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IL 12R e IL 27R

Diego Alberti


Caratteristiche generali

IL 12R e IL 27R appartengono alla famiglia di

citochine/recettori di tipo I

La classe I di recettori è caratterizzata da 4 residui

di cisteina conservati nella parte ammino terminale

del loro dominio extracellulare e la presenza di un

motivo conservato WSWS (Trp – Ser – Xaa – Trp –

Ser) nella parte C terminale che contribuisce

all’interazione con il ligando e all’archittettura della

proteina.

La regione intracellulare di queste subunità

contiene almeno 2 regioni di amminoacidi, che

sono conservate nella classe I dei recettori,

chiamate BOX1 e BOX2

BOX1 comprende una sequenza Pro – Xaa – Pro

preceduta da un cluster di amminoacidi idrofobici

BOX2 non è conservata in tutti i membri della

classe I ma è presente in IL12Rβ1

Questi BOX sono importanti nella trasduzione del

segnale

Carol Beadling et al. ; Regulation of innate and adaptive immune responses by the related cytokines IL-12, IL-23, and IL-27, Arch. Immunol. Ther. Exp, 54:15, 2006


Recettore per IL 12

La struttura di IL12R potrebbe essersi evoluta da IL6R

IL 12R è formato da 2 subunità: β1 di 100 KDa e β2 di 130 KDa

Le subunità β1 e β2 presentano un’omologia con la subunità

gp130

L’espressione di entrambe le subunità è richiesta per la

generazione di siti di legame ad alta affinità per IL12

IL12p40 e IL12p35 interagiscono rispettivamente con le

subunità β1 e β2

La subunità β2 è coinvolta nella trasduzione del segnale mentre

la β1 è più importante per il legame del ligando

Attraverso splicing alternativo dell’ mRNA di IL12Rβ2 viene

codificata un’altra proteina con l’estremità citoplasmatica

tronca.

Trinchieri G; Interleukin 12 and the regulation of innate resistance and adaptive immunity, Nature Rev Immunol, 3:133, 2003


Espressione di IL12R

IL12R è espresso sulle cellule NK, DC, T

L’espressione sulle cellule T di IL12Rβ1 e IL12Rβ2 è indotta solo dopo la loro attivazione

L’espressione di IL12Rβ2 è determinante per indirizzare le cellule T verso il fenotipo Th

Le cellule Th1 esprimono entrambe IL12R β1 e β2 ma l’espressione di IL12 β2 viene persa in

cellule Th2

L’espressione di IL12β2 viene inibita da IL4 mentre viene promossa da INF γ

Gli effetti opposti di INF γ e IL4 sull’espressione di IL12R possono contribuire al

differenziamento Th1/Th2


Funzioni di IL12

Wendy T. Watford et al; The biology of IL-12: coordinating innate and adaptive immune responses, Cytokine & Growth Factor Reviews, 14: 361, 2003


Recettore per IL27

IL27R comprende 2 subunità:

-gp 130

-WSX1 o TTCR

La subunità WSX1 è stata chiamata in questo modo dopo il

ritrovamento del motivo proteico WSXWS nel C-terminale di molti

recettori di tipo I

La subunità WSX1 ha un’omologia del 26% e il 37% di similarità

nei confronti delle subunità IL12Rβ2 e gp130

Il gene di WSX1 è localizzato sullo stesso cromosoma di IL12Rβ1

WSX1 lega IL27 ad alta affinità ma richiede la cooperazione di

gp130 per formare il complesso IL27R che è in grado di propagare

il segnale intracellulare

L’espressione di gp130 e di WSX1 può essere trovata in cellule

epiteliali attivate, endoteliali attivate, DC, monociti, mast cellule, B

cell ma in particolar modo in cellule NK e T

Alejandro V Villarino et al; Biology of recently discovered cytokines: Discerning the pro- and anti-inflammatory properties of interleukin-27, Arthritis Res Ther, 6:225, 2004


Funzioni di IL27

Alejandro V Villarino et al; Biology of recently discovered cytokines: Discerning the pro- and anti-inflammatory properties of interleukin-27, Arthritis Res Ther, 6:225, 2004


Fine tuning of T cell responses by dimeric cytokines

Christoph Ho¨ lscher

Un’appropriata induzione di risposte Th1 è richiesta per un’effettiva soppressione di patogeni intracellulari

attraverso l’attivazione macrofagica. Questa attività richiede produzione di INF γ da parte di cellule Th1 e il

rilascio di IL12 da parte di APC…ma non è sufficiente

…infatti una sbagliata regolazione di risposte Th1 può condurre a immunopatologie

Proprio per questo motivo lo sviluppp Th1 è finemente regolato da IL12 e dalle citochine ad essa associate

Christoph Holscher; The power of combinatorial immunology: IL-12 and IL-12-related dimeric cytokines in infectious diseases, Med Microbiol Immunol, 193: 1, 2004


Dopo l’infezione con patogeni intracellulari, stimolazione di TCR e l’attivazione mediata da citochine,

APC rilascia IL27, IL12, IL23, IL12p80 e l’omodimero EBI3.

Per l’iniziale indirizzamento verso il fenotipo Th1, le naive T cells devono essere sensibilizzate a IL12

attraverso la up-regulation di IL12Rβ2.

All’inizio dell’infezione, il segnale di IL27 attraverso IL27R induce T-bet attraverso l’attivazione di

STAT1 e up-regola l’espressione di IL12Rβ2

Il reclutamento di IL12R conduce all’attivazione di STAT 4 nelle naive T cells e induce la produzione

di INF γ.

Lo sviluppo delle cellule Th1 richiede lo stesso INF γ, che attiva STAT1 e aumenta ulteriormente

l’espressione del TF T-bet e la produzione di INF γ.

Mentre IL12 e IL27 agiscono sulle naive T cells precocemente dopo l’infezione, IL 23 agisce sulle

cellule Th1 effettrici e della memoria

La forte Th1 immuno-risposta mediata da IL12, IL 23 e IL 27 può condurre a immunopatologia

Per regolare queste risposte immuni infiammatorie dopo l’infezione, IL12p80 potrebbe agire come un

antagonista andando a competere per il legame ad entrambi i complessi dei recettori per IL12 e IL23.

In questo contesto, la regolazione del meccanismo precoce mediato da IL27 dopo l’infezione potrebbe

essere facilitato da EBI3 che potrebbe agire come antagonista per IL27R.


Trasduzione del segnale di IL12

The JAK/STAT pathway

IL12p40 e IL12p35 legano IL12Rβ1 e β2

rispettivamente

Il legame del ligando risulta nella

transfosforilazione di JAK associate (JAK2 e

TYK2) e successiva fosforilazione delle catene

del recettore dalle JAK attivate.

IL12Rβ2 è fosforilata e serve come sito di

attacco per STAT4.

Specifiche tirosine entro il dominio

citoplasmatico di IL12Rβ2 reclutano STAT4

STAT4 si lega alla catena del recettore ed è

esso stesso fosforilato.

Gli omodimeri di STAT4 traslocano nel nucleo

dove si legano ai siti di legame di STAT sul

promotore di INF γ e inducono la trascrizione

del gene di INF γ

Wendy T. Watford et al; The biology of IL-12: coordinating innate and adaptive immune responses, Cytokine & Growth Factor Reviews, 14: 361, 2003

.


La subunità WSX1 è uno dei componenti di IL27R che è espresso su vari tipi

cellulari includendo i macrofagi.

E’ stato dimostrato che IL27 induce STAT3 ed è capace di inibire la produzione di

citochine proinfiammatorie in macrofagi attivati suggerendo un nuovo meccanismo

di feed-back attraverso il quale IL27 può modulare l’eccessiva infiammazione.

IL4Rα è responsabile dell’ attivazione alternativa dei macrofagi e in questo modo

attenua le risposte immuni infiammatorie patologiche

In questo studio si è analizzato il contributo di IL27 nell’attivazione alternativa dei

macrofagi.


Il sistema immunitario è capace di produrre un’adeguata risposta immune infiammatoria cellulomediata

(Th1) contro patogeni intracellulari che è caratterizzata dalla produzione di INF γ da parte

delle cellule T CD4+

Le risposte immuni Th2 sono invece caratterizzate dalla produzione di IL4, IL10 e IL13 da parte delle

cellule T CD4+ e neutralizzano le risposte immuni infiammatorie dannose ma sopprimono anche le

risposte immuni protettive ai patogeni intracellulari.

L’attivazione dei macrofagi può essere divisa in una strada classica e una alternativa dipendenti

dall’esposizione di citochine di tipo 1 e 2 rispettivamente

I macrofagi attivati in modo classico producono IL12 e sono indispensabili per le risposte immuni

protettive verso i patogeni intracellulari

La strada alternativa di attivazione dei macrofagi è stata proposta come meccanismo per

l’attenuazione dell’eccessiva infiammazione e viene promossa da IL4 e IL 13

I macrofagi attivati secondo la via alternativa esprimono MMR, Arg1, FIZZ1, YM1

Oltre IL4 e IL 13, anche IL10 è coinvolta nell’inibizione della produzione di citochine proinfiammatorie

in macrofagi.

Sulla base di recenti studi, è emerso che IL 27 è una citochina immunoregolatoria


IL10 e IL4 annullano completamente di

citochine proinfiammatorie dopo

attivazione di macrofagi derivati da midollo

osseo con LPS

Anche gli effetti mediati da IL27 sono

molto significanti

IL10 e IL27 non influenzano

l’espressione dei geni arg-1, fizz-1 e ym-

1

IL27 e IL10 inducono l’espressione del

gene bcl3 quindi non inducono

l’attivazione alternativa dei macrofagi.

Dominik Ruckerl et al; Alternatively activated macrophages express the IL-27 receptor alpha chain WSX-1, Immunobiology , 211: 427, 2006


- Per verificare se IL27 e IL10 possono

modulare la risposta proinfiammatoria

sensibilizzando i macrofagi verso il segnale

di IL4 si determina l’espressione

superficiale di IL4Rα su macrofagi derivati

da midollo osseo dopo stimolozione con

IL10 e IL27. In contrasto con IL10, IL27

non altera il livello di espressione di IL4Rα

nei confronti dell’espressione su macrofagi

non stimolati

- L’espressione del gene wsx-1 su BMM

dopo stimolazione con IL4 mostra un

aumento rispetto alla stimolazione con

IL10,IL27 o con citochine che inducono

l’attivazione classica dei macrofagi. Così,

l’attivazione alternativa sensibilizza i

macrofagi verso il segnale di IL27.

Infine si è scoperto che un aumento dell’espressione del gene wsx-1 dopo stimolazione con IL4 si

traduceva in un aumento della fosforilazione di STAT3…quindi del segnale di IL27.

Dominik Ruckerl et al; Alternatively activated macrophages express the IL-27 receptor alpha chain WSX-1, Immunobiology , 211: 427, 2006


Bibliografia

Carol Beadling et al. ; Regulation of innate and adaptive immune responses by the related cytokines IL-12, IL-23,

and IL-27, Arch. Immunol. Ther. Exp, 54:15, 2006

Dominik Ruckerl et al; Alternatively activated macrophages express the IL-27 receptor alpha chain WSX-1,

Immunobiology , 211: 427, 2006

Alejandro V Villarino et al; Biology of recently discovered cytokines: Discerning the pro- and anti-inflammatory

properties of interleukin-27, Arthritis Res Ther, 6:225, 2004

Christoph Holscher; The power of combinatorial immunology: IL-12 and IL-12-related dimeric cytokines in

infectious diseases, Med Microbiol Immunol, 193: 1, 2004

Trinchieri G; Interleukin 12 and the regulation of innate resistance and adaptive immunity, Nature Rev Immunol,

3:133, 2003

Wendy T. Watford et al; The biology of IL-12: coordinating innate and adaptive immune responses, Cytokine &

Growth Factor Reviews, 14: 361, 2003

Johanna G.I. van Rietschoten et al; Genomic organization of the human interleukin-12 receptor β2-chain gene,

Immunogenetics, 51:30, 2000

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