Schlafens poate adormi virușii partea 1

Abstract:

Familia de gene Schlafen codifică proteine ​​implicate în diferite sarcini biologice, inclusiv proliferarea celulelor, diferențierea și dezvoltarea celulelor T. Schlafens au fost descoperiți inițial la șoareci și au fost studiati în contextul biologiei cancerului, precum și rolul lor în protejarea celulelor în timpul infecției virale. Această familie de proteine ​​oferă bariere antivirale prin efecte directe și indirecte asupra infecției cu virus. Schlafens poate inhiba replicarea virusurilor atât cu genomul ARN cât și cu ADN. În această recenzie, rezumăm funcțiile celulare și relația emergentă dintre Schlafens și imunitatea înnăscută. De asemenea, discutăm despre funcțiile și distincțiile acestei familii emergente de proteine ​​ca factori de restricție a gazdei împotriva infecției virale. Cercetările ulterioare asupra funcției proteinei Schlafen vor oferi o perspectivă asupra mecanismelor care contribuie la imunitatea intrinsecă și înnăscută a gazdei.

Codurile familiei de gene sunt strâns legate de imunitate. Mai multe familii de gene codifică proteine ​​și molecule reprezentând celule imune specifice care lucrează strâns împreună pentru a coordona și activa răspunsurile imune.

Una dintre cele mai importante familii de gene este familia imunoglobulinelor, cunoscută și sub numele de superfamilia imunoglobulinelor. Această familie codifică o serie de molecule de imunoglobuline, inclusiv IgG, IgM, IgA, IgE și IgD. Aceste molecule de imunoglobulină pot lega antigenele străine și pot activa răspunsuri imune specifice. În plus, membrii familiei imunoglobulinelor pot activa și regla, de asemenea, activitatea celulelor imune prin legarea la receptorii de pe suprafața celulelor imune.

O altă familie importantă de gene este familia antigenului leucocitar uman (HLA), cunoscută și sub denumirea de complex de histocompatibilitate. Această familie codifică antigenele leucocitare umane, care sunt prezenți în țesuturile umane majore și pot recunoaște și lega antigenele străine și le pot afișa celulelor T din sistemul imunitar, declanșând astfel un răspuns imun celular.

În plus, există multe alte familii de gene care codifică proteine ​​legate de imunitate, cum ar fi familia chemokinelor, familia nitrit sintazei etc.

Prin urmare, proteinele codificate de familia de gene sunt critice pentru reglarea răspunsului imun și creșterea imunității. Mutațiile sau variațiile unor gene pot duce la o funcție imunitară anormală, ducând la boli precum boli autoimune, boli imunodeficiențe și boli infecțioase. Prin urmare, studierea relației dintre codificarea familiei de gene și imunitate este de mare importanță pentru prevenirea și tratamentul acestor boli. Prin urmare, trebuie să acordăm o atenție deosebită îmbunătățirii imunității noastre. Cistanche poate crește imunitatea, iar polizaharidele din carne pot regla răspunsul imun al sistemului imunitar uman, pot îmbunătăți capacitatea de stres a celulelor imune și pot spori efectul bactericid al celulelor imunitare.

Click cistanche deserticola supliment

Cuvinte cheie:

Schlafen; SLFN; imunitatea înnăscută; virus; factor de restricție; evaziune imunitară.

1. Introducere

În 1998, gena Schlafen (SLFN pentru oameni; Slfn pentru șoareci) a fost raportată pentru prima dată în studiul dezvoltării timusului murin. Primii Schlafen descoperiti au fost genele murine Slfn1–4. Când Slfn1 este exprimat ectopic în fibroblastele NIH-3T3, acesta induce oprirea ciclului celular G{{0/G1; această observație a condus la inventarea termenului „schlafen” din cuvântul german care înseamnă „a dormi” [1].

Cercetări ulterioare au descoperit că Schlafens joacă roluri într-o varietate de funcții celulare, inclusiv anti-proliferare și diferențiere celulară [2–7], migrarea celulelor canceroase, proliferarea și prevenirea invaziei [8–11], sensibilizarea celulelor canceroase la deteriorarea ADN-ului. medicamente [12–17] și inhibarea replicării virale [18–24]. Pe măsură ce studiile asupra familiei Schlafen s-au extins în ultimii ani, s-au realizat progrese substanțiale către înțelegerea modului în care proteinele din această familie au funcții distincte. Articole excelente de revizuire recente au descris semnificația lor pentru domeniul biologiei cancerului [25].

Proteinele Schlafen au, de asemenea, roluri în controlul virusurilor și a sistemului imunitar al gazdei. Aici, abordăm asemănările și diferențele funcționale dintre membrii familiei Schlafen în ceea ce privește rolul lor în reglarea caracteristicilor virusologice și imunologice. Aceste descoperiri recente inspiră direcții viitoare de cercetare în această familie de proteine ​​în curs de dezvoltare.

2. Membrii familiei Schlafen și compoziția proteinelor

Membrii familiei genei Schlafen sunt foarte omologi în multe specii de mamifere. Nouă proteine ​​Schlafen sunt exprimate la șoareci din cromozomul 11 ​​și șase au fost găsite la oameni din cromozomul 17 (Figura 1) [3,26]. Chiar dacă Slfn-like 1 (Slfn1L) este exprimat pe cromozomul 4 de șoarece, există o opinie că nu este considerat un membru al familiei Schlafen din fișierul „bona”, din cauza asemănării extrem de scăzute cu genele Slfn [26,27]. În plus, Slfn6 și Slfn7 sunt considerate a fi secvențe derivate fie din izoformele Slfn3 sau Slfn4, fie din alte paralogii de șoarece [1,27].

Membrii Schlafen se împart în trei grupuri distincte, fiecare cu setul său unic de caracteristici și funcții (Figura 1). Grupul I are un domeniu divergent asociat cu ATPaza AAA care conține o regiune comună Slfn-box care a fost numită domeniul de bază Schlafen și este împărtășită cu celelalte două grupuri [2,28-31]. Domeniul de bază Schlafen are formă de potcoavă și conține motive de degete de zinc care sunt foarte conservate în toți membrii proteinelor familiei Schlafen.

Grupurile II și III conțin un domeniu linker suplimentar după domeniul de bază Schlafen, care găzduiește motivul SWADL definit de modelul de secvență de aminoacizi SW-(A/S)-(V/G/L)-D-(L/I/). V) cu funcție necunoscută [3,29]. Numai proteinele grupului III prezintă un domeniu terminal carboxil (C) extins care se potrivește superfamiliei I a helicazelor ADN/ARN [2]. Domeniul central Schlafen nu are motivul Walker. Walker A și B reprezintă motive structurale pentru legarea nucleotidelor și au fost descoperite în familia AAA de ATPaze [32].

Datorită absenței motivelor Walker, proteinele Schlafen din grupele I și II pot lipsi activitate ATPazei. Domeniile ADN/ARN helicaze presupuse ale unor membri Schlafen din grupul III au domenii AAA cu motive Walker care par a fi funcționale enzimatic [18,33,34]. Acestea sunt incomplete în Schlafen 14 murin și uman, care posedă doar motivul Walker B [31]. În plus, extensia C-terminală a unor Schlafens de grup III posedă un semnal de localizare nucleară (NLS) și poate avea funcții nucleare (Figura 1) [20,24,25]

Cu excepția ornitorincului, o monotremă, familia Schlafen se găsește practic la toate mamiferele. Secvențe asemănătoare genelor Schlafen au fost descoperite la amfibianul Xenopus laevis și la specia de pești Callorhincuys milii, dar nu și în niciun alt organism non-mamifer. Interesant, secvențe similare cu Schlafens au fost găsite prin analiza bioinformatică a genomurilor pentru virusul ortopox (OPV), cum ar fi virusurile vaccinia, variola (variola) și virusurile variolei bovine [1]. Secvențierea ulterioară a virusului camelpox (CMLV) a identificat o altă proteină asemănătoare Schlafen numită 176R. Această proteină constă din 502 aminoacizi și are o secvență C-terminală care este comparabilă cu domeniul de bază Schlafen al Schlafens murini. Unele dintre aceste gene virale Schlafen (v-Slfn) păstrează un întreg cadru de citire deschis (ORF).

În timp ce ORF pentru v-Slfn este intact în genomul virusurilor camelpox, monkeypox, cowpox, mousepox și taterapox, expresia proteinelor este restricționată în alte OPV, cum ar fi virusul vaccinia (VACV), datorită fragmentării ORF [1,26]. ,35]. Secvențele de v-Slfn s-au dovedit a fi similare cu grupul I Schlafen de șoarece și șobolan, dar le lipsește domeniul C-terminal. Acest lucru implică faptul că, în timp ce virusul progenitor al OPV ar fi putut dobândi un Schlafen intact de la rozătoare, ORF a fost fragmentat din cauza mutațiilor dobândite în timp [26,27].

3. Exprimarea reglementată a Schlafens în sistemul imunitar

S-a dovedit că membrii familiei Schlafen sunt induși de mai mulți stimuli, inclusiv CpG-ADN [36], LPS [36–38] și agenți patogeni, cum ar fi Brucella, Listeria [39] și rinovirus [37]. Receptorii IFN și IFN de tip I au fost implicați în inducerea genelor Schlafen, ceea ce implică faptul că Schlafenii sunt gene stimulate de IFN (ISG). În 2010, a fost raportat pentru prima dată că IFN influențează expresia membrilor familiei genelor Schlafen [40]. Datele prezentate în acest studiu arată că IFN de tip I este un inductor puternic al numeroși membri ai familiei Schlafen de șoarece, inclusiv membri ai grupului I (Slfn1 și Slfn2), grupului II (Slfn3) și grupului III (Slfn5 și Slfn8). Proteinele Stat activate de IFN și kinaza p38 MAP au funcționat diferit în reglarea exprimării induse de interferon [41].

În ștergerea Stat1 în fibroblastele embrionare de șoarece, expresia dependentă de IFN a tuturor genelor Schlafen a fost redusă în raport cu celulele parentale, variind de la o reducere parțială a Slfn3 la defecte de transcripție totale în Slfn1, 2, 5 și 8. Interesant, expresia Slfn5 a fost complet independent de Stat3, dar a fost crescut în celulele knockout Stat3. Funcția cascadelor de semnalizare activate de p38 MAPK este necesară pentru activarea transcripțională completă a ISG-urilor. Cu toate acestea, în timp ce p38 MAPK este necesară pentru exprimarea dependentă de IFN a genelor Schlafen în grupurile I și II, este interesant, expresia genei grupului III nu este dependentă de p38 MAPK.

În absența p38 MAPK, expresia ARNm dependentă de IFN a Slfn1, Slfn2 și, într-o măsură mai mică, Slfn3, a fost suprimată. Pe de altă parte, genele Schlafen din grupul III, SLFN5 și SLFN8, au fost induse de IFN într-o manieră independentă de p38 MAPK [41]. În special, nici Stat3, nici p38 MAPK nu au fost necesare pentru inducerea Slfn5, ceea ce indică faptul că mecanismele de reglementare alternative sunt implicate în acest proces.

Inducerea ISG-urilor de către IFN-urile de tip I necesită prezența elementelor de răspuns stimulate de interferon (ISRE) în regiunea promotoare a ISG, ceea ce permite activarea transcripțională prin legarea factorului de transcripție ISGF3, un complex de heterodimeri STAT1/STAT2 fosforilați, și IRF9 [42]. Inductibilitatea Schlafens de către stimuli IFN sau IFN a fost mai mică decât pentru MxA, un ISG convențional [37].

Analiza site-urilor de legare a factorului de transcripție folosind programul MatInspector [43] a arătat că MxA are șase situsuri ISRE, în timp ce majoritatea genelor Schlafen umane au doar un ISRE canonic [37]. Deși familia Schlafen aparține grupului de ISG-uri clasice reglementate de complexul STAT, unii Schlafens sunt exprimați prin căile IFN necanonice sau prin mecanisme nedefinite. Niveluri considerabile de Schlafens sunt exprimate în diferite celule, inclusiv fibroblaste primare și celule canceroase, în absența activării IFN [18,20,44].

Sensibilitatea expresiei Schlafen la IFN variază în funcție de tipul de celulă. De exemplu, expresia SLFN5 este suprimată în melanomul malign în comparație cu melanocitele normale. Stimularea IFN, pe de altă parte, a crescut semnificativ expresia SLFN5, în timp ce SLFN11, SLFN12 și SLFN13 nu au fost afectate [40]. În schimb, stimulatorii IFN, cum ar fi poli I: C și 50 pppdsRNA, au crescut ușor, dar nu semnificativ, expresia Slfn5 în celulele RAW 264.7 de macrofage de șoarece, în timp ce expresia Slfn14 a fost semnificativ crescută [19].

În 50 -regiunea de flancare a genei Slfn2, se găsesc o copie a unui situs presupus de legare NF-kB și două copii ale secvențelor de legare AP-1. S-a demonstrat că tratamentul CpG-ADN și LPS al macrofagelor necesită interacțiunea funcțională a NF-kB și AP1 în cadrul elementului promotor [36]. Scanarea regiunii promotoare a Slfn4 cu JASPAR (jaspar.cgb.ki.se) a relevat prezența AP1 și PU. 1 secvență de legare, precum și două copii ale elementelor de răspuns IFN STAT1 și secvențe de legare IRF1 [38].

În plus, un situs de legare a Gli1 există, de asemenea, în cadrul promotorului. Gli1, un efector de semnalizare Hedgehog, este necesar pentru activarea promotorului Slfn4, ceea ce înseamnă că rolul Slfn4 este critic în apariția macrofagelor care exprimă IL1 sau TNF [45]. În celulele canceroase, inhibarea epigenetică a expresiei genelor prin hipermetilarea insulei promotorului CpG este o apariție frecventă [46]. Mai multe studii au raportat hipermetilarea promotorului genei SLFN11 [14,46–49]. Reducerea la tăcere a SLFN11 prin hipermetilarea insulei promotorului CpG este legată de o rezistență mai mare la compușii de platină pentru chimioterapia cancerului [14]. Hipermetilarea unei insule promotoare CpG inactivează expresia genei SLFN11.

Această metilare este catalizată de două ADN metiltransferaze principale, DNMT1 și DNMT3B [14]. Faptul că expresia DNMT3B în monocite este foarte scăzută sau abia detectabilă [50], poate implica faptul că nivelurile ridicate de exprimare a SLFN11 în monocite sunt legate de hipermetilare. De asemenea, se știe din studiile de diferențiere a celulelor B ale centrului germinal că modificatorii histonelor, cum ar fi EZH2 și HDAC, reglează expresia epigenetică a SLFN11 [48].

În plus, s-a demonstrat că expresia SLFN11 și represorul specific liniei celulelor B PAX5 au o corelație inversă aproape perfectă [48]. Un site potențial de legare a PAX5 (GCGTGAC) există în regiunea promotor a SLFN11, sugerând că PAX5 poate fi unul dintre represorii SLFN11 în celulele B.

Membrii Schlafen sunt exprimați în diferite faze ale dezvoltării timocitelor și activării celulelor T periferice la șoareci. Slfn1 și Slfn2 sunt drastic crescute în timpul tranziției de la stadiile de maturare dublu pozitive la CD4 și CD8 la un singur pozitiv. Cu toate acestea, nivelurile de expresie ale ambelor gene scad după activarea celulelor T [1,2,51]. Slfn3 este foarte exprimat în celulele T unice pozitive pe parcursul dezvoltării timocitelor. Slfn3 este, de asemenea, exprimat la un nivel mai ridicat în celulele T naturale CD4 plus CD25 plus reglatoare decât în ​​celulele CD4 plus CD25-. Expresia Slfn3 este crescută în celulele T CD4 plus CD25- la activare, dar scade în celulele T CD4 plus CD25 plus după activarea cu stimulare anti-CD3/CD28. Stimularea cu TGF scade, de asemenea, expresia Slfn3 în subsetul de celule T CD4 plus, sugerând că Slfn3 poate fi un marker nou al activării celulelor T [52]. Slfn4 este detectat precoce și scăzut în timpul dezvoltării timocitelor, arătând fenomenul opus Slfn1 [1,2].

Nivelurile de ARNm Slfn4 sunt reglate în sus în timpul activării macrofagelor, în timp ce sunt reglate în jos pe parcursul diferențierii. Mielopoieza este perturbată de expresia constitutivă a Slfn4 în descendența mieloidă, ceea ce implică faptul că reglarea în jos a expresiei genei Slfn4 în timpul diferențierii macrofagelor este critică, iar Slfn4 poate acționa ca un modulator al acestei gene [38]. Spre deosebire de celelalte grupuri, Slfn5, 8, 9 și 10 din grupul III nu se modifică cantitativ în timpul dezvoltării timocitelor. În timpul activării celulelor T, totuși, a existat o reducere semnificativă a expresiei Slfn5 și Slfn8, în timp ce expresia Slfn9 a crescut și expresia Slfn10 a rămas relativ constantă [2]. Deoarece SLFN14 este exprimat la un nivel extrem de scăzut în celulele T, este puțin probabil să fie legat de soarta celulelor T [37].

Familia Schlafen umană este, de asemenea, asociată cu proliferarea celulelor imune și maturarea celulelor T. Cu excepția SLFN14, toate proteinele umane Schlafen sunt exprimate nativ în monocite, celule dendritice derivate din monocite (moDC) și celule T [37]. Nivelurile de expresie ale SLFN5 în celulele T și ale SLFN11 în monocite și moDC sunt deosebit de ridicate. Expresia SLFN5 și SLFN11 se modifică ușor pe parcursul diferențierii moDC.

Expresia SLFN12L și SLFN13 este relativ modestă în monocite în repaus, dar pare să fie crescută în timpul diferențierii în moDC, în timp ce expresia SLFN12 este semnificativ redusă [37]. Astfel, reglarea în jos și în sus a fiecărei proteine ​​​​familiei Schlafen poate reprezenta cerințe distincte pentru aceste proteine ​​în funcția moDC.

În mod intrigant, pare să existe un mecanism de feedback reglator pentru controlul transcripțional în cadrul familiei Schlafen [53]. Pierderea Slfn3 prin knockout scade expresia Slfn4, Slfn8 și Slfn9 în mucoasa ileală în timp ce crește Slfn1 și Slfn5. În plus, deficiența de Slfn3 scade expresia Slfn4 și crește expresia Slfn8 și Slfn9 în timus și splină, unde celulele imune se maturizează și/sau proliferează [53]. Promotorii tuturor membrilor familiei Schlafen conțin regiuni pentru legarea factorului de transcripție Kruppel-like factor-6 (KLF6).
Factorii legați de NFAT ING4, ZNF333 și KLF4 se prevăd, de asemenea, să se lege de majoritatea promotorilor Schlafen. Acești factori de transcripție din familia KLF joacă roluri diferite în diferențierea și proliferarea celulelor gastrointestinale și au modele de expresie diferite [54]. Acest lucru sugerează că membrii familiilor KLF și Schlafen pot avea bucle de feedback care acționează ca regulatori ai destinului celulelor gastrointestinale și imune în moduri diferite [53].

4. Imunodeficiența mutanților Schlafen

S-a observat că mutantul Elektra este o mutație homozigotă a Slfn2 murin și conferă vulnerabilitate la infecții virale și bacteriene [55]. Rata de mortalitate a șoarecilor după infecția cu citomegalovirus murin (MCMV) a fost semnificativ ridicată în comparație cu cea a șoarecilor martor de tip sălbatic [55]. La șoarecii cu fenotipul Elektra, limfocitele T CD8 plus și CD4 plus nu se extind. În comparație cu celulele de tip sălbatic, aceste celule au avut o rată mai mare de apoptoză.

Ca răspuns la semnalele de activare a celulelor T, se crede că această mutație provoacă apoptoză [9]. De asemenea, șoarecii Elektra au arătat un nivel semnificativ mai scăzut de celule T ca răspuns la infecția cu virusul coriomeningitei limfocitare. Celulele T Elektra, similare celulelor T recent activate, nu reușesc să mențină liniștea celulară și intră într-o fază post-mitotică. Celulele T își pierd potențialul de proliferare și mor ca răspuns la semnalele de proliferare/activare, rezultând populații reduse de celule T la șoarecii mutanți Elektra [9].

Au existat rapoarte ale unui pacient cu o pierdere heterozigotă mare a genelor SLFN11, SLFN12 și SLFN13 de pe cromozomul 17 [56]. S-a descoperit că acest pacient are anomalii substanțiale în proliferarea celulelor T și reglarea ciclului celular. Interesant este că pacientul avea carcinom cu celule Merkel a coapsei superioare, un fel de carcinom asociat cu o infecție virală și era considerat a fi susceptibil la cancer, fiind diagnosticat cu limfom cu celule T.

Sângele și plasma pacientului aveau ADN substanțial al virusului Epstein-Barr și al virusului Torque teno, ceea ce indică faptul că pacientul era vulnerabil la infecții virale. Pacientul avea o distribuție normală a celulelor imune CD4 plus/CD8 plus și o distribuție tipică a celulelor naive și de memorie, dar a avut o proliferare aberantă a celulelor T și moarte excesivă a celulelor T [56].

Mutațiile în SLFN14 au fost legate de macrotrombocitopenie și sângerare excesivă [57-61]. În plus, funcția trombocitelor este diminuată la pacienții cu aceste mutații [61]. Această mutație SLFN14 prezintă un fenotip specific speciei, cu anomalii plachetare la om și eritrocitoză microcitară severă la șoareci [62].

Astfel, SLFN14 poate fi un jucător esențial în hematopoieza mamiferelor și poate juca un rol în determinarea angajamentului de descendență de trombocite și eritroide în anumite specii. Mai mult, se știe acum că trombocitele au roluri într-o varietate de răspunsuri imunologice înnăscute și adaptative, care depășesc cu mult concepția clasică a trombocitelor ca fiind doar agenți hemostatici și trombolitici [63]. Prin urmare, se poate demonstra că SLFN14 este profund implicat în controlul imunologic prin formarea trombocitelor și reglarea funcției.

For more information:1950477648nn@gamil.com