Макрофагальный маннозный рецептор | |
---|---|
Идентификаторы | |
Символ | КМС |
Мембранома | 56 |
рецептор маннозы, C тип 1 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||
Символ | MRC1 | ||||||
Альтернативные символы | CD206 | ||||||
ген NCBI | 4360 | ||||||
HGNC | 7228 | ||||||
ОМИМ | 153618 | ||||||
РефСек | NM_002438 | ||||||
UniProt | P22897 | ||||||
Другие данные | |||||||
Локус | Хр. 10 стр. 13 | ||||||
|
рецептор маннозы, C тип 2 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||
Символ | МРК2 | ||||||
Альтернативные символы | CD280 | ||||||
ген NCBI | 9902 | ||||||
HGNC | 16875 | ||||||
РефСек | NM_006039 | ||||||
UniProt | Q9UBG0 | ||||||
Другие данные | |||||||
Локус | Хр. 17 q23 | ||||||
|
Рецептор маннозы ( кластер дифференцировки C 206, CD206 ) представляет собой лектин C-типа, в основном присутствующий на поверхности макрофагов , незрелых дендритных клеток и синусоидальных эндотелиальных клеток печени, но также экспрессируемый на поверхности клеток кожи, таких как фибробласты и кератиноциты кожи человека . [1] [2] Это первый член семейства эндоцитарных рецепторов, которое включает Endo180 (CD280) , M-тип PLA2R и DEC-205 (CD205) . [3]
Рецептор распознает терминальные остатки маннозы , N -ацетилглюкозамина и фукозы на гликанах, прикрепленных к белкам [4], обнаруженным на поверхности некоторых микроорганизмов , играющих роль как во врожденной , так и в адаптивной иммунной системе . Дополнительные функции включают очистку гликопротеинов из кровообращения, включая сульфатированные гликопротеиновые гормоны и гликопротеины, высвобождаемые в ответ на патологические события. [5] Рецептор маннозы непрерывно рециркулирует между плазматической мембраной и эндосомальными отсеками в зависимости от клатрина . [6]
Рецептор маннозы представляет собой трансмембранный белок типа I с внеклеточным N-концом и внутриклеточным C-концом . Сначала он синтезируется как неактивный предшественник, но протеолитически расщепляется до своей активной формы в аппарате Гольджи . [8] В целом, внеклеточная часть рецептора состоит из 8 последовательных доменов распознавания углеводов C-типа (CRD), расположенных ближе всего к плазматической мембране, за которыми следует один повторяющийся домен фибронектина типа II и N-концевой богатый цистеином домен. Цитоплазматический хвост не способен передавать сигнал в изоляции, поскольку в нем отсутствуют соответствующие сигнальные мотивы. [9]
N-концевой богатый цистеином домен гомологичен цепи B рицина и связывается с сульфатированными остатками сахара, с особенно высоким сродством к остаткам N -ацетилгалактозамина и галактозы , сульфатированным в положениях 3 и 4 их пиранозных колец. [10]
Другие лиганды включают хондроитинсульфаты A и B, а также сульфатированные структуры Lewis x и Lewis a . [6] Рецептор маннозы является единственным членом семейства, в котором этот домен является функциональным. [5]
Повторяющийся домен фибронектина типа II сохраняется среди всех членов семейства рецепторов маннозы. Коллагены I-IV связывают эту область с высокой аффинностью, тогда как коллаген V связывается только слабо. Через этот домен рецептор маннозы интернализует коллаген в макрофагах и синусоидальных клетках печени , независимо от лектиновой активности рецептора. [9] Наряду с N-концевым богатым цистеином доменом, этот домен является наиболее высококонсервативным между мышами и людьми (92%). [8]
8 тандемных CRD во внеклеточной области рецептора маннозы разделяют только 30% гомологии друг с другом. Каждый из них содержит по крайней мере некоторые аминокислотные остатки, необходимые для связывания Ca 2+ и лиганда, общие для функциональных CRD типа C. Только CRD 4 и 5 содержат все остатки, необходимые для связывания сахара, образуя устойчивое к протеазе ядро связывания лиганда. Наиболее распространенным лигандом являются терминальные остатки маннозы, но связываются также N -ацетилглюкозамин и фукоза. [8]
Основное взаимодействие между CRD-4 и его сахарным лигандом происходит через прямое лигирование с сохраненным Ca 2+ в сайте связывания сахара, аналогично механизму связывания маннан-связывающего лектина (MBL). Однако четверть свободной энергии связывания сахара связана с гидрофобными взаимодействиями стекирования, образованными между одной стороной сахарного кольца и боковой цепью сохраненного остатка тирозина в сайте связывания, что не наблюдается в MBL. Несмотря на сходство в связывании маннозы между рецептором маннозы и MBL, эти различия предполагают, что связывание маннозы рецептором маннозы развивалось отдельно от связывания других лектинов C-типа. [11]
По отдельности CRD связывают маннозу только со слабым сродством. Высокое сродство связывания, как полагают, является результатом кластеризации нескольких CRD. Эта кластеризация позволяет связывать многовалентные , разветвленные лиганды, такие как высокоманнозные N-связанные олигосахариды . [12]
Было высказано предположение, что рецептор маннозы может существовать по крайней мере в двух различных структурных конформациях . Каждый из CRD типа C разделен линкерными областями из 10-20 аминокислот, содержащих ряд остатков пролина , циклическая боковая цепь которых довольно жесткая и благоприятствует конформации, в которой N-концевой цистеин-богатый домен простирается как можно дальше от плазматической мембраны. [13]
В качестве альтернативы, взаимодействия между соседними CRD могут удерживать их в непосредственной близости друг от друга и вызывать изгиб внеклеточной области рецептора, приводя N-концевой цистеин-богатый домен в тесный контакт с CRD. Это расположит CRD 4 и 5 дальше всего от мембраны, чтобы максимизировать их взаимодействие с потенциальными лигандами. Устойчивость к протеолизу, продемонстрированная CRD 4 и 5, предполагает, что физические взаимодействия между двумя доменами действительно происходят, тем самым подтверждая существование этой U-образной конформации. [13]
Считается, что переходы между этими двумя конформациями происходят в зависимости от pH, регулируя селективность лиганда и высвобождение во время эндоцитоза. Считается, что более низкий, более кислый pH ранних эндосом отвечает за высвобождение лиганда. [13]
Функциональная растворимая форма рецептора маннозы образуется при протеолитическом расщеплении связанной с мембраной формы металлопротеазами , обнаруженными во внеклеточной среде. [14] [15]
Растворимый белок состоит из всей внеклеточной области рецептора и может быть вовлечен в транспорт маннозилированных белков от мест воспаления . [9] Было показано, что выделение маннозного рецептора из макрофагов усиливается при распознавании грибковых патогенов , таких как Candida albicans и Aspergillus fumigatus , что предполагает, что растворимая форма может играть роль в распознавании грибковых патогенов. Таким образом, баланс между мембраносвязанным и растворимым маннозным рецептором может влиять на нацеливание грибковых патогенов в ходе инфекции. [16]
Рецептор маннозы сильно гликозилирован, и его N-связанные сайты гликозилирования высококонсервативны у мышей и людей, что указывает на важную роль этой посттрансляционной модификации . Присутствие остатков сиаловой кислоты на N-связанных гликанах рецептора маннозы важно для его роли в связывании как сульфатированных, так и маннозилированных гликопротеинов. Сиалилирование регулирует мультимеризацию рецептора, которая, как известно, влияет на связывание с сульфатированными гликопротеинами. Также известно, что терминальные остатки сиаловой кислоты необходимы для связывания с маннозилированными гликанами. Отсутствие сиаловой кислоты снижает способность рецептора связывать и интернализовать маннозилированные гликаны, но не влияет на его локализацию на плазматической мембране или его эндоцитарную активность. [9] [17]
Ряд патогенных микроорганизмов, включая C. albicans , [15] [18] Pneumocystis carinii [19] [20] и Leishmania donovani [21] [22], демонстрируют на своей поверхности гликаны с терминальными остатками маннозы, которые распознаются CRD типа C маннозного рецептора, тем самым выступая в качестве маркера чужеродного. После распознавания рецептор интернализует связанный патоген и переносит его в лизосомы для деградации через фагоцитарный путь . Таким образом, маннозный рецептор действует как рецептор распознавания образов . Наличие диароматического мотива последовательности FENTLY (Phe-Glu-Asn-Thr-Leu-Tyr) в цитоплазматическом хвосте рецептора имеет жизненно важное значение для его интернализации, опосредованной клатрином. [6] Это подтверждается доказательствами того, что клетки Cos-1, трансфицированные рецептором маннозы, лишенным своего С-концевого хвоста, не способны эндоцитировать C. albicans и P. carinii . [6]
Удивительно, но мыши с нокаутом рецептора маннозы не демонстрируют повышенной восприимчивости к инфекции, что говорит о том, что рецептор не является необходимым для фагоцитоза. Однако его участие нельзя отрицать, поскольку другие механизмы могут компенсировать. Например, заражение мышей с нокаутом P. carinii привело к увеличению набора макрофагов к месту инфекции. Кроме того, другие рецепторы, присутствующие на поверхности фагоцитарных клеток, такие как DC-SIGN , SIGNR1 и Endo180, демонстрируют схожую способность связывания лиганда с рецептором маннозы, и поэтому вполне вероятно, что при его отсутствии эти белки способны компенсировать и вызывать фагоцитоз. [6]
Считается также, что способность рецептора маннозы помогать в интернализации патогена облегчает инфицирование Mycobacterium tuberculosis и Mycobacterium leprae . Эти бактерии находятся и размножаются в макрофагах, предотвращая образование фаголизосомы, чтобы избежать деградации. Следовательно, опосредуя их проникновение в макрофаг, блокирование рецептора маннозы помогает этим патогенам инфицировать и расти в своей целевой клетке. [6] [23]
CRD-области рецептора маннозы на синусоидальных эндотелиальных клетках печени удаляют ряд отходов, начиная от растворимых макромолекул и заканчивая крупными частицами. [24] К ним относятся лизосомальные ферменты, [25] α-цепи коллагена, [26] C-концевые пропептиды проколлагенов типа I, [27] и активатор тканевого плазминогена. [28] Исследования связывания показывают, что каждая синусоидальная эндотелиальная клетка печени экспрессирует поверхностный пул из 20 000–25 000 рецепторов маннозы. Рецептор маннозы на синусоидальной эндотелиальной клетке печени является быстро рециркулирующим рецептором с Ke (константой скорости эндоцитоза) 4,12 мин-1, что соответствует периоду полураспада 10 с для поверхностного пула комплексов рецептор-лиганд. [29]
В отличие от макрофагов, которые используют рецепторы маннозы для фагоцитоза твердых частиц >200 нм, рецептор маннозы на синусоидальных эндотелиальных клетках печени опосредует клатрин-опосредованный эндоцитоз макромолекул и наночастиц <200 нм. [24]
Рецептор маннозы также может играть роль в захвате и презентации антигена незрелыми дендритными клетками в адаптивной иммунной системе. После связывания с рецептором маннозилированные антигены интернализуются и транспортируются в эндоцитарные отсеки внутри клетки для загрузки на молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC) или другие связанные молекулы презентации антигена. Косвенным примером этого является обработка гликолипидного антигена липоарабиноманнана , полученного из микобактерий . Липоарабиноманнан (LAM) представляется Т-клеткам в комплексе с CD1b, но также способен связываться с рецептором маннозы. Поскольку присутствие маннана , альтернативного лиганда, ингибирует зависимую от LAM пролиферацию Т-клеток, предполагается, что рецептор связывает внеклеточный LAM, интернализует его, а затем транспортирует его в эндоцитарные везикулы для загрузки на CD1b. [8]
Зрелые дендритные клетки и макрофаги используют рецептор маннозы для презентации антигена другим способом. Расщепленный растворимый рецептор связывается с циркулирующими антигенами и направляет их к эффекторным клеткам в лимфоидных органах через свой богатый цистеином домен, тем самым активируя адаптивную иммунную систему. [8]
Цитоплазматический хвост рецептора маннозы не содержит никаких сигнальных мотивов, однако рецептор оказался необходимым для продукции как про-, так и противовоспалительных цитокинов , что указывает на более пассивную роль рецептора в фагоцитозе патогенов. [6] [8] Это говорит о том, что рецептору маннозы помогают другие рецепторы клеточной поверхности для запуска каскада сигнализации. Например, было показано, что клетки HEK 293, ко-трансфицированные человеческим рецептором маннозы и кДНК человеческого Toll-подобного рецептора 2, способны секретировать IL-8 в ответ на инфекцию P. carinii , тогда как клетки, трансфицированные любым из рецепторов по отдельности, этого не делали. [30] Возможно, что два рецептора образуют комплекс на поверхности клетки, который облегчает передачу сигнала при патогенном вызове.
Другая ключевая роль рецептора маннозы заключается в регулировании уровней молекул, высвобождаемых в кровообращение во время воспалительной реакции. В ответ на патологические события гликопротеины, включая лизосомальные гидролазы , тканевой активатор плазминогена и нейтрофильную миелопероксидазу, высвобождаются, чтобы помочь бороться с любыми вторгающимися микроорганизмами. После того, как угроза утихла, эти гликопротеины могут быть разрушительными для тканей хозяина, поэтому их уровни в кровообращении должны строго контролироваться. [6]
Олигосахариды с высоким содержанием маннозы, присутствующие на поверхности этих гликопротеинов, действуют, чтобы обозначить их временную природу, поскольку они в конечном итоге распознаются рецептором маннозы и удаляются из кровообращения. Мыши с нокаутом рецептора маннозы менее способны очищать эти белки и показывают повышенные концентрации ряда лизосомальных гидролаз в крови. [5]
В соответствии с этой функцией, рецептор маннозы экспрессируется на низком уровне во время воспаления и на высоком уровне во время разрешения воспаления, чтобы гарантировать удаление воспалительных агентов из кровообращения только в подходящее время. [5]
Богатый цистеином N-концевой домен маннозного рецептора играет важную роль в распознавании сульфатированных гликопротеиновых гормонов и их выведении из кровообращения. [8]
Гликопротеиновые гормоны, такие как лютропин , который запускает высвобождение яйцеклетки во время овуляции , должны стимулировать свои рецепторы импульсами, чтобы избежать десенсибилизации рецепторов . Гликаны на их поверхности покрыты сульфатированным N -ацетилгалактозамином (GalNAc), что делает их лигандами для богатого цистеином домена гомологии рицина рецептора маннозы. Эта метка обеспечивает цикл высвобождения, стимуляции и удаления из кровообращения. [7]
Нокаутные мыши, у которых отсутствует фермент, необходимый для добавления сульфатированной структуры колпачка GalNAc, демонстрируют более длительный период полураспада лютропина, что приводит к повышенной активации рецептора и выработке эстрогена . Самки нокаутных мышей достигают половой зрелости быстрее, чем их сородичи дикого типа, имеют более длительный цикл эструса и производят больше пометов. Таким образом, сульфатированная метка GalNAc очень важна для регулирования сывороточных концентраций определенных гликопротеиновых гормонов. [7]
У людей экспрессируются два типа рецепторов маннозы, каждый из которых кодируется собственным геном:
Ген | Белок | Альтернативные названия |
---|---|---|
MRC1 | Макрофагальный маннозный рецептор 1 | Рецептор маннозы C-типа 1, семейство доменов лектина C-типа 13, член D (CLEC13D), CD206, MMR |
МРК2 | Макрофагальный маннозный рецептор 2 | Рецептор маннозы 2 типа С, белок, ассоциированный с рецептором активатора плазминогена урокиназного типа, CD280 |
Избирательные свойства интернализации рецептора маннозы указывают на ряд потенциальных применений в области здоровья и болезней. Манипулируя гликозилированием важных биоактивных белков до состояния высокой маннозилированности, их уровни в сыворотке могут строго регулироваться, и они могут быть направлены специально на клетки, экспрессирующие рецептор маннозы. Существует также потенциал для использования рецептора маннозы в качестве мишени для улучшенной активации макрофагов и презентации антигена. [5] [8] [31]
MRC2/ Endo180 [32] взаимодействует с Basigin /CD147 через свой четвертый домен лектина C-типа , образуя молекулярный комплекс супрессора эпителиально-мезенхимального перехода , который при нарушении приводит к индукции поведения инвазивных эпителиальных клеток простаты , связанного с плохой выживаемостью при раке простаты . [33] Повышенная жесткость базальной мембраны из-за ее гликирования также может вызвать Endo180 -зависимую инвазию эпителиальных клеток простаты , и этот биомеханический механизм связан с плохой выживаемостью при раке простаты . [34] Было высказано предположение, что стабилизация комплекса супрессора эпителиально-мезенхимального перехода Endo180-CD147 и нацеливание некомплексированной формы Endo180 в инвазивных клетках может иметь терапевтическую пользу в предотвращении прогрессирования рака и метастазирования . [35]