Википедия

Иммунологический синапс

Иммунологи́ческий си́напс (англ. Immunological synapse) — контакт между антигенпрезентирующей клеткой (клеткой-мишенью) и лимфоцитом, таким как T/B-лимфоцит (T-клетка) или натуральный киллер (NK-клетка). Этот контакт получил своё название по аналогии с синапсом в нервной системе, на который он похож структурно[1]. Иммунологический синапс составляют молекулы, участвующие в активации T-клетки[2]. Иногда иммунологический синапс называют супрамолекулярным активирующим кластером (англ. supramolecular activation cluster, SMAC)[3].

Иммунологический синапс между T-клеткой линии[en] Jurkat[en], экспрессирующей актин, сшитый с зелёным флуоресцентным белком (зелёный), и B-клеткой линии Raji[en], окрашенной CMAC (синий). Синапс сформирован под действием суперантигена энтеротоксина[en] E бактерии Staphylococcus

Структура править

Иммунологический синапс состоит из концентрических колец, каждое из которых состоит из отделённых друг от друга кластеров белков. В нём выделяют три зоны:

Показано, что описанная модель концентрических колец имеет место не во всех иммунологических синапсах. Например, синапс между T-клеткой и дендритной клеткой организован иначе[8][9].

Функции править

К числу основных функций иммунологического синапса относят регуляцию активации лимфоцитов[10], перенос комплекса главного комплекса гистосовместимости (MHC) и фрагмента антигена от антигенпрезентирующей клетки к лимфоциту[10], а также обеспечение направленной секреции цитокинов или содержимого литических гранул[10]. Показано, что иммунологический синапс и первичная ресничка имеют очень похожие паттерны организации актинового цитоскелета, кроме того, в обоих случаях центросома направлена к структуре (иммунологическому синапсу или первичной ресничке), а их работа основана на использовании одинаковых транспортных молекул, в числе которых IFT20[en], Rab8, Rab11. Основы структурной и функциональной гомологии иммунологического синапса и первичной реснички активно изучаются[11][12].

Образование править

При формировании контакта между антигенпрезентирующей клеткой и T-клеткой первыми начинают взаимодействовать LFA-1 из области p-SMAC T-клетки и неспецифические молекулы адгезии, такие как ICAM-1 или ICAM-2, на антигенпрезентирующей клетке. После того, как контакт между антигенпрезентирующей клеткой и T-клеткой установлен, T-клетка может начать выпячивать псевдоподии и с их помощью «сканировать» поверхность антигенпрезентирующей клетки в поисках специфического комплекса MHC:антиген[13][14].

Формирование собственно иммунологического синапса начинается, когда T-клеточный рецептор (TCR) связывается с комплексом MHC:антиген на поверхности антигенпрезентирующей клетки, после чего в T-клетке запускаются активирующие сигнальные пути. Под действием этих сигнальных путей T-клетка поляризуется за счёт переориентации центросомы к будущему иммунологическому синапсу. К формирующемуся кольцу p-SNAP устремляются симметричные потоки актина. Накоплению и поляризации актина способствуют взаимодействия между TCR/CD3 с интегринами и малыми ГТФазами, такими как Rac1 и Cdc42[en]. Эти взаимодействия активируют большие многомолекулярные комплексы, содержащие белки WAVE (Scar), HSP300, ABL2[en], SRA1, NAP1 и другие белки, так что они начинают взаимодействовать с комплексом Arp2/3, непосредственно стимулирующим полимеризацию актина. Претерпевший накопление и перестройки актин способствует кластеризации T-клеточных рецепторов и интегринов. Таким образом, формирование иммунологического синапса поддерживает само себя по механизму положительной обратной связи[1].

У CD4+ (T-хелперов) и CD8+ T-клеток (T-киллеров) могут иметься некоторые различия в формировании иммунологических синапсов. Так, CD8+ T-клетки образуют синапсы быстрее, потому что их предназначение состоит в быстром уничтожении патогенных клеток. Тем не менее, формирование иммунологического синапса может в общей сложности занимать до 6 часов[13][1].

Формирование синапса CD8+ T-клетками приводит к уничтожению их партнёров по иммунологическому синапсу за счёт секреции цитолитических ферментов. CD8+ T-клетки содержат специфические литические гранулы, наполненные перфоринами, гранзимами[en], лизосомными гидролазами, такими как катепсины B, D[en] и β-гексозаминидаза, и другими цитолитическими эффекторными белками. После попадания в клетку-мишень эти белки вызывают у неё апоптоз[15]. Эффективность уничтожения клетки-мишени зависит от силы сигнала от TCR. Даже после слабого или кратковременного сигнала от TCR центр организации микротрубочек (MTOC) поляризуется по направлению к иммунологическому синапсу, однако высвобождения содержимого литических гранул не происходит, поэтому клетка-мишень не уничтожается[16].

Помимо CD8+ T-клеток, иммунологические синапсы с цитолитическими свойствами формируют NK-клетки. Сначала белок CD2 на поверхности NK-клетки распознаёт углеводный фрагмент CD15 на поверхности клетки-мишени. Если ингибирующие рецепторы NK-клетки распознают свой антиген на клетке-мишени, дальнейшие этапы формирования иммунологического синапса подавляются[17]. Если ингибирующих сигналов нет, то дополнительные взаимодействия (например, CD96 и CD155) NK-клетки и клетки-мишени способствуют формированию прочных связей между LFA-1 и MAC1[18]. После установления контакта между двумя клетками литические гранулы NK-клеток, содержащие перфорины, гранзимы и другие литические ферменты, движутся по микротрубочкам к центросоме, которая также перемещается к иммунологическому синапсу. Далее, содержимое гранул высвобождается и в составе везикул, содержащих белки SNARE, доставляются в клетку-мишень[19].

История изучения править

Иммунологический синапс у T-клеток открыл Абрахам Купфер[en] в Национальном еврейском центре здоровья[en] в Денвере в 1990-х годах. Термин «иммунологический синапс» был предложен Майклом Дастином, детально описавшим новые структуры. Даниэль Дэвис[en] и Джек Стромингер примерно в то же время описали иммунологические синапсы у NK-клеток[20].

Примечания править

  1. ↑ 1 2 3 Ortega-Carrion A., Vicente-Manzanares M. Concerning immune synapses: a spatiotemporal timeline. (англ.) // F1000Research. — 2016. — Vol. 5. — PMID 27092248. [исправить]
  2. ↑ What is the importance of the immunological synapse? Дата обращения: 1 апреля 2020. Архивировано 23 сентября 2017 года.
  3. ↑ 1 2 Monks C. R., Freiberg B. A., Kupfer H., Sciaky N., Kupfer A. Three-dimensional segregation of supramolecular activation clusters in T cells. (англ.) // Nature. — 1998. — 3 September (vol. 395, no. 6697). — P. 82—86. — doi:10.1038/25764. — PMID 9738502. [исправить]
  4. ↑ Monks C. R., Kupfer H., Tamir I., Barlow A., Kupfer A. Selective modulation of protein kinase C-theta during T-cell activation. (англ.) // Nature. — 1997. — 2 January (vol. 385, no. 6611). — P. 83—86. — doi:10.1038/385083a0. — PMID 8985252. [исправить]
  5. ↑ Lee K. H., Holdorf A. D., Dustin M. L., Chan A. C., Allen P. M., Shaw A. S. T cell receptor signaling precedes immunological synapse formation. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2002. — 22 February (vol. 295, no. 5559). — P. 1539—1542. — doi:10.1126/science.1067710. — PMID 11859198. [исправить]
  6. ↑ Delon J., Kaibuchi K., Germain R. N. Exclusion of CD43 from the immunological synapse is mediated by phosphorylation-regulated relocation of the cytoskeletal adaptor moesin. (англ.) // Immunity. — 2001. — November (vol. 15, no. 5). — P. 691—701. — doi:10.1016/s1074-7613(01)00231-x. — PMID 11728332. [исправить]
  7. ↑ Freiberg B. A., Kupfer H., Maslanik W., Delli J., Kappler J., Zaller D. M., Kupfer A. Staging and resetting T cell activation in SMACs. (англ.) // Nature Immunology. — 2002. — October (vol. 3, no. 10). — P. 911—917. — doi:10.1038/ni836. — PMID 12244310. [исправить]
  8. ↑ Tseng S. Y., Waite J. C., Liu M., Vardhana S., Dustin M. L. T cell-dendritic cell immunological synapses contain TCR-dependent CD28-CD80 clusters that recruit protein kinase C theta. (англ.) // Journal Of Immunology (Baltimore, Md. : 1950). — 2008. — 1 October (vol. 181, no. 7). — P. 4852—4863. — doi:10.4049/jimmunol.181.7.4852. — PMID 18802089. [исправить]
  9. ↑ Brossard C., Feuillet V., Schmitt A., Randriamampita C., Romao M., Raposo G., Trautmann A. Multifocal structure of the T cell - dendritic cell synapse. (англ.) // European Journal Of Immunology. — 2005. — June (vol. 35, no. 6). — P. 1741—1753. — doi:10.1002/eji.200425857. — PMID 15909310. [исправить]
  10. ↑ 1 2 3 Davis D. M., Dustin M. L. What is the importance of the immunological synapse? (англ.) // Trends In Immunology. — 2004. — June (vol. 25, no. 6). — P. 323—327. — doi:10.1016/j.it.2004.03.007. — PMID 15145322. [исправить]
  11. ↑ Finetti F., Baldari C. T. Compartmentalization of signaling by vesicular trafficking: a shared building design for the immune synapse and the primary cilium. (англ.) // Immunological Reviews. — 2013. — January (vol. 251, no. 1). — P. 97—112. — doi:10.1111/imr.12018. — PMID 23278743. [исправить]
  12. ↑ Finetti F., Paccani S. R., Riparbelli M. G., Giacomello E., Perinetti G., Pazour G. J., Rosenbaum J. L., Baldari C. T. Intraflagellar transport is required for polarized recycling of the TCR/CD3 complex to the immune synapse. (англ.) // Nature Cell Biology. — 2009. — November (vol. 11, no. 11). — P. 1332—1339. — doi:10.1038/ncb1977. — PMID 19855387. [исправить]
  13. ↑ 1 2 Xie J., Tato C. M., Davis M. M. How the immune system talks to itself: the varied role of synapses. (англ.) // Immunological Reviews. — 2013. — January (vol. 251, no. 1). — P. 65—79. — doi:10.1111/imr.12017. — PMID 23278741. [исправить]
  14. ↑ Murphy, Kenneth M. Janeway's Immunobiology (англ.). — Taylor & Francis Group, 2011. — ISBN 9781136665219.
  15. ↑ Jenkins M. R., Griffiths G. M. The synapse and cytolytic machinery of cytotoxic T cells. (англ.) // Current Opinion In Immunology. — 2010. — June (vol. 22, no. 3). — P. 308—313. — doi:10.1016/j.coi.2010.02.008. — PMID 20226643. [исправить]
  16. ↑ Jenkins M. R., Tsun A., Stinchcombe J. C., Griffiths G. M. The strength of T cell receptor signal controls the polarization of cytotoxic machinery to the immunological synapse. (англ.) // Immunity. — 2009. — 16 October (vol. 31, no. 4). — P. 621—631. — doi:10.1016/j.immuni.2009.08.024. — PMID 19833087. [исправить]
  17. ↑ Orange J. S. Formation and function of the lytic NK-cell immunological synapse. (англ.) // Nature Reviews. Immunology. — 2008. — September (vol. 8, no. 9). — P. 713—725. — doi:10.1038/nri2381. — PMID 19172692. [исправить]
  18. ↑ Martinet L., Smyth M. J. Balancing natural killer cell activation through paired receptors. (англ.) // Nature Reviews. Immunology. — 2015. — April (vol. 15, no. 4). — P. 243—254. — doi:10.1038/nri3799. — PMID 25743219. [исправить]
  19. ↑ Stow J. L., Manderson A. P., Murray R. Z. SNAREing immunity: the role of SNAREs in the immune system. (англ.) // Nature Reviews. Immunology. — 2006. — December (vol. 6, no. 12). — P. 919—929. — doi:10.1038/nri1980. — PMID 17124513. [исправить]
  20. ↑ Davis D. M., Chiu I., Fassett M., Cohen G. B., Mandelboim O., Strominger J. L. The human natural killer cell immune synapse. (англ.) // Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America. — 1999. — 21 December (vol. 96, no. 26). — P. 15062—15067. — doi:10.1073/pnas.96.26.15062. — PMID 10611338. [исправить]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Иммунологический_синапс&oldid=123683055