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IL 12R e IL 27R
Diego Alberti
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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.
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
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 ym1
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
- 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
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