ИФНЛ4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | IFNL4 , IFNAN, интерферон, лямбда 4 (ген/псевдоген), интерферон лямбда 4 (ген/псевдоген) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | ОМИМ : 615090; GeneCards : IFNL4; OMA :IFNL4 — ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Интерферон лямбда 4 (символ гена: IFNL4 ) — один из недавно открытых человеческих генов и новейшее дополнение к семейству белков интерферона лямбда . Этот ген кодирует белок IFNL4, который участвует в иммунном ответе на вирусную инфекцию.
IFNL4 похож на три соседних гена (IFNL1, IFNL2 и IFNL3 ) в том, что белки, кодируемые этими генами, связываются с общим корецепторным комплексом . Формирование этого комплекса приводит к активации сигнального пути JAK-STAT и повышению регуляции многочисленных генов, стимулируемых интерфероном. Генетические варианты внутри или около этого гена были связаны с устранением инфекции вируса гепатита С (HCV) и другими фенотипами.
Первые три гена интерферона лямбда были обнаружены в 2003 году двумя независимыми исследовательскими группами, которые использовали разные номенклатуры в своих отчетах. [3] [4] В 2013 году Прокунина-Олссон и др. сообщили о наличии четвертого гена в этой области, который они обнаружили после обработки человеческих гепатоцитов полиинозиновой :полицитидиловой кислотой (поли I:C) для имитации инфекции ВГС и индукции экспрессии генов интерферона лямбда. Секвенирование РНК выявило наличие IFNL4 , который ранее не был замечен, в области интерферона лямбда. [5]
В 2003 году Комитет по номенклатуре генов Организации генома человека (HUGO NC) обозначил первые три гена, обнаруженные в этом регионе, как интерлейкины , но HUGO NC пересмотрела это решение после открытия четвертого гена десять лет спустя. Сегодня эти четыре гена признаны генами интерферона лямбда с официальными символами IFNL1 (ранее IL29 ), IFNL2 (ранее IL28A ), IFNL3 (ранее IL28B ) и IFNL4 .
Гены интерферона лямбда находятся в хромосомной области 19q13.13. IFNL4 расположен между IFNL3 и IFNL2 . Ген IFNL4 содержит пять экзонов , а полный белок IFNL4 состоит из 179 аминокислот . [5]
Белки, кодируемые генами IFNL1 , IFNL2 и IFNL3, имеют высокую степень сходства аминокислотных последовательностей. [3] [4] IFNL2 и IFNL3 имеют ~96% идентичности аминокислот, а IFNL1 имеет ~81% идентичности с IFNL2 и IFNL3. IFNL4 значительно отличается от других членов этого семейства. IFNL4 наиболее тесно связан с IFNL3, однако эти белки имеют только ~30% идентичности аминокислот. [5] Сходство между IFNL3 и IFNL4 наиболее велико для спиралей A и F, где лямбда-интерфероны взаимодействуют с рецептором IFNLR1, и наименьшее в спирали D, где они взаимодействуют с IL10R2, вторым компонентом комплекса рецептора интерферона лямбда. [5]
В 2009 году (т. е. до открытия IFNL4 ) результаты исследований ассоциаций по всему геному (GWAS) показали, что полиморфизмы отдельных нуклеотидов (SNP) вблизи IFNL3 (rs12979860, rs8099917 и другие) тесно связаны с реакцией на лечение пегилированным интерфероном-α и рибавирином [6] [7] [8] и спонтанным излечением инфекции вируса гепатита С (HCV) . [9] [10]
Поскольку ген, тогда известный как IL28B, был самым близким известным геном в то время, эти генетические варианты были названы « вариантами IL28B », и предполагалось, что наблюдаемые ассоциации отражают различия в структуре или регуляции этого гена. Однако открытие IFNL4 показало, что многие из этих вариантов находятся внутри или ближе всего к IFNL4 . SNP rs12979860 расположен в интроне 1 IFNL4 , тогда как rs8099917 лежит в межгенной области , но ближе всего к IFNL4 . [5]
IFNL4 содержит полиморфизм, который контролирует генерацию белка IFNL4. Вариант динуклеотида IFNL4 -ΔG/TT (rs368234815, ранее ss469415590) состоит из SNP rs11322783 (Δ/T) и rs74597329 (G/T). Поскольку эти SNP находятся в полном неравновесии сцепления, rs368234815, rs11322783 и rs74597329 предоставляют одинаковую информацию. В базе данных NCBI dbSNP rs368234815 был объединен с rs11322783. Однако в базе данных Genome Aggregation Database IFNL4 -ΔG/TT представлен rs74597329. IFNL4 -ΔG генерирует полный белок IFNL4, в то время как IFNL4 -TT приводит к сдвигу рамки считывания, который преждевременно останавливает белок, производя укороченные полипептиды без известной биологической функции. [5]
Другой функциональный полиморфизм в IFNL4 изменяет биологическую функцию белка. Несинонимичный вариант, расположенный в экзоне 2 (rs117648444), заменяет серин на пролин в аминокислотной позиции 70 (P70S), когда присутствует в гаплотипе, включающем аллель IFNL4 -ΔG. [5] Исследования in vitro показали, что белок IFNL4 S70 имеет более слабую биологическую функцию, чем IFNL4 P70. В частности, IFNL4 S70 продуцировал более низкие уровни экспрессии генов, стимулируемых интерфероном, и меньшую противовирусную активность по сравнению с IFNL4 P70. [11]
Хотя ген IFNL4 присутствует у всех приматов (и большинства млекопитающих, не являющихся приматами, за исключением мышей и крыс), люди являются единственным видом, у которого был обнаружен аллель, отменяющий IFNL4 . [12]
Хромосомная область, содержащая IFNL4 , подверглась самому сильному отбору из всех областей, содержащих ген интерферона. [13] В частности, был очень сильный эволюционный отбор для варианта IFNL4 -TT, который «выключает» выработку белка IFNL4. [14] Этот аллель, вероятно, возник непосредственно перед миграцией из Африки и подвергся немедленному отбору в африканской популяции. Этот отбор усилился в европейских и азиатских популяциях. В результате, в то время как ~95% лиц африканского происхождения несут по крайней мере одну копию аллеля IFNL4 -ΔG и способны вырабатывать IFNL4, этот процент падает до ~50% у европейцев и <15% у азиатов. [5] Сравнение африканских и восточноазиатских популяций показало, что аллель IFNL4 -TT является одним из наиболее дифференцированных вариантов по всему геному. [14]
Маловероятно, что инфекция вируса гепатита С оказала давление отбора , которое привело к появлению этих поразительных различий, поскольку вирус гепатита С не был распространен до двадцатого века, а хроническая инфекция вируса гепатита С имеет слишком длительное течение, чтобы существенно повлиять на репродуктивную функцию. [15]
Существует высокое неравновесие сцепления между вариантом IFNL4 -ΔG/TT и SNP rs12979860 и rs8099917. [5] Неравновесие сцепления между IFNL4 -ΔG/TT и IFNL4 rs12979860 является полным в азиатских популяциях (r 2 =1,0) и сильным среди европейских (r 2 >0,9), но слабее в африканских популяциях (r 2 ~0,7). [5] Для rs8099917 неравновесие сцепления с IFNL4 -ΔG/TT является сильным в азиатских популяциях, умеренным у европейцев и слабым у африканцев. [5]
Варианты IFNL4 -ΔG/TT и rs117648444 присутствуют в трех наблюдаемых гаплотипах, которые могут модифицировать или отменять белок IFNL4. Эти гаплотипы : IFNL4 -ΔG: rs117648444-G, который создает белок IFNL4 P70; IFNL4 -ΔG: rs117648444-A, который создает белок IFNL4 S70; IFNL4 -TT: rs117648444 -G, который не создает полный белок IFNL4. [5] [11]
Генетические варианты IFNL4 связаны с различными фенотипами, включая иммунный ответ на инфекцию ВГС, селекцию вариантов ВГС, воспаление печени и фиброз, а также некоторые оппортунистические вирусные инфекции и раковые заболевания.
Генотип варианта IFNL4 -ΔG/TT (и однонуклеотидные полиморфизмы, находящиеся в неравновесном сцеплении с этим полиморфизмом) ассоциируются как со спонтанным излечением инфекции ВГС, так и с успешным лечением хронического гепатита С.
Интерферон лямбда стал центром исследований ВГС, когда исследования связали SNP rs12979860 и rs8099917 с ответом на лечение пегилированным интерфероном-α и рибавирином хронического гепатита С, [6] [7] [8] и спонтанным очищением от ВГС. [9] [10] По сравнению с популяциями европейского или азиатского происхождения, афроамериканские популяции продемонстрировали более низкую частоту генотипа rs12979860-CC, [6] [9], который связан с очищением от вируса. Это наблюдение дало объяснение ранее наблюдавшимся расовым различиям в ответе на лечение ВГС и спонтанном очищении. [16] [17] Продемонстрированная связь между генотипом для SNP rs12979860 и лечением привела к тому, что Управление по контролю за продуктами и лекарствами США рекомендовало тестирование на « IL28B » в клинических испытаниях новых методов лечения ВГС. [18] Исследования преимущественно проводились на генотипе HCV 1, но связь между генотипом IFNL4 и нарушением клиренса HCV наблюдалась и для других генотипов HCV. [19] [20]
IFNL4 -ΔG/TT является вероятным первичным функциональным вариантом, который объясняет эту связь. Высокая неравновесность сцепления между маркерными SNP (например, rs12979860) и кандидатами на объяснительные генетические варианты (например, IFNL4 -ΔG/TT) представляет собой проблему при идентификации функциональных полиморфизмов. Однако более слабая неравновесность сцепления между IFNL4 -ΔG/TT и IFNL4 rs12979860 в популяциях африканского происхождения облегчает сравнение этих полиморфизмов, и в афроамериканских популяциях IFNL4 -ΔG/TT, как было показано, является лучшим предиктором, чем rs12979860, для ответа на лечение терапией пегилированным интерфероном-α/рибавирином и спонтанного очищения от вируса гепатита С. [5] [21] Эти результаты были подтверждены в более крупном исследовании спонтанного очищения в афроамериканской популяции [22] и распространены на европейские популяции. [23] [24]
Ассоциации между клиренсом HCV и генотипом полиморфизма IFNL4 -ΔG/TT сильны. Среди пациентов, включенных в исследование Virahep-C, отношение шансов для достижения устойчивого вирусологического ответа после лечения пегилированным интерфероном альфа/рибавирином ( IFNL4 -TT/TT против IFNL4 - ΔG/ΔG) составило 2,90 у афроамериканцев и 4,42 у европеоидных американцев. [5] В когорте HALT-C наблюдались еще большие отношения шансов для устойчивого вирусологического ответа: 11,0 и 6,94 среди афроамериканцев и европеоидных американцев соответственно. [5]
Гаплотипы, включающие SNP (rs117648444), который контролирует вариант белка IFNL4 P70S, также связаны с клиренсом HCV. В популяционных исследованиях вариант, который создает IFNL4 S70, связан с повышенными показателями спонтанного клиренса HCV и лучшим ответом на лечение. [11] [25] В исследованиях in vitro полученный белок IFNL4 S70 вызывает снижение экспрессии гена, стимулирующего внутрипеченочный интерферон, и противовирусной активности по сравнению с IFNL4 P70. [11] Эти результаты предоставляют дополнительные доказательства того, что снижение активности IFNL4 улучшает клиренс HCV.
Генотип IFNL4 может влиять на геном HCV, выбирая определенные вирусные штаммы, включая те, которые приводят к резистентности к лечению. Геном-геномный анализ показал, что IFNL4 rs12979860 связан с вариациями многих аминокислот в геноме HCV. У пациентов, инфицированных HCV, с генотипом rs12979860-CC (т. е. тех, кто не генерирует белок IFNL4) наблюдалась более высокая частота несинонимичных вариантов HCV, чем у пациентов с генотипами, отличными от CC. [26]
Некоторые противовирусные препараты прямого действия (DAA), используемые для лечения инфекции HCV, нацелены на белок NS5A HCV . Варианты HCV, в которых тирозин в аминокислотной позиции 93 заменен на гистидин (NS5A Y93H), могут вызывать резистентность к этим препаратам и снижать успешность лечения. Пациенты с вариантом NS5A Y93H с меньшей вероятностью реагируют на ингибиторы NS5A, такие как даклатасвир , ледипасвир и омбитасвир , [27] [28] , которые обычно используются в популярных схемах лечения DAA (например, Harvoni). Было показано, что у пациентов с генотипом IFNL4 -TT/TT частота замены NS5A Y93H выше, чем у тех, кто несет аллель ΔG. [29] В соответствии с этими результатами, было убедительно показано, что генотип IFNL4 rs12979860-C/C связан с распространенностью варианта Y93H у пациентов, инфицированных генотипом HCV 1b. [30]
Генотипы IFNL4 , связанные с повышенным очищением от вируса гепатита С и ответом на лечение, также связаны с усилением воспаления печени и прогрессированием фиброза , что может привести к развитию цирроза и рака печени .
Аллель rs8099917-G, который находится в высоком неравновесном сцеплении с IFNL4 -ΔG и ассоциируется со сниженным клиренсом HCV, был связан с уменьшением некровоспаления, фиброза и прогрессирования фиброза. [31] В соответствии с этим выводом, люди с хроническим гепатитом C и генотипом rs12979860-CC имели тенденцию к более высокому портальному воспалению, хотя анализ результатов парной биопсии не выявил ассоциаций между этим генотипом и прогрессированием фиброза. [32] Расширяя эти выводы, было показано, что генотип rs12979860-CC был связан с повышенным воспалением и фиброзом не только у пациентов с хроническим HCV, но и у пациентов с хроническим гепатитом B или неалкогольной жировой болезнью печени. [33]
Как и в случае с HCV, неравновесие сцепления создает проблему при определении функционального полиморфизма для этих ассоциаций. В исследовании афроамериканцев, инфицированных HCV, и пациентов европейского происхождения, перенесших трансплантацию печени, генотип донора для IFNL4 -ΔG/TT был более сильным предиктором прогрессирования фиброза после трансплантации, чем генотип для rs12979860. [34] Однако во втором исследовании пациентов европейского происхождения с хроническим гепатитом C [35] неравновесие сцепления между IFNL4 -ΔG/TT, IFNL4 rs12979860 и другим вариантом в 3'-нетранслируемой области IFNL3 (rs4803217) было слишком сильным, чтобы различить различия генотипов для воспаления печени и фиброза. В отличие от результатов исследований очищения от вируса гепатита С, не было обнаружено никаких различий между генотипами, которые генерировали различные варианты белка IFNL4 (IFNL4 P70S) ни для фиброза, ни для воспаления. [35]
GWAS были проведены для большого спектра злокачественных новообразований. Однако связь GWAS между генотипом IFNL4 и раком ограничена риском редкого подтипа рака яичников . GWAS, проведенный международным консорциумом, выявил, что аллель IFNL4 -ΔG, который генерирует белок IFNL4, был связан со сниженным риском муцинозной карциномы яичников. [36] Объяснение этой связи еще предстоит определить.
В исследованиях генов-кандидатов были зарегистрированы ассоциации с генотипом IFNL4 для рака простаты и саркомы Капоши . IFNL4 -ΔG связан с повышенным риском рака простаты среди мужчин с инфекциями, передающимися половым путем. [37] [38] В швейцарской когорте мужчины, которые были носителями аллеля rs8099917-G, который находится в неравновесном сцеплении с IFNL4-ΔG в европейских популяциях, имели повышенный риск саркомы Капоши. [39]
Исследования вариантов IFNL4 и других инфекционных заболеваний дали неоднозначные результаты. В европейской популяции у лиц, которые являются носителями аллеля IFNL4 rs12979860-T (и, следовательно, генерируют белок IFNL4), было обнаружено больше эпизодов тяжелого герпеса на губах , [40] который вызывается вирусом простого герпеса . Однако в большой когорте ВИЧ -инфицированных женщин генотип полиморфизма IFNL4 -ΔG/TT не был связан с исходами, связанными с вирусом простого герпеса, включая эпизоды орального или генитального герпеса. [41] Инфекция цитомегаловируса человека (человеческий бета-герпесвирус 5) может быть реактивирована у пациентов, у которых снижается иммунитет после трансплантации органов или из-за прогрессирующей ВИЧ-инфекции. Гомозиготность по IFNL4 -ΔG была связана с повышенным риском цитомегаловирусного ретинита у пациентов с ВИЧ. [42] Кроме того, аллель IFNL4 -ΔG был связан как с более высокими показателями репликации цитомегаловируса, так и с большим количеством симптомов, вызванных цитомегаловирусной инфекцией, как у пациентов с трансплантацией солидных органов [43] , так и у пациентов с трансплантацией стволовых клеток. [44]
Белки интерферона лямбда являются сигнальными белками, участвующими в иммунном ответе на вирусную инфекцию. Эти белки классифицируются как интерфероны типа III, поскольку они используют рецепторы IFNLR1 и IL10R2 для сигнализации. Сигнализация, инициированная IFNL или IFN-α , запускает путь JAK-STAT, что приводит к экспрессии многочисленных генов, стимулируемых интерфероном, с противовирусным и антипролиферативным эффектом.
В отличие от повсеместной экспрессии рецепторов для IFN-α, IFNLR1 в значительной степени ограничен тканями эпителиального происхождения. [3] [4] Таким образом, белки интерферона лямбда могли эволюционировать специально для защиты эпителия . Исследования in vitro показали, что стимулированная интерфероном экспрессия генов и противовирусная активность, индуцированная рекомбинантным IFNL4, сопоставимы с индуцированными IFNL3, [45] однако противовирусные эффекты IFNL4 проявляются быстрее, чем те, которые производятся другими членами семейства интерферонов лямбда. [46]
Поскольку интерфероны обычно считаются противовирусными цитокинами, а IFNL4 продемонстрировал такие противовирусные свойства, кажется парадоксальным, что выработка белка IFNL4 связана с нарушением клиренса ВГС. [15] Объяснение этого парадокса до конца не изучено.
Более высокая экспрессия генов, стимулированная интерфероном, связанная с IFNL4, указывает на то, что этот белок действительно имеет противовирусные эффекты in vivo, но, по крайней мере для инфекции HCV, другие проявления, по-видимому, перекрывают эти влияния. [47] Хотя большинство генов, стимулированных интерфероном, имеют противовирусные эффекты, некоторые из них могут усиливать репликацию вируса. [48] IFNL4 индуцирует экспрессию USP18 и ISG15 , [49] которые мешают функции IFN-α, [50] хотя не ясно, происходит ли это in vivo во время инфекции HCV. [47] SOCS1 , другой отрицательный регулятор иммунного ответа на вирусные инфекции, также может быть вызван IFNL4. [46] Возможно, что IFNL4 мешает противовирусной активности других интерферонов. Имеются данные о том, что IFNL4 снижает чувствительность к лечению IFN-α при хроническом гепатите С посредством длительной индукции отрицательных регуляторов интерферонового ответа и что IFNL4 действует быстрее, чем другие IFN III типа, при индукции таких генов. [51] [46] [47]
Способность вырабатывать IFNL4 (т. е. носительство генотипа CT или TT rs12979860 IFNL4 ), в дополнение к мужскому полу, отсутствию/легкому стеатозу и более низкой вирусной нагрузке, увеличивает уровни антител против вируса гепатита С, что указывает на то, что IFNL4 может быть связан с иммунным перекосом Т-хелперных клеток 2 (Th2). [52]
До открытия IFNL4 генотип для SNP rs12979860 использовался для прогнозирования ответа пациентов, инфицированных вирусом гепатита С, на лечение терапией пегилированным интерфероном-α/рибавирином. Новые схемы, основанные на комбинациях ПППД, намного эффективнее, чем ПППД/рибавирин, и тестирование на генотип IFNL4 в настоящее время не рекомендуется для этих схем. Однако схемы ПППД остаются дорогими. Может быть экономически эффективным использовать генотип IFNL4 для прогнозирования ответа на лечение более короткой, чем стандартная, продолжительности. Продолжительность лечения может быть персонализирована для отдельных пациентов или групп населения, например, для выходцев из Восточной Азии, у которых высокая частота генотипа IFNL4-TT/TT. [53]
Недавние исследования, в первую очередь на моделях мышей, продемонстрировали, что другие члены семейства интерферонов лямбда обеспечивают защиту тканевого барьера от широкого спектра вирусных патогенов, включая нейроинвазивную инфекцию вируса Западного Нила [54] , респираторные инфекции, включая грипп [55] [56] [57] и желудочно-кишечные вирусы, такие как норовирус [58] и ротавирус [59] . Учитывая сильный эволюционный отбор против аллеля IFNL4 -ΔG, генерирующего белок IFNL4 , генотип для варианта IFNL4 -ΔG/TT может играть важную роль в других инфекционных заболеваниях, поэтому будущие эпидемиологические исследования должны изучить эти связи.
Интерфероны обычно считаются противовирусными цитокинами , которые вырабатываются в ответ на вирусную инвазию. Результаты исследований вариантов IFNL4 оспаривают эту парадигму. IFNL4 обладает противовирусными свойствами in vitro , однако люди, которые не могут вырабатывать этот белок (гомозиготные по IFNL4 -TT), с большей вероятностью избавятся от инфекции HCV. Кроме того, неалкогольная жировая болезнь печени не вызывается вирусной инфекцией, поэтому не следует ожидать, что это состояние вызовет экспрессию интерферонов. Неожиданно генотип IFNL4 влияет на развитие воспаления печени и фиброза у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени . Будущие исследования, направленные на понимание этих парадоксов, могут углубить наше понимание биологии интерферона.
Версия этой статьи 2019 года была обновлена внешним экспертом в рамках модели двойной публикации. Соответствующая академическая рецензируемая статья была опубликована в Gene и может быть процитирована как: Michelle Z Fang, Sarah S Jackson, Thomas R O'Brien (14 декабря 2019 г.). "IFNL4: Notable Variants and Associated Phenotypes". Gene . Gene Wiki Review Series: 144289. doi :10.1016/J.GENE.2019.144289. ISSN 0378-1119. PMID 31846709. Wikidata Q81446976. |
В данной статье использован текст из Национальной медицинской библиотеки США ([1]), который находится в общественном достоянии .