NLR'ers rolle i reguleringen af ​​type I interferonsignalering, værtsforsvar og tolerance over for inflammation Del 1

Abstrakt:

Type I interferon-signalering bidrager til udviklingen af ​​medfødte og adaptive immunresponser på vira, svampe eller bakterier. Imidlertid er amplituden og timingen af ​​interferonresponset af yderste vigtighed for at forhindre et undervældende resultat eller vævsskade. Mens flere patogener udviklede strategier til at forstyrre kvaliteten af ​​interferon-signalering, er der voksende beviser for, at denne vej kan reguleres af flere medlemmer af familien Nod-like receptor (NLR), selvom den præcise mekanisme for de fleste af disse forbliver uhåndgribelig.

NLR'er består af en familie på omkring 20 proteiner i pattedyr, som er i stand til at registrere mikrobielle produkter såvel som endogene signaler relateret til vævsskade. Her giver vi et overblik over vores nuværende forståelse af funktionen af ​​disse NLR'er i type I interferonresponser med fokus på virusinfektioner. Vi diskuterer, hvordan NLR-medieret type I interferonregulering kan påvirke udviklingen af ​​autoimmunitet og immunresponset på infektion.

Type I interferon er en vigtig immunregulator, som spiller en vigtig rolle i at opretholde immunsystemets sundhed og normale funktion. I processen med immunrespons kan type I interferon stimulere fjernelse af eksogene faktorer såsom ondartede tumorer og infektiøse patogener og forbedre kroppens immunforsvarsevne. Samtidig kan type I-interferon også inducere tumorcelleapoptose og hæmme tumorcelleproliferation, så det har vigtig klinisk anvendelsesværdi i tumorbehandling.

Derudover kan type I interferon også stimulere funktionerne af forskellige immunceller, såsom at øge drabsaktiviteten af ​​makrofager og NK-celler, fremme differentiering, proliferation og aktivering af B-celler og T-celler og regulere interaktionen mellem immunceller , hvorved hele immunsystemets respons koordineres. Derfor spiller type I interferon en vigtig rolle i at opretholde kroppens sundhed, forebygge og behandle immunrelaterede sygdomme.

Kort sagt er type I interferon tæt relateret til immunitet og spiller en rolle i at fremme kroppens immunforsvar og behandle immunrelaterede sygdomme ved at regulere immuncellernes funktion og interaktionen mellem immunceller. Fra dette synspunkt er vi nødt til at forbedre immuniteten. Cistanche kan øge immuniteten. Cistanche er rig på forskellige antioxidantstoffer, såsom C-vitamin, C-vitamin, carotenoider osv. Disse ingredienser kan fjerne frie radikaler, reducere oxidativt stress og forbedre immuniteten. system modstand.

Klik cistanche tubulosa fordele

Nøgleord:

NOD-lignende receptorer; interferoner; medfødt immunitet; immunregulering; type I interferon; antiviral; signalering.

1. Type I interferoner

Interferoner (IFN'er) er en heterogen gruppe af proteiner, der kan klassificeres i tre familier (Type I, II og III) baseret på forskellige funktioner og karakteristika [1]. Familien af ​​human type I IFN er sammensat af 5 undergrupper: IFN- , - , -κ, -ε og -ω [2-4], hvorimod type II IFN-gruppen kun indeholder IFN- [3]. Type III IFN'er er sammensat af fire IFN-λ-proteiner [5,6].

Denne gennemgang vil fokusere på reguleringen af ​​type I IFN'er af medlemmer af den Nod-lignende receptor (NLR) familie, og inden for denne klasse på de mest fremtrædende og bedst undersøgte medlemmer af IFN- og IFN-.

Type I IFN'er binder alle til en fælles heterodimer receptor bestående af IFN-/R1 (IFNAR1) og IFN-/R2 (IFNAR2) underenhederne [7-9], som udtrykkes på de fleste celletyper. Bindingen af ​​type I IFN'er til deres receptor forårsager receptorunderenhedsdimerisering [10], hurtig aktivering af den R2-underenhedsassocierede Janus kinase 1 (JAK1) [11,12] og efterfølgende induktion af JAK-STAT-vejen [13]. Denne tyrosinkinase autophosphorylerer og fosforylerer desuden specifikke rester inden for interaktionsstederne i det intracellulære domæne af receptoren, hvilket afslører signaltransducer og aktivator af transkription (STAT) bindende lommer [14].

Efter binding af STAT-proteinerne via deres Src-homology 2 (SH2) domæner, bliver STAT'er phosphoryleret af aktiveret JAK1, hvilket fører til deres dissociation fra receptoren. IFN- inducerer dannelsen af ​​STAT1/STAT2 heterodimerer [15], som yderligere kan associere med interferon regulatorisk faktor 9 (IRF9), og efterfølgende danne den IFN-stimulerede genfaktor 3 (ISGF3) [16]. ISGF3 translokerer ind i kernen for at binde interferon-stimulerede responselementer (ISRE'er), hvilket inducerer antivirale responsgener [15,17,18]. Desuden kan STAT1 danne homodimerer eller heterodimerer med STAT3. STAT1, STAT3, STAT4, STAT5 og STAT6 danner homodimerer.

Dimerisering går forud for translokation til kernen og aktivering af gener reguleret af et gamma-interferonaktiveringssted (GAS) [19-21], hvilket forårsager en pro-inflammatorisk respons (figur 1).

Bindingen af ​​IFN-o til dets receptor fører også til hurtig phosphorylering af receptorsubunitR1-associeret tyrosinkinase Tyk2 (22-25), som medierer signalering til ikke-IFN-veje, hvilket resulterer i initiering af MAP-kinase-vejen og aktivering af p38 og efterfølgende væksthæmning (26), samt kromatin-remodellering ved translokation af Crebindingselementet (CREB)(27). Ydermere aktiverer Tyk2 phosphoinositide-3-kinase (PI3K), hvilket resulterer i aktivering af pattedyrmålet for rapamycin (mTOR)-vejen og initiering af mRNA-translation, samt aktivering af den pro-inflammatoriske nukleare faktorkappa-let-kæde -enhancer' af aktiverede B-celler (NF-kB) pathway (28].

1.1. Immunrespons på infektion og vævstolerance er påvirket af Tiype I interferonresponset

Vira interagerer med en bred vifte af proteiner i pattedyrsceller, og deres udvikling er blevet drevet af antivirale begrænsninger og tilpasningen af ​​deres værtsceller. Det er derfor ikke overraskende, at deres co-evolution har resulteret i meget sofistikerede reguleringsmekanismer for timingen og amplituden af ​​immunresponser på virale udfordringer. Type I IFN har en central rolle i at kontrollere virusinfektioner og er også involveret i forsvaret af andre patogener. I 1957 blev IFN'er opdaget af Alick Isaacs og Lean Lindenmannas en opløselig faktor i supernatanten af ​​den chorioallantoiske membran, udfordret med varmeinaktiveret influenzavirus, der interfererer med den virale infektion i celler, deraf navnet-interferon"29. type I FN'er virker både på en autokrin og parakrin måde og primer bystander-celler til kommende viral infektion af sidstnævnte. Deres evne til at begrænse viral replikation er hovedsageligt drevet af et væld af interferon-stimulerede gener (ISG'er). Ydermere spiller type I IFN'er en vigtig rolle. rolle i aktiveringen af ​​celler, der er involveret i udviklingen af ​​det adaptive immunrespons.Her tager type I IFN'er del i styringen af ​​celleudvidelse og -differentiering og bestemmer cytokin- og kemokin-reaktioner fra celler af lymfoid-linjen (30].

Type I IFN'er er forbundet med den hurtige induktion af en cellulær antiviral tilstand, og de fleste celler kan producere dem som reaktion på en passende mønstergenkendelsesreceptor (PRR) stimulering. De primer de inficerede celler såvel som de omgivende celler mod en tilstand af enten forsvar eller tolerance [31]. Deres betydning som beskyttende faktorer under virusinfektioner blev bevist ved at vise den høje modtagelighed hos mus, der mangler IFNAR1-receptoren (Ifnar1−/− mus) over for vesikulær stomatitisvirus (VSV), Semliki Forest virus, vacciniavirus (VACV) og lymfocytisk choriomeningitis virus (LCMV) [32]. Desuden blev mus med STAT1-mangel vist at være meget modtagelige for influenzavirus [33], hvilket yderligere cementerer vigtigheden af ​​type I IFN'er i antivirale responser. Hos mennesker er flere former for nedarvede STAT1-mangler forbundet med en høj modtagelighed for intracellulære bakterier og vira [34], mens nogle STAT1-mutationer, der har fået tilført funktion, er ansvarlige for udviklingen af ​​kronisk mukokutan candidiasis [35].

I bakterielle infektioner er funktionerne af type I IFN'er mere komplekse, da de kan påvirke værtsforsvaret enten positivt eller negativt [30]. Type I IFN-behandling af makrofager resulterer i bedre begrænsning af bakteriel replikation under infektion med intracellulær Legionella pneumophilia eller Bacillus anthracis [36-39]. Endvidere ser det ud til, at type I IFN beskytter celler mod invasion af Salmonella enterica subsp. enterica ser. Typhimurium (S. Typhimurium) og Shigella flexneri, som mus behandlet med rekombinant type I IFN viste reduceret antal af invasive bakterier i epitelceller og forbedret overlevelse [40,41]. Type I IFN'er bidrager til aktiveringen af ​​makrofager med hensyn til produktionen af ​​nitrogenoxid (NO) og TNF [42]. Imidlertid er IFN- og - også blevet identificeret som negative regulatorer af mange af cytokinerne og kemokinerne, der orkestrerer immunresponser på bakterielle infektioner, især for Listeria monocytogenes [43,44] og S. Typhimurium [44,45] (gennemgået i [46]).

Udover bakterier inducerer genkendelse af svampe, vigtigst af C-type lectinreceptoren Dectin-1, men også af svampenukleinsyrer af Toll-like receptor 7 (TLR7) og TLR9 robuste type I interferonresponser [47,48 ]. Men som med bakterieinfektioner kan type I interferoner også understøtte patogenoverlevelse [49].

Type I IFN'er er lige så vigtige ved orkestrering af adaptive immunresponser på infektion ved transkriptionel regulering af en bred vifte af målgener. Især type I IFN'er inducerer og understøtter produktionen af ​​type II IFN'er, hovedsageligt IFN- i NK-celler direkte [50,51], og understøtter produktionen af ​​IL-12 i dendritiske celler (DC'er) [52]. De kan yderligere forstærke responser fra myeloidceller, B-celler og T-celler ved viral infektion, hvilket fører til forbedret clearance af vira og etablering af et robust adaptivt T- og B-cellehukommelsesrepertoire. Ved antigenpræsentation inducerer IFN- transkriptionen af ​​MHC klasse I og klasse II ved at inducere ekspressionen af ​​to NLR-familiemedlemmer, caspaseaktivering og rekrutteringsdomæne (CARD) indeholdende henholdsvis 5 (NLRC5) og MHC klasse II transkriptionel aktivator (CITA) [53,54]. I mellemtiden blev det fundet, at ekspressionen af ​​mange andre NLR'er er reguleret af både type I og type II IFN'er. I det følgende afsnit beskriver vi detaljeret, hvordan NLR'er reguleres af type I IFN'er, og hvordan de modulerer resultatet af type I IFN-svar. Vi diskuterer, hvordan deregulering af NLR'er kan resultere i modtagelighed for enten infektion eller autoinflammatorisk sygdom som følge af patogenspredning eller en nedsat vævstolerance over for stressskader

1.2. Induktion af type I interferonrespons ved nukleinsyresensing

Genkendelse af patogen-associerede molekylære mønstre (PAMP'er) af evolutionært konserverede PRR'er er det indledende trin til at montere et hurtigt medfødt immunrespons. Efter at have registreret potentielt skadelige ikke-selv-molekyler, aktiverer PRR'er et defineret sæt af signaleringskaskader, der kulminerer i induktionen af ​​en tilstand af tolerance eller forsvar i værtscellen. Dette tillader produktion og frigivelse af cytokiner, som signalerer til naboceller for at rekruttere immunceller til initiering af et specifikt adaptivt immunrespons.

PRR'er er lokaliseret i forskellige subcellulære rum. Toll-lignende receptorer (TLR'er), C-type lectiner og scavenger-receptorer dækker celleoverfladen såvel som, i tilfælde af TLR'er, membraner i det endosomale rum. NOD-lignende receptorer (NLR'er), RIG-I-lignende receptorer (RLR'er) og cyklisk GMP-AMP-syntase (cGAS) overvåger cytoplasmaet for celleskade eller tilstedeværelsen af ​​invasive patogener. Aktivering af disse receptorer resulterer i induktion eller undertrykkelse af type I IFNs sekretion, som vil blive diskuteret i de følgende kapitler og er opsummeret i figur 1.

Påvisning af cytosolisk DNA medieres hovedsageligt af det allestedsnærværende udtrykte cGAS og fraværet af melanom 2 (AIM2) protein. Dette omfatter ikke kun fremmed DNA afledt af patogener, men også cytosolisk kromatin, der er et resultat af genotoksisk stress. Mens cGAS-aktivering inducerer type I IFN'er, resulterer påvisning af cytosolisk DNA med AIM2 i pyroptotisk celledød som en konsekvens af aktiveringen af ​​caspase-1 og den efterfølgende behandling og frigivelse af moden IL-1 og IL{{ 5}} [55].

Binding til cytosolisk DNA gør cGAS i en aktiv tilstand, hvilket fører til syntesen af ​​den anden messenger cykliske GMP-AMP (cGAMP) med en blandet koblingsrygrad (c[G(20,50)pA(30,50)p]) , som igen registreres af det protein, der omtales som en stimulator af interferon-gener (STING) [56-59], placeret ved membranen af ​​det endoplasmatiske reticulum [60]. Aktivering af STING fører til dets translokation til Golgi-netværket og aktiverer det TRAF-familiemedlem associerede NF-KB-aktivator-bindende kinase 1 (TBK1). Efter autophosphorylering aktiverer TBK1 efterfølgende IRF3 gennem direkte binding [61].

Dette muliggør dets dimerisering, translokation ind i kernen og initiering af transkription af type I IFN'er. IRF3-aktivering resulterer i en indledende bølge af transkription med IFN- og IFN- 4 som centrale transkriptionsmål. Transskription af IRF7 induceres også for at tillade en positiv feedback-loop, der fører til en anden bølge af type I IFNs-sekretion [62]. STING er den væsentlige mediator af dette svar, da dets mangel ophæver cGAS-induceret IRF3-aktivering og IFN-induktion [63]. cGAS-mangel i museknoglemarvs-afledte makrofager (BMDM'er) er skadelig for induktionen af ​​antivirale type I IFN-responser over for DNA-vira såsom herpes simplex virus (HSV) 1, VACV og murint gammaherpesvirus 68, men påvirker ikke responsen mod RNA-virussen Sendai-virus (SeV) [64,65]. Udover aktiveringen af ​​IRF3, fungerer STING også som en aktivator af NF-KB. For en omfattende gennemgang af funktionerne af cGAS-STING-aktivering henvises til læseren [66].

Undersøgelser i celler fra cGAS-/− mus har bevist, at cGAS er den vigtigste DNA-sensor i antigenpræsenterende celler, såsom plasmacytoide dendritiske celler (pDC'er) og konventionelle dendritiske celler (cDC'er). Udtømning af cGAS i disse celler gjorde, at de ikke reagerede på DNA-transfektion og infektion med DNA-vira [67]. Type I IFN-responset mod disse nukleinsyrer er også essentielt som et priming-signal for funktionen af ​​den DNA-inducerede AIM2-inflammasomsamling [55].

Udover nukleinsyrer fra flere DNA-vira såsom cytomegalovirus [68,69], HSV 1 [67], VACV [67] og retrovira [70], er cGAS også sensoren for mikrobielt DNA fra invasive bakterier og protozoer såsom L. monocytogenes [71-73], Chlamydia trachomatis [74], Mycobacterium tuberculosis [75-77], Toxoplasma gondii [78] og Leishmania major [79].

Den vigtigste familie af cytosoliske RNA-sensorer er den RIG-I-lignende receptorfamilie (RLR'er), bestående af det retinsyre-inducerbare gen I-protein (RIG-I), melanomdifferentieringsassocieret protein 5 (MDA5) og laboratorie af genetik og fysiologi 2 (LGP2). Disse proteiner kan mærke de 5-prime di- og tri-phosphater af kort, stumpende dobbeltstrenget (ds)RNA ved RIG-I eller langt dsRNA af MDA5 [80]. Alle tre proteiner indeholder DExD/H-boksdomæner med ATPase-funktion, som er afgørende for RNA-binding. RIG-I og MDA5 indeholder yderligere to KORT. Disse N-terminale domæner er ansvarlige for yderligere downstream-signalering ved at binde til CARD-domænet af det mitokondrielle antivirale signalprotein (MAVS). Det C-terminale domæne af RIG-I tjener som et hæmmende domæne, der holder proteinet i en inaktiv tilstand, indtil det binder RNA, og konformationelle ændringer induceres [81].

Efter binding af forskellige cytosoliske RNA-arter er både MDA5 og RIG-I underlagt K63--koblet ubiquitinering, både ved kovalent og ikke-kovalent tilknytning [82]. Enten RIG-I, tredelt motiv-holdigt protein 25 (TRIM25) [82] eller Riplet [83,84] kan fungere som E3 ubiquitin-ligaser. Denne proces gør det muligt for RIG-I at blive homotetramerisk [85] og lokaliseres til MAVS ved den ydre mitokondrielle membran, hvilket initierer dens oligomerisering [86]. Denne multimerisering af MAVS resulterer i dets aktivering og muliggør rekruttering af yderligere downstream-adapterproteiner TRAF2, TRAF6 og TRADD [87,88]. Efterfølgende rekrutteres TRAF3 [89] og TANK [90] for at lette aktiveringen af ​​TBK1 og IKKε, som derefter phosphorylerer transkriptionsfaktorerne IRF3 og IRF7. Aktivering af disse to faktorer muliggør deres homodimerisering og translokation ind i kernen, hvor de initierer transkription af type I og type III IFN'er [91-94]. LGP2 indeholder ikke et CARD-domæne og blev derfor foreslået ikke at fungere i signalering, men snarere som en regulator af RIG-I eller MDA5 funktion [95].

1.3. Induktion af type I interferonresponser ved membranbundne TLR'er

Mens de fleste af medlemmerne af TLR-familien af ​​TLR'er kan aktivere NF-KB-signaleringskaskaden af ​​MyD88, induceres type I IFN'er af TLR'er via aktivering af TRIF [96]. Blandt disse TLR'er har TLR4 vist sig at være den vigtigste inducer af type I IFN'er. Genkendelse af LPS eller flere virale proteiner fører til aktivering af TRIF. TRIF kan derefter associere direkte med TBK1, hvilket inducerer IRF3-aktivering og translokation ind i kernen som beskrevet ovenfor [97,98]. Yderligere er TLR3, som også signalerer via TRIF, og TLR7 og TLR9 inducere af IFN-responser [98]. TLR7 og TLR9 udtrykkes hovedsageligt i pDC'er, hvor de inducerer type I IFN-ekspression på en MyD88--afhængig måde. pDC'er udtrykker konstitutivt IRF7, og det er blevet vist, at MyD88 kan danne et kompleks med IRF7 for at udløse dets aktivering og transkriptionelle aktivitet [99.100]. For en mere omfattende gennemgang af TLR-induceret immunsignalering, se [101,102].

1.4. Induktion af interferonresponser af NLR'er

Udover membranbundne TLR'er og cytosoliske RLR'er er den NOD-lignende receptor (NLR) proteinfamilie en anden gruppe af cytosoliske PRR'er. Hos pattedyr er i alt 22 humane NLR'er blevet beskrevet [103]. NLR'er er karakteriseret ved et fælles tredelt motiv bestående af et centralt nukleotidbindings- og oligomeriseringsdomæne (NACHT), C-terminale leucinrige gentagelser (LRR'er) og et variabelt N-terminalt effektordomæne. I henhold til deres effektordomæne kategoriseres NLR'er i forskellige undergrupper: CARD-transkriptions- og aktiveringsdomæne (CARD-AD) indeholdende NLRA, baculovirus-inhibitor of apoptosis (BIR)-domæne, der bærer NLRB, caspase-aktiverings- og rekrutteringsdomæne (CARD) indeholdende NLRC og pyrin domæne (PYD) indeholdende NLRP [104]. NLRX1 indeholder et ukonventionelt N-terminalt domæne, som ikke deler homologi med de N-terminale domæner af de andre proteinfamiliemedlemmer. Det er yderligere unikt, da det indeholder en mitokondriel lokaliseringssekvens (MLS) [105].

NOD1 og NOD2 var de grundlæggende og navngivende medlemmer af denne proteinfamilie [106-108]. NOD1 og NOD2 fungerer som intracellulære sensorer af peptidoglycan (PGN) komponenter fra bakteriecellevæggen for at initiere et passende immunrespons [106,107,109-111]. Imidlertid fungerer ikke alle proteiner i denne underfamilie som bona fide PRR'er. Dette indikeres af det faktum, at ingen direkte ligandbinding, eller endda direkte aktivator, er blevet opdaget for de fleste medlemmer af NLR-proteinfamilien. Desuden binder nogle af NLR'erne med kendte aktivatorer, som NLRC4 [112], ikke direkte til deres aktivatorer, men har snarere brug for tilbehørsproteiner. Udover funktionen af ​​NLR'er som PRR'er med direkte induktion af pro-inflammatoriske signalveje (NOD1, NOD2, NLR familie apoptoseinhiberende protein NAIP), danner nogle NLR'er et specialiseret multiproteinkompleks, inflammasomet.

Inflammasomdannelse har det til fælles med det apoptose-associerede speck-protein (ASC), som rekrutteres af PYD af det aktiverede NLR. Som følge heraf bygges der en meget organiseret multiprotein-signaleringsplatform, hvortil pro-caspase-1 rekrutteres, hvilket resulterer i modning af pro-IL-1 og pro-IL-18 [113]. Ikke-PRR-funktioner er også blevet beskrevet for to andre NLR-proteiner, nemlig MHC klasse II-transaktivator (CITA) og NLRC5, som er transkriptionelle regulatorer, som er blevet beskrevet til at pendle ind i kernen, hvor de kan interagere med et multiprotein-transkriptionskompleks, benævnt MHC-enhancerosom for at inducere transkriptionen af ​​henholdsvis MHC klasse II- og MHC-klasse I-gener [114-117]. Nuklear translokation og direkte transkriptionel regulering er yderligere blevet beskrevet for NLRP3 [118] og NOD2 [119]. Adskillige andre NLR'er er for nylig blevet beskrevet som modulatorer af medfødte immunresponser. For detaljer om funktionerne af NLR-proteiner henvises læseren til de seneste oversigtsartikler [120-122]. Men til denne dato er der stadig flere NLR-proteiner, hvis funktioner ikke er blevet undersøgt.

I de følgende afsnit giver vi et overblik over vores nuværende forståelse af funktionerne af NLR'er i IFN-svar. For en oversigt se tabel 1 og figur 2.

2. Negativ regulatorisk feedback på type I interferonresponser fra NLR'er

2.1. NLRX1

NLRX1 er blevet forbundet med forskellige signalveje. Det dæmper NF-KB-aktivering ved TLR-aktivering [138,139,176] og kan øge ROS-produktionen og derved forbedre JNK-vejen [177-180]. Desuden fremmer NLRX1 også autofagi gennem association med Tu translationsforlængelsefaktor (TUFM) [140] og øger IRF1-proteinniveauer ved viral infektion ved at dæmpe inhiberingen af ​​mRNA-translation af proteinkinase R (PKR) [181]. NLRX1 er også blevet impliceret i induktionen af ​​apoptose [182] og regulering af NLRP3-inflammasomet [183,184].

Udover disse funktioner er NLRX1 en af ​​de bedst beskrevne NLR'er, der regulerer type I IFN-svar. NLRX1 ser ikke ud til at være en sensor for viral eller bakteriel infektion, men snarere en negativ regulator af type I IFN'er [105,138]. Dens usædvanlige funktion understreges af, at den indeholder en MLS i sin N-terminal [105,178,185]. Selvom den nøjagtige lokalisering ved mitokondrierne stadig er et spørgsmål om debat, da både lokalisering til mitokondriematrixen og den ydre mitokondrielle membran [105] er blevet rapporteret.

Gennem interaktion med MAVS regulerer NLRX1 negativt RIG-I-MAVS-afhængig IFN-induktion ved afbrydelse af interaktionen mellem MAVS og RIG-I [105.138]. Derfor resulterer overekspression af NLRX1 i svækket RIG-I-afhængig antiviral signalering og derved forbedret viral replikation [141,142]. NLRX1 kan målrette MAVS til proteasomal nedbrydning gennem rekruttering af poly (rC) bindende protein 2 (PCBP2), som rekrutteres af NACHT-domænet af NLRX1 [142]. Silencing af NLRX1 i pDC'er, hvor NLRX1 er konstitutivt udtrykt, og i monocyt-afledte DC'er (moDC'er), hvor basale niveauer af NLRX1 øges under differentiering, fører også til højere RLR-inducerede niveauer af type I IFN [143], hvilket understøtter en negativ regulering af RIG-I-induceret signalering.

Knockdown af NLRX1 fører til øgede transkriptionsniveauer af IFNb1, STAT2 og 20 -50 -oligoadenylatsynthetase 1-genet (OAS1) efter virusinfektion, hvilket tyder på en negativ regulerende rolle for NLRX1 på IFN-/STAT2/OAS1-aksen [138] . Følgelig forårsager virusinfektion højere ekspression af IFNa2, IFNb1, OAS1 og STAT2 i Nlrx1-/− mus sammenlignet med vildtype mus. Imidlertid sænkede et sådant øget antiviralt respons vævstolerance over for lungeskade [138]. Fas-associeret faktor 1 (FAF1) blev på den anden side identificeret som en hæmmer af NLRX1-medieret reduktion af type I IFN-ekspression. FAF1 konkurrerer med MAVS om binding til NLRX1 og regulerer derfor positivt virus-induceret type I IFN-sekretion. Det foreslås, at NLRX1 ved FAF1-binding dissocierer fra MAVS, som derefter er i stand til at interagere med RIG-I og forbedre type I IFN-induktion [144]. En anden mekanisme, hvorigennem NLRX1 kan hæmme induktionen af ​​type I IFN'er, er ved at binde til STING. Denne interaktion forstærkes ved viral infektion og adskiller TBK1 fra proteinkomplekset [145]. Desuden er NLRX1 involveret i reguleringen af ​​autofagi. Interaktion af mitokondriel TUFM med NLRX1 blev foreslået for at forbedre autofagi og dermed at hæmme type I IFN-signalering [140].

Det skal bemærkes, at den hæmmende effekt af NLRX1 på MAVS-afhængig type I IFN-induktion er noget kontroversiel, da flere grupper ikke kunne validere de ovenfor beskrevne effekter [146-148]. Da det blev vist, at NLRX1 forskelligt påvirker IRF3- og IRF1--medierede svar, kan dette i det mindste delvist forklare disse modstridende resultater [181].

2.2. NLRC3

NLRC3 kan negativt regulere flere signalveje såsom NF-KB [186.187], mTOR [188] og samlingen og aktiviteten af ​​NLRP3-inflammasomet [189]. Det blev yderligere vist at svække autoimmune og virusspecifikke CD4 plus T-celleresponser ved hæmning af TNF- og IFN-produktion [187.190] og ved det at reducere proliferation af Th1- og Th17-celler [187].

NLRC3 begrænser også type I IFN-produktion som respons på cytosolisk DNA, cyklisk di-GMP (c-di-GMP) og HSV1-infektion ved direkte at hæmme interaktionen mellem STING og TBK1 [149]. Mekanistisk blokerer NLRC3 STING-handel fra ER til en perinukleær/golgi-lokation og endoplasmatisk-associeret puncta efter DNA-sensing [149]. Denne negative regulering af STING af NLRC3 forhindrer TBK1-afhængig phosphorylering af IRF3 gennem dets binding til Ras GTPase-aktiverende-lignende protein IQGAP1 [191]. NLRC3-mangel i murine BMDM'er og MEF'er resulterer i højere DNA- og HSV-1-induceret type I IFN-, IL-6- og TNF-produktion. Som følge heraf viser Nlrc3-/- mus inficeret med HSV1 reduceret morbiditet og viral belastning [149]. NLRC3 kan også spille en rolle i RIG-I-induceret IFN-respons [192], men den dominerende effekt er på den cGAS-inducerede vej [149].

Negativ regulering af TLR-signalering af NLRC3 medieres af dannelsen af ​​et kompleks med TRAF6, og det blev foreslået, at der eksisterer cellulære komplekser af TRAF'er med regulatoriske NLR'er, kaldet "TRAFasomes", der fungerer som regulatoriske platforme [186]. Det skal stadig fastslås, om et sådant scenarie også kan bidrage til reguleringen af ​​interferonveje af NLRC3.

Udover sin funktion som en negativ regulator, kan NLRC3 binde dobbeltstrenget viralt DNA ved dets LRR med høj affinitet, hvilket fører til en stigning i dets ATPase-aktivitet af NBD med 10-fold. Bindingen af ​​ATP mindsker interaktionen af ​​NBD med STING, hvilket fører til aktivering af type I IFN-vejen [193].

2.3. NLRC5

NLRC5 er en del af et særskilt sæt af NLR'er, der fungerer som transkriptionelle regulatorer af MHC klasse I og klasse II gener [114,151,194]. Både NLRC5 og CIITA binder til deres respektive transkriptionelle mål i MHC-promotorregioner via det samme multiprotein-DNA-bindingskompleks [115,117,195,196]. NLRC5 udtrykkes konstitutivt i en bred vifte af lymfoide organer og barrierevæv, såsom lungen og mave-tarmkanalen, der er en gateway for flere patogener [114,151,194]. Ekspression af NLRC5 og efterfølgende MHC klasse I genekspression kan forstærkes ved stimulering med IFN- [114,151,194,197].

I den første karakterisering af NLRC5 blev det rapporteret, at det påvirker transkription fra ISRE- og GAS-reporterelementer, mens overekspression af NLRC5 resulterede i forhøjede niveauer af IFN-mRNA i HeLaS3-celler. Disse resultater blev bekræftet af siRNA-medieret knockdown [114], og vi viste, at i THP-1-celler og primære dermale fibroblaster reducerer siRNA-knockdown af NLRC5 IFN- og CXCL10-induktion ved SeV-infektion [151]. NLRC5 blev vist at hæmme influenza A-virus (IAV) replikation i lungeepitelcellelinjen A549 og at øge RIG-I og type I IFN-transkription [152].

Interaktion mellem NLRC5 og RIG-I blev bekræftet uafhængigt af Cui et al. Imidlertid rapporterede disse forfattere en negativ effekt af NLRC5 overekspression på type I IFN luciferase reporter aktivering af poly(I:C) [153]. I mellemtiden blev knockdown af NLRC5 i flere forskellige cellelinjer vist at føre til øgede IFN-responser mod enten poly(I: C) behandling eller VSV-infektion [153]. Reguleringen af ​​IFN-aktivering af NLRC5 er dog stadig et spørgsmål om debat [151]. Bemærkelsesværdigt, Nlrc5-/- mus, hvor exon 4 var målrettet, viste hverken ændrede basale eller poly(I:C)-inducerede IFN-serumniveauer sammenlignet med vildtypedyr [154]. Dette kontrasteres af undersøgelser, der anvender en anden NLRC5 knockout-musemodel, hvor exon 8 var målrettet. Ex vivo-stimulering med VSV eller poly(I:C), såvel som en systemisk udfordring med VSV, resulterede i højere niveauer af IFN- og stærkere phosphorylering af IRF3 [155].

Mens NLRC5's rolle som en nøgleregulator af MHC klasse I-genregulering er veletableret, synes NLRC5's rolle i type I IFN-responser at være meget afhængig af celletypen og den organismemæssige kontekst [156]. Dette er godt illustreret af observationen, at knockdown af NLRC5 øger RIG-I-induceret antiviralt IFN-respons i pDC'er, mens det ikke påvirker den samme vej i moDC'er. Interessant nok adskiller disse to celletyper sig i deres basale ekspressionsniveau af NLRC5 [143], hvilket tyder på et differentielt bidrag fra NLRC5 til IFN-kontrol i disse celletyper. Udover dets rolle i antigenpræsentationen er det sandsynligt, at NLRC5 har yderligere roller i antiviral immunitet forbundet med den medfødte påvisning af vira udover dens rolle i antigenpræsentationen, som foreslået af nogle af undersøgelserne diskuteret ovenfor.

2.4. NLRP2

Hos mennesker udtrykkes NLRP2 overvejende i hjernen, bugspytkirtlen, nyrerne og reproduktive væv såsom testikler og placenta [157,198,199]. I immunceller opreguleres NLRP2 i makrofager som reaktion på B-DNA-analogen dAdT, såvel som i T-celler ved aktivering af RIG-I [198]. Der er forskelle mellem muse- og humane cellepopulationer. I modsætning til humane celler er NLRP2 ikke opreguleret i muse-CD3 plus T-celler ved RNA- og DNA-sensing, mens RNA-sensing i muse CD14 plus myeloide celler fører til øget ekspression af NLRP2 [198]. NLRP2-proteinniveauer blev vist at blive opreguleret ved IFN-, IFN- og LPS-behandling i makrofag-lignende differentierede humane THP-1-celler, hvorimod CpG-behandling ikke påvirkede NLRP2-proteinniveauer [157]. Blandt de cytokiner, der regulerer NLRP2-ekspression, muliggør samtidig behandling med IFN- og TNF- ikke-kanonisk inflammasomaktivering ved intracellulær LPS i hjernepericytter [158].

Med hensyn til type I IFN-regulering kan NLRP2 binde TBK1, hvilket fører til forstyrret interaktion med IRF3, hvilket resulterer i reduceret IFN-produktion [159], omend dette er en enestående observation på nuværende tidspunkt.

2.5. NLRP4

NLRP4 er kun blevet undersøgt for nylig. Selvom NLRP4 indeholder en PYD, interagerer NLRP4 ikke med inflammasomadapterproteinet ASC [200] og påvirker ikke IL1-sekretion [201]. Det blev beskrevet for at regulere dannelsen af ​​autofagosomet og autofagiske processer [201.202] og at regulere NF-KB-responset negativt [163.203]. Endvidere er NLRP4 blevet beskrevet for at spille en rolle i embryonal udvikling [204]. Det udtrykkes i humane oocytter og tidlige embryoner [205], og syv genkopier af Nlrp4 udtrykkes i murine oocytter [206-208]. Knockdown af Nlrp4e i murine oocytter forårsager udviklingsstop mellem 2- og 8-cellestadiet [204].

NLRP4 undertrykker type I IFN-responser ved at målrette TBK1 til nedbrydning. Dette er medieret af rekrutteringen af ​​den slettede E3 ubiquitin ligase 4 (DTX4). NLRP4 interagerer med kinasedomænet af phosphoryleret TBK1, hvilket letter K48--koblet polyubiquitinering af TBK1 ved lysinrest 670 af DTX4 [164]. Denne nedbrydning kan være medieret af et signalosomkompleks, herunder NLRP4, ubiquitin-specifik peptidase 38 (USP38), DTX4, TRAF-interagerende protein (TRIP) og potentielt nogle fosfataser, der mangler at blive identificeret. Ved viral infektion bliver TBK1 aktiveret, hvilket resulterer i dens K63- og K33-koblede ubiquitinering. Dannelsen af ​​dette kompleks fører til redigering af K33-koblet ubiquitinering ved lysinrest 670 ved TBK1 og dets erstatning med K48-koblet polyubiquitinering [165].

Dette er dog muligvis ikke den eneste vej, da den dobbelte specificitets-tyrosinphosphoryleringsregulerede kinase 2 (DYRK2) viste sig at bidrage til NLRP4-medieret nedbrydning af TBK1 [166]. DYRK2 phosphorylerer TBK1 på serinrest 527, hvilket er essentielt for rekrutteringen af ​​NLRP4 og øger interaktionen mellem de to proteiner. Dette fremmer den K48-koblede polyubiquitinering af TBK1. Forfatterne foreslår, at DYRK2 forbedrer nedbrydningen af ​​TBK1 gennem NLRP4-DTX4-nexus [166]. I rotte-hjertemuskelceller blev reducerede TBK1- og IRF3-niveauer rapporteret ved overekspression af NLRP4 på en dosisafhængig måde [163].

Vi ved stadig meget lidt om NLRP4's fysiologiske funktion. Sammenhængen af ​​knockdown af NLRP4 isoformer med en udviklingsdefekt i oocytter kan skyldes manglende tolerance over for faderligt DNA, som det er blevet vist for NLRP14 (se nedenfor). Data kumuleret fra undersøgelserne opsummeret ovenfor tyder på, at en nøglemekanisme for NLRP4 er kontrollen af ​​halveringstiden for TBK1 gennem proteasomal nedbrydning.

For more information:1950477648nn@gamil.com