возникающие при этом «белок-белковые взаимодействия» играют важнейшую роль в формировании внутриклеточных сигнальных путей, В результате фосфорилирования ITAM на этих доменах появляются участки связывания для других белков, в т.ч. адаптерных, обеспечивающих их связь с другими молекулами каскадно формирующегося сигнального пути активирующего типа и прохождения сигнала внутрь клетки.
Другие рецепторы клеточной мембраны, несмотря на значительную аминокислотную подобность с рецепторами активирующего типа, характеризуются альтернативными функциями и проявляют ингибирующие свойства. Примером может служить рецептор ингибирующего типа FcγRIIB, по последовательности аминокислотных остатков на 95% идентичный рецептору активирующего типа FcγRIII. Однако в отличие от рецептора FcγRIII, экспрессирующего цитоплазматический домен активирующего типа ITAM, рецептор FcγRIIB содержит цитоплазматический домен ITIM (от Immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif— тирозинсодержащие ингибирующие последовательности аминокислот в иммунорецепторах) с аминокислотной последовательностью: V/IxYxxL/V, где V — валин, I — изолейцин, Y — тирозин, L — лейцин, х — какая-либо аминокислота. Домен ITIM не только рецептора FcyRIIB, но и других ингибирующих рецепторов, как и домен ITAM стимулирующих рецепторов, фосфорилируется киназами семейства Src, в результате чего приобретает способность взаимодействовать с другими внутриклеточными структурами и индуцировать прохождение внутрь клетки формируемого сигнала ингибирующего типа.
Иначе говоря, наряду с рецепторами, обеспечивающими формирование сигнальных путей, приводящих к активации клеток и их функций, на клетках системы иммунитета, в частности на T-, В-лимфоцитах и на естественных киллерах (EKK) экспрессируются также особые рецепторы ингибирующего типа, связывание которых с соответствующими лигандами сопровождается подавлением внутриклеточных процессов.