IL 12R e IL 27R. Diego Alberti

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1 IL 12R e IL 27R Diego Alberti

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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.

10 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.

11 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.

12 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

13 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

14 - 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

15 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