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IL-23 & IL-17 I RECETTORI Claudia Fredolini
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IL-23 & IL-17
I RECETTORI
Claudia Fredolini
IL-12 e IL-23: ruolo cruciale nell’immunità innata e adattativa
Claire L. Langrish et al. IL-12 and IL-23:master regulators of innate and adaptive immunity .Immunol. Rev Dec; 202: 96-105 (2004)
Complesso recettoriale dell’IL-23: Struttura
JAK2TYK2
IL-23R e IL-12β1Recettori per le Citochine di tipo I (o dell’emopoietina)
IL-12β1
-Non presenta tirosine Citoplasmatiche-Solo il 54% d’identità tra le Sequenze di uomo e di topo
IL-23R-Il gene hIL-23R si trova nel cromosoma umano 1,segmento di 151Kb dell’hIL-12RB1 -mostra il 66% d’identità con mIL-23R- Il dominio citoplasmatico dell’hIL-23R presenta sette residui di tirosina sei dei quali conservati nel mIL-23R
-Y399,Y484,Y611 sono potenziali siti di legame per il dominio SH2
-La sequenza Y399EDI è un potenziale sito di legame per SHP2
-Y611FPQ è un potenziale sito di legame per Stat 1 e Stat3
-Non è stata individuata una regione ricca in prolina che leghi le chinasi Jak
Claire L. Langrish et al. IL-12 and IL-23:master regulators of innate and adaptive immunity .Immunol. Rev Dec; 202: 96-105 (2004)
IL-23R
REGIONE TRANSMEMBRANA
WSXWSBOX
SITI DI GLICOSILAZIONE
N-LINKED
DOMINI DI LEGAME PER SH2
Complesso recettoriale dell’IL-23: Espressione
Cellule murine naive CD4+CD45RBhiRispondono all’IL-12 ma in modo scarso all’IL-23, mentre cellule T memoria CD4+CD45RBlow rispondono inModo più efficace all’IL-23.
Analisi dell’espressione del recettore Parham C, et al. A receptor for the heterodimeric cytokine IL-23 is composed of IL-12Rbeta1 and a novel cytokine receptor subunit, IL-23R. J Immunol 168:5699–5708. (2002);
Claire L. Langrish et al. IL-12 and IL-23:master regulators of innate and adaptive immunity .Immunol. Rev Dec; 202: 96-105 (2004)
IL-23R è necessario per la risposta cellulare all’IL-23
Cellule Ba/F3 esprimenti hIL-23R e hIL-12β1 (8c)
rispondono alla stimolazione con IL-23
Ab anti hIL-23R e anti hIL-12β1 inibisconola risposta vs IL-23
Parham C, et al. A receptor for the heterodimeric cytokine IL-23 is composed of IL-12Rbeta1 and a novel cytokine receptor subunit, IL-23R. J Immunol 168:5699–5708. (2002);
Complesso recettoriale dell’IL-23: Trasduzione del segnale
L’IL-23 come IL-12 attiva il Pathway Jak /STAT.Come dimostrato in precedenti lavori STAT4 è attivata in modo minore.
Parham C, et al. A receptor for the heterodimeric cytokine IL-23 is composed of IL-12Rbeta1 and a novel cytokine receptor subunit, IL-23R. J Immunol 168:5699–5708. (2002);
IL-23 media la produzione di IL-17Il modello della poliartrite in topi IL1-Ra -/-
-L’ IL-23 e l’IL 17 da essa indotta svolgono un ruolo molto importante nella patogenesi dell’artrite autoimmune: topi IL23p19-/- non sviluppano artriti indotte da collagene e presentano bassi livelli di IL-17 e Th IL-17.-IL-17 è coinvolta nello sviluppo dell’artrite reumatoide (RA).L’incidenza dell’artrite è ridotta dalla somministrazione di una proteina di fusione composta dal dominio extracellulare IL17RA-Fc che inibisce il legame dell’IL- 17 con il suo recettore.-IL-1Ra è un antagonista endogeno dell’IL-1R, coinvolto nella regolazione dell’attività di IL-1. Topi BALB/c IL-Ra -/- sviluppano la poliartrite a 5 e 12 settimane di vita. In questi topi l’espressione dell’ IL-17 è alta inoltre topi IL-Ra -/- e anche IL-17 deficienti no sviluppano l’artrite,ciò ha suggerito il coinvolgimento della citochina nella patogenesi di questa malattia.
MODELLO DELLA POLIARTRITE UTILIZZATO PERSTUDIARE IL PATHWAY IL-23 IL-17
IL-23 media la produzione di IL-17 indotta da IL-1
STAT3 and NF-kB Signal Pathway Is Required for IL-23 Mediated IL-17 Production in Spontaneus Arthritis Animal Model IL-1 Receptor Antagonist-Deficient MiceJ. Immunol May 1 ;176 :5652-61(2006)
IL-23 induce la produzione di IL-17 attivando Jak2,Stat3,PI3K e NFkB
STAT3 and NF-kB Signal Pathway Is Required for IL-23 Mediated IL-17 Production in Spontaneus Arthritis Animal Model IL-1 Receptor Antagonist-Deficient MiceJ. Immunol May 1 ;176 :5652-61(2006)
Via di trasduzione del segnale attivata da IL-23
STAT3 and NF-kB Signal Pathway Is Required for IL-23 Mediated IL-17 Production in Spontaneus Arthritis Animal Model IL-1 Receptor Antagonist-Deficient MiceJ. Immunol May 1 ;176 :5652-61(2006)
Ruolo di SOCS3 nello sviluppo dei Th17
Topi SOCS3 deficienti muoiono in utero a causa di un difetto della placenta indottoDa forte stimolazione da parte del fattore d’ inibizione della leucemia.
Il knock-out di SOCS3 ha permesso di definirne l’importanza in vari tessuti: cervello, midollo osseo, fegato.
Macrofagi e cellule del fegato SOCS3 deficienti presentano una fosforilazione di STAT3 dipendente da IL-6 incrementata, mentre la fosforilazione dipendente da IL-10 è invariata:
L’AZIONE INIBITRICE DELLE SOCS VARIA IN RELAZIONE ALLE DIVERSE CITOCHINE
KNOCK OUT CONDIZIONALEDI SOCS3
SOCS3 fl/fl:MMTV-LTR-CRE (Cre MMTV)
XLOXP-2°ESONE-LOXP (SOCS3 fl)
SOCS regola in modo selettivo la fosforilazione di STAT3 e il suo legame ai promotori di IL-17 e
IL-17F
Cellule di topi T CD4+ Attivate con anti-CD3 e anti-CD28 per 2 giorni, in coltura con IL-2 e successivamente stimolate con IL-2, IL-4, IL12, IL-23.
Linfoblasti CD4+ SOCS3 fl/fl stimolati Con IL-23 per 1h e sottoposti a saggio di Immunoprecipitazione della cromatina
SOCS3 regola negativamente l’espressione di IL-17 e IL-17F nelle cellule T
Cellule di topi T CD4+ Attivate con anti-CD3 e anti-CD28
per 2 giorni stimolate in senso Th0,Th1,Th17,IL-23+/- IFNγ
Via di trasduzione del segnale attivata da IL-23
SOCS3
Famiglia IL-17R
-E’ costituita da proteine transmembrana di tipo I di circa 130 Kda che non presentano sequenze omologhe al recettore per TNF o IL-1,non rientrano in una famiglia nota di recettori per le citochine-IL-17RA ,B, C,D, E.
-Le sequenze umane mostrano dal 71 al’90% di omologia con quelle murine
-Molti di questi recettori esistono in forme di Splicing alternativo,non presentano dominioTransmembrana o citoplasmatico e probabilmenteAgiscono come recettori solubili
-L’attivazione del recettore da parte del suo ligando induce L’espressione di diverse molecole proinfiammatorie.
DOMINIO INTRACITOPLASMATICO
525 AA
DOMINIO TRANSMEMBRANA
21 AA
DOMINIO EXTRACELLULARE
293 AA
Famiglia IL-17R
IL-17RA Espresso nel polmone fegato rene e milza, cellule epiteliari, Fibroblasti, linfociti T eBLega IL-17A e IL-17F
IL-17RB(o IL-17RH1)
Espresso in rene pancreas fegato cervello intestino e cartilagineLega IL-17 B ed E
IL-17RC(oIL-17RL)
Espresso in prostata, cartilagine,rene, fegato, cuore e muscoloLigando sconosciuto
IL-17RD(o hSEF)
Presente in diverse forme di splicing è un probabile ligando inibitoredel FGF-R
IL-17RE Espresso nel cervello nella prostata e nel pancreas
IL-17 lega un complesso recettoriale eteromerico
Fibroblasti di topo mIL-17RA-/- non rispondono all’ IL-17 e IL-17F hIL-17RA non è in grado
di sostituirne l’attività
hIL-17RA non è in grado di associarsi ad una proteina
murina essenziale perla trasduzione del segnale
mIL-17RCDean Toy et al.Cutting Edge: Interleukin 17 Signals through a Heteromeric Receptor Complex J. Immunol Jul 1; 177: 36-9 (2006)
Interazione IL-17RA/ IL17RC
IMPLICAZIONI Attività ligando
indipendente Ma..E’ stato dimostrato che:La coespressione IL-17RA/ IL17RC non induce attività ligando indipendente:-E’ coinvolto un altro componente nel complesso-La modificazione ligando-dipendente è necessaria per l’attivazione recettorialeIL-17RC POSSIEDE UN ATTIVITA’ BIOLOGICA INDIPENDENTE DA il-17RA:-Protegge dall’apoptosi indotta da TNF cellule umane transfettate-Il pattern di geni attivati in seguito all’overespressione di IL-17RC è diverso da quello associato all’attivazione di IL-17RA
Dean Toy et al.Cutting Edge: Interleukin 17 Signals through a Heteromeric Receptor Complex J. Immunol Jul 1; 177: 36-9 (2006)
“Multimerizzazione” dell’IL-17RA
Attualmente non si hanno molte informazioni sulla configurazione assunta in membrana dai recettori per IL-17
E’ noto che molti recettori per le citochine si associano in membrana anche in assenza di ligando.( Es. EPO receptor)
IL17A e IL17F agiscono in forma omodimerica è ipotizzabile che anche il recettore agisca come dimero
IL-17A è coinvolto nei processi infiammatori ed è un importante mediatore nell’artrite reumatoide : Bloccando l’IL-17A i modelli murini di artrite si osserva riduzione dell’infiammazione nelle articolazioni e dell’erosione dell’osso.
Conoscere la posizione relativa delle molecole di IL-17RA in membrana , in presenza o in assenza di ligando,può essere utile per studiare molecole in grado di inibire il processo infiammatorio mediato dall’IL-17
Le molecole di IL-17RA si associano in membrana in assenza di ligando
mIL-17RA che presenta una sequenza FLAG all’ N teminale fuso a YFP/CFPespresso in membrana in cellule di fibroblasti murini IL-17RA -/-, mantiene la propria funzionalità.La forma tronca delrecettore non è in grado di trasdurre il segnale.Sfruttando la tecnica FRET è stata dimostrata la capacità dell’ mIL-17RA di multimerizzare in assenza di ligando.
Kramer, J. M., et al Cutting Edge: Evidence for Ligand- Indipendent Multimerizzation of the IL-17 ReceptorJ Immunol176(2), 711-715 (2006)
Meccanismi possibili di associazione e modificazione conformazionale del recettore
-La composizione, la stechiometria dell’ IL-17RA e i domini necessari all’associazionesono attualmente sconosciuti -E’ stato recentemente dimostrato che l’hIL17RD in un modello di iperespressione forma omodimeri in membrana
Il complesso recettoriale dell’IL-17RA è composto da almeno due subunità identicheche si assemblano in membrana.Il complesso subisce una modificazione conformazionale inseguito al legame del recettore.
Kramer, J. M., et al Cutting Edge: Evidence for Ligand- Indipendent Multimerizzation of the IL-17 ReceptorJ Immunol176(2), 711-715 (2006)
IL-17R: La trasduzione del segnale
-La stimolazione di condrociti articolari umani con IL-17 induce un aumento di ossido nitrico sintasi (iNOS)e di ossido nitrico (NO),e un incremento nella trascrizione del gene della cicloossigenasi 2(COX-2) e di altri geni associati all’infiammazione e alla degradazione delle articolazioni (IL-1β,IL-6).Nella risposta all’IL-17 sono coinvolte le MAP chinasi Erk1,Erk2, JNK, p38 e NF-kBShalom-Barak, et al .Intrleukin-17 induced Gene Expression in Articular Chondrocytes is Associated with activation of Mitogen-activated protein kinases and NF-kBJ Biol Chem 273, 27467-27473 (1998).
-In cellule U937 la stimolazione con IL-17 induce la fosforilazione in tirosina di diversi componenti del pathway JAK/STAT. Subramaniam et al . Evidence for the involvment of JAK/STAT Pathway n the signaling mechanism of Interleukin –17.Biochem Biophys Res Commun (1999)
-Il recettore IL-17RE, recentemente scoperto,è coinvolto nella trasduzione di segnali mitogenici,attraverso l’attivazione della via RAS/MAPK.
TRAF6(Tumor Necrosis Factor Receptor- associated Factor) è coinvolto nella trasduzione del segnale dell’
IL-17
Saggio EMSA e IP su cellule MEF TRAF6+/+
E TRAF-/-
TRAF6 MEDIA L’ATTIVAZIONEDI IKK E JNK INDOTTA DA IL-17
Schwandner et al. Requirement of Tumor Necrosis Factor Receptor-associated Factor(TRAF6) in Interleukin 17 signal trasduction.J Exp Med 191(7), 1233-1240 (2000
Cellule MEF TRAF-/- :L’espressione di IL-6 in risposta a
IL-17 è bassa !
L’ATTIVAZIONE DI NF-KbÈ RIPRISTINATA DALL’ESPRESSIONE
TRANSIENTE DI TRAF6(costrutto con luciferasi NF-kB dipendente)
Schwandner et al. Requirement of Tumor Necrosis Factor Receptor-associated Factor(TRAF6) in Interleukin 17 signal trasduction.J Exp Med 191(7), 1233-1240 (2000
TRAF6 e IL-17 INTERAGISCONO
L’INTERAZIONE èMEDIATA DA UN ADATTATORE??
Schwandner et al. Requirement of Tumor Necrosis Factor Receptor-associated Factor(TRAF6) in Interleukin 17 signal trasduction.J Exp Med 191(7), 1233-1240 (2000
IL-17R interagisce con ACT-1??
IL-17 RA non presenta il motivo PXEXXZ (X residuo aromatico o acido)di legame a TRAF6
….MA IL DOMINIO SEFIR-similar expression to fibroblast growth factor(FGF) genes and IL-17Rs-
DOMINIO PRESENTE ANCHE NELLA PROTEINA CITOLASMATICAACT-1
Che presenta il…….motivo PXEXXZ
IL-17R lega ACT1
IL-17R ha una sequenza omologa al dominio TIR(Toll-like receptor/IL-1R)ma l’adattatore MyD88 essenziale nel signaling di IL-1 e TLRnon è coinvolto nel suo pathway….IL-17R se stimolato lega Act1!
Seon Hee Chang et al. Act1 adaptor protein is an immediate and essential signaling component of interleukin-17 receptor.J Biol Chem. Nov 24;281:35603-7. 2006
Il silenziamento di ACT1 blocca l’espressione indotta da IL-17 di IL-6, chemochine e attivatori della trascrizione
Seon Hee Chang et al. Act1 adaptor protein is an immediate and essential signaling component of interleukin-17 receptor.J Biol Chem. Nov 24;281:35603-7. 2006
IL-17 Pathway
IL17R
IL-17
ACT1
TRAF6
IKK JNK
Bibliografia
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