Chemochine

Le chemochine
Laura Damiano
Chemochine
Piccole molecole di 8-14 kDa strutturalmente
omologhe
1977 PF4
1987 Identificazione della chemochina IL-8
Citochine chemotattiche
Oggi si conoscono 44 chemochine
Risposta innata e adattativa, infiammazione,
emopoiesi, angiogenesi
Classificazione funzionale
Chemochine infiammatorie e inducibili
Regolate da stimoli proinfiammatori (LPS,IL1,TNF)
Coinvolte nel reclutamento dei leucociti nei siti di infezione,
infiammazione, danno tissutale
IL-8,NAP-2,Mig,RANTES,MCP1/3
Chemochine omeostatiche e costitutive
Espresse costitutivamente
Coinvolte nel controllo della migrazione dei leucociti durante
l’emopoiesi nel midollo osseo e nel timo e durante la risposta
immunitaria adattativa nella milza, nei linfonodi
SDF1, BCA1,TARC,ELC,SLC
Classificazione strutturale delle chemochine
Quattro cisteine
CXC α
14
CXC
CC β
27
CC
C γ
2
C
CX3C δ
1
Due ponti disolfuro
C….C
C….C
C
CXXXC
70-80 aa
ELR+: CXCL8 (IL-8), CXCL7
(NAP2), CXCL1 (GRO-α)
Cellula
endoteliale
ELR-: CXCL9 (Mig), CXCL4 (PF4),
CXCL10 (IP-10)
CCL2 (MCP-1), CCL3 (MIP1α)
CCL5 (rantes), CCL11 (eotaxina)
Linfotactina α-β (XCL1-2)
C….C
EC
TM Cyt
Fractalkina
(CX3CL1)
241 aa
Rielaborato da Mackay C.R., Chemokines: What chemokine is that?,Current Biology 7: R384-R386,1997
Struttura secondaria
30’s
50’s
C4
C2
β3
β2
α -elica
β1
C
N loop
C1
C3 40’s
N
Sito di legame con il recettore
Rielaborato da Fernandez E.J.,Lolis E.,Structure, Function, and Inhibition of chemokines, Annual Review
Pharmacol. Toxicol. 42:469-499, 2002
Struttura terziaria e quaternaria
Fernandez E.J.,Lolis E.,Structure, Function, and Inhibition of chemokines, Annual Review Pharmacol. Toxicol.
42:469-499, 2002
Localizzazione cromosomica e
specializzazione funzionale
Chemochina
Cromosoma umano
CXCL1-8
4q12-13
CCL1-16
18/23
17q11.2
CXCL9-13
4q21.21
CCL19/21
9p13
CCL24/26
7q11.23
Azione
Agiscono su
più recettori
condivisi
Agiscono su un
solo recettore
non condiviso:
specificità
Recettori per le chemochine
Tossina della pertosse inibisce la stimolazione dei neutrofili con CXCL8
GPCR: recettori accoppiati a proteine Gi, 7 domini transmembrana
ECL1
TM1
TM2
ECL2
NH2
ECL1
EC
TM3
TM4
TM5
TM6
TM7
IC
Rielaborato da Fernandez E.J.,Lolis E.,Structure,
Function, and Inhibition of chemokines, Annual
Review Pharmacol. Toxicol. 42:469-499, 2002
HOOC
Classificazione: CXCR1-6, CCR1-11, XCR1,CX3CR1
25-80% identità: predecessore ancestrale comune
340-370 aa: 40KDa
Solfatazioni o glicosilazioni
aa acidi
ECL1
TM1
TM2
ECL2
NH2
Cys
Cys
Cys
TM3
ECL3
TM4
DRYLAIVHA
TM5
TM6
aa basici
HOOC
EC
TM7
IC
Duffy
Recettore per il protozoo Plasmodium vivax che causa la malaria
presente sugli eritrociti
Specifico per alcune chemochine CC e CXC
Recettore 7TM, 25% identità con i recettori per le chemochine
Non trasduce segnali in seguito al legame delle chemochine
Fattore di clereance delle chemochine
Presentazione delle chemochine ai leucociti
D6
Espresso dai progenitori delle cellule emopoietiche e nella placenta
Lega alcune chemochine della famiglia CC
Induce un aumento del flusso di calcio intracellulare
Espressione costitutiva e inducibile
XCR1 CX3CR1
CXCR6
CXCR5
CCR8
Specifici
CXCR4
CCR6
CCR10
CCR11
Condivisi
CXCR1
CXCR2
CCR7
CXCR3
CCR5
CCR1
CCR4
CCR3 CCR2
Rielaborato da Proudfoot A.E.I., Chemokine receptors: multifaceted therapeutic targets, Nature Reviews
Immunology 2:106-115,2002
Attivazione del recettore
Proteina G
β γ
ββ γγ
Proteina G
α
α
GTP
GDP
α
La subunità Gβγi
Ca2+
PLCβ
2-3
β γ
DAG
PKC
Ca2+
InsP3
PI3Kγ
MAPK
JNK, MAPK,
Ca2+ NFkB
Pyk2
PKB
Ca2+
BAD Caspasi9
La subunità Gαi
β γ
AC
α
α
RGS
cAMP
Ca2+,
PKB,MAPK
FAK, PyK-2
PKA
Kinasi della famiglia di Src (Fgr,
Lck, Lyn)
MAPK
PI3K (p85p110)
PKB
BAD Caspasi9
Inattivazione del recettore
Omologa
Eterologa
PKC
• Fosforilazione
parziale:
Β-arr
2
P
Internalizzazione?
A
GRK
• Inattivazione di effettori a valle
(PLC)
Src Β-arr P2
A
MAPK
Β-arrP2
A
Lisosomi
CXCR4: segnale prolungato
Il recettore non è desensitizzato
PKB può essere stimolata più volte
PI3K p85,p110
Segnalosomi
PKB
Oligomerizzazione dei recettori
Attivi/inattivi
Trasmissione veloce del segnale
< 15s
Monomero
Dimero
Cluster
PLC: Ca2+
PI3K: PIP3
20-60s
PKB, ERK, Src
> 60s
Legame dell’arrestina e
internalizzazione
Rielaborato da Thelen M., Dancing to the tunes of chemokines, Nature Immunology 2:129-134, 2001
Complessità del
sistema
Ridondanza e
promiscuità
……e la specificità
?
Proudfoot
A.E.I.,
Chemokine
receptors:multifaceted therapeutic targets,
Nature Reviews Immunology 2:106-115,2002
Chemochine e recettori virali
Chemochine codificate da virus
Citomegalovirus: vCXC1,vCXC2 legano CXCR1
Molluscum contagiosum virus: MC148 (chemochina CC) lega
CCR11/2/5/8 e CXCR1/2/4
Proteine virali che inibiscono i recettori per le chemochine
Attrarre le cellule target per infettarle o inibire la risposta
immunitaria mediata dalle chemochine
Recettori per chemochine codificati da virus
Herpesvirus saimiri: ECRF3 omologo a CXCR2
Citomegalovirus umano:US28 lega diverse chemochine della famiglia
CC (MIP1, RANTES,MCP-1/3)
Herpesvirus associato al sarcoma di Kaposi: KSV GPCR lega diverse
chemochine della famiglia CC e CXC, con alta affinità IL-8;
angiogenesi, oncogenesi; responsabile della patologia del KS
Sequestrare le chemochine endogene come meccanismo
di evasione della risposta immunitaria
Bibliografia
Mackay C.R., Chemokines: What chemokine is that?,Current Biology 7:
R384-R386,1997
Fernandez E.J.,Lolis E., Structure, Function, and Inhibition of chemokines,
Annual Review Pharmacol. Toxicol. 42:469-499, 2002
Horuk R., Chemokine receptors, Cytokine and Growth Factor Reviews 12:
313-335,2001
Proudfoot A.E.I., Chemokine receptors: multifaceted therapeutic targets,
Nature Reviews Immunology 2:106-115,2002
Thelen M., Dancing to the tunes of chemokines, Nature Immunology 2:129134, 2001
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