Ruolo degli NLR nella regolazione della segnalazione dell'interferone di tipo I, della difesa dell'ospite e della tolleranza all'infiammazione Parte 1

Astratto:

La segnalazione dell'interferone di tipo I contribuisce allo sviluppo di risposte immunitarie innate e adattative a virus, funghi o batteri. Tuttavia, l'ampiezza e la tempistica della risposta dell'interferone sono della massima importanza per prevenire un risultato deludente o un danno tissutale. Mentre diversi agenti patogeni hanno sviluppato strategie per disturbare la qualità della segnalazione dell'interferone, vi sono prove crescenti che questo percorso può essere regolato da diversi membri della famiglia dei recettori Nod-like (NLR), sebbene il meccanismo preciso per la maggior parte di questi rimanga sfuggente.

Gli NLR sono costituiti da una famiglia di circa 20 proteine ​​nei mammiferi, che sono in grado di rilevare prodotti microbici e segnali endogeni correlati a lesioni tissutali. Qui forniamo una panoramica della nostra attuale comprensione della funzione di questi NLR nelle risposte all'interferone di tipo I con particolare attenzione alle infezioni virali. Discutiamo di come la regolazione dell'interferone di tipo I mediata da NLR possa influenzare lo sviluppo dell'autoimmunità e la risposta immunitaria all'infezione.

L'interferone di tipo I è un importante regolatore immunitario, che svolge un ruolo importante nel mantenimento della salute e della normale funzione del sistema immunitario. Nel processo di risposta immunitaria, l'interferone di tipo I può stimolare la rimozione di fattori esogeni come tumori maligni e agenti patogeni infettivi e migliorare la capacità di difesa immunitaria del corpo. Allo stesso tempo, l'interferone di tipo I può anche indurre l'apoptosi delle cellule tumorali e inibire la proliferazione delle cellule tumorali, quindi ha un importante valore applicativo clinico nel trattamento del tumore.

Inoltre, l'interferone di tipo I può anche stimolare le funzioni di varie cellule immunitarie, come migliorare l'attività di uccisione dei macrofagi e delle cellule NK, promuovere la differenziazione, la proliferazione e l'attivazione delle cellule B e T e regolare l'interazione tra le cellule immunitarie , coordinando così la risposta dell'intero sistema immunitario. Pertanto, l'interferone di tipo I svolge un ruolo importante nel mantenimento della salute del corpo, nella prevenzione e nel trattamento delle malattie immunitarie.

In breve, l'interferone di tipo I è strettamente correlato all'immunità e svolge un ruolo nella promozione della difesa immunitaria dell'organismo e nel trattamento delle malattie immuno-correlate regolando la funzione delle cellule immunitarie e l'interazione tra le cellule immunitarie. Da questo punto di vista, dobbiamo migliorare l'immunità. Cistanche può migliorare l'immunità. La cistanche è ricca di varie sostanze antiossidanti, come vitamina C, vitamina C, carotenoidi, ecc. Questi ingredienti possono eliminare i radicali liberi, ridurre lo stress ossidativo e migliorare l'immunità. resistenza del sistema.

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Parole chiave:

recettori simili a NOD; interferoni; immunità innata; regolazione immunitaria; interferone di tipo I; antivirale; segnalazione.

1. Interferoni di tipo I

Gli interferoni (IFN) sono un gruppo eterogeneo di proteine ​​che possono essere classificate in tre famiglie (tipo I, II e III) in base a funzioni e caratteristiche distinte [1]. La famiglia dell'IFN umano di tipo I è composta da 5 sottogruppi: IFN- , - , -κ, -ε e -ω [2-4], mentre il gruppo IFN di tipo II contiene solo IFN- [3]. Gli IFN di tipo III sono composti da quattro proteine ​​IFN-λ [5,6].

Questa recensione si concentrerà sulla regolazione degli IFN di tipo I da parte dei membri della famiglia dei recettori Nod-like (NLR) e all'interno di questa classe sui membri più importanti e meglio studiati di IFN- e IFN-.

Gli IFN di tipo I si legano tutti a un recettore eterodimerico comune costituito dalle subunità IFN-/R1 (IFNAR1) e IFN-/R2 (IFNAR2) [7-9], che sono espresse sulla maggior parte dei tipi cellulari. Il legame degli IFN di tipo I al loro recettore provoca la dimerizzazione della subunità del recettore [10], la rapida attivazione della Janus chinasi 1 associata alla subunità R2 (JAK1) [11,12] e successivamente l'induzione della via JAK-STAT [13]. Questa tirosina chinasi auto-fosforila e inoltre fosforila residui specifici all'interno dei siti di interazione del dominio intracellulare del recettore, rivelando tasche di legame trasduttore di segnale e attivatore di trascrizione (STAT) [14].

Dopo aver legato le proteine ​​STAT tramite i loro domini Src-homology 2 (SH2), le STAT vengono fosforilate da JAK1 attivato, portando alla loro dissociazione dal recettore. L'IFN- induce la formazione di eterodimeri STAT1/STAT2 [15], che possono ulteriormente associarsi al fattore regolatore dell'interferone 9 (IRF9) e successivamente formare il fattore genico stimolato dall'IFN 3 (ISGF3) [16]. L'ISGF3 si trasloca nel nucleo per legare gli elementi di risposta stimolata dall'interferone (ISRE), inducendo geni di risposta antivirale [15,17,18]. Inoltre, STAT1 può formare omodimeri o eterodimeri con STAT3. STAT1, STAT3, STAT4, STAT5 e STAT6 formano omodimeri.

La dimerizzazione precede la traslocazione nel nucleo e l'attivazione di geni regolati da un sito di attivazione dell'interferone gamma (GAS) [19-21], causando una risposta pro-infiammatoria (Figura 1).

Il legame dell'IFN-o al suo recettore porta anche alla rapida fosforilazione della tirosina chinasi Tyk2 (22-25) associata alla subunità recettoriale R1, che media la segnalazione a percorsi non IFN, questo si traduce nell'inizio della via della MAP chinasi e nell'attivazione di p38 e successiva inibizione della crescita (26), così come il rimodellamento della cromatina in seguito alla traslocazione dell'elemento Crebinding (CREB)(27). Inoltre, Tyk2 attiva la fosfoinositide -3- chinasi (PI3K), con conseguente attivazione della via del bersaglio della rapamicina nei mammiferi (mTOR) e l'inizio della traduzione dell'mRNA, nonché l'attivazione del fattore nucleare pro-infiammatorio kappa-catena leggera -enhancer' della via delle cellule B attivate (NF-kB) (28).

1.1. La risposta immunitaria alle infezioni e la tolleranza tissutale sono influenzate dalla risposta all'interferone Tiype I

I virus interagiscono con un'ampia gamma di proteine ​​nelle cellule dei mammiferi e la loro evoluzione è stata guidata da vincoli antivirali e dall'adattamento delle loro cellule ospiti. Non sorprende quindi che la loro coevoluzione abbia portato a meccanismi regolatori altamente sofisticati della tempistica e dell'ampiezza delle risposte immunitarie alle sfide virali. L'IFN di tipo I ha un ruolo centrale nel controllo delle infezioni virali ed è anche coinvolto nella difesa di altri agenti patogeni. Nel 1957, gli IFN furono scoperti da Alick Isaacs e Lean Lindenmannas un fattore solubile nel surnatante della membrana corioallantoidea, stimolato dal virus dell'influenza inattivato dal calore, che interferisce con l'infezione virale nelle cellule, da cui il nome interferone"29. tipo I Gli FN agiscono sia in modo autocrino che paracrino e sono le prime cellule astanti per l'imminente infezione virale da parte di quest'ultimo.La loro capacità di limitare la replicazione virale è guidata principalmente da una moltitudine di geni stimolati dall'interferone (ISG).Inoltre, gli IFN di tipo I svolgono un ruolo importante ruolo nell'attivazione delle cellule coinvolte nello sviluppo della risposta immunitaria adattativa, dove gli IFN di tipo I prendono parte al controllo dell'espansione e differenziazione cellulare e alla determinazione delle risposte citochiniche e chemochiniche delle cellule della linea linfoide (30).

Gli IFN di tipo I sono associati alla rapida induzione di uno stato antivirale cellulare e la maggior parte delle cellule può produrli in risposta a un'appropriata stimolazione del recettore per il riconoscimento del pattern (PRR). Essi innescano le cellule infette, così come le cellule circostanti verso uno stato di difesa o tolleranza [31]. La loro importanza come fattori protettivi durante le infezioni virali è stata dimostrata mostrando l'elevata suscettibilità dei topi carenti del recettore IFNAR1 (topi Ifnar1-/-) al virus della stomatite vescicolare (VSV), al virus della foresta di Semliki, al virus vaccinico (VACV) e alla coriomeningite linfocitica virus (LCMV) [32]. Inoltre, i topi con deficit di STAT1 si sono dimostrati altamente suscettibili ai virus dell'influenza [33], cementando ulteriormente l'importanza degli IFN di tipo I nelle risposte antivirali. Nell'uomo, diverse forme di deficienza ereditaria di STAT1 sono associate a un'elevata suscettibilità a batteri e virus intracellulari [34], mentre alcune mutazioni di STAT1 con guadagno di funzione sono responsabili dello sviluppo di candidosi mucocutanea cronica [35].

Nelle infezioni batteriche, le funzioni degli IFN di tipo I sono più complesse, poiché possono influenzare la difesa dell'ospite sia positivamente che negativamente [30]. Il trattamento con IFN di tipo I dei macrofagi determina una migliore restrizione della replicazione batterica durante l'infezione da Legionella pneumophilia intracellulare o Bacillus anthracis [36-39]. Inoltre, l'IFN di tipo I sembra proteggere le cellule dall'invasione di Salmonella enterica subsp. enterica ser. Typhimurium (S. Typhimurium) e Shigella flexneri, poiché i topi trattati con IFN ricombinante di tipo I hanno mostrato un numero ridotto di batteri invasivi nelle cellule epiteliali e una migliore sopravvivenza [40,41]. Gli IFN di tipo I contribuiscono all'attivazione dei macrofagi, per quanto riguarda la produzione di ossido nitrico (NO) e TNF [42]. Tuttavia, IFN- e - sono stati anche identificati come regolatori negativi di molte citochine e chemochine, orchestrando le risposte immunitarie alle infezioni batteriche, in particolare per Listeria monocytogenes [43,44] e S. Typhimurium [44,45] (rivisto in [46]).

Oltre ai batteri, il riconoscimento dei funghi, soprattutto da parte del recettore della lectina di tipo C Dectin-1, ma anche degli acidi nucleici fungini da parte del recettore Toll-like 7 (TLR7) e TLR9 induce robuste risposte all'interferone di tipo I [47,48 ]. Tuttavia, come per le infezioni batteriche, anche gli interferoni di tipo I possono supportare la sopravvivenza del patogeno [49].

Gli IFN di tipo I sono di pari importanza nell'orchestrare le risposte immunitarie adattative all'infezione mediante la regolazione trascrizionale di un'ampia gamma di geni bersaglio. In particolare, gli IFN di tipo I inducono e supportano la produzione di IFN di tipo II, principalmente IFN- direttamente nelle cellule NK [50,51], e supportano la produzione di IL-12 nelle cellule dendritiche (DC) [52]. Possono migliorare ulteriormente le risposte delle cellule mieloidi, delle cellule B e delle cellule T in caso di infezione virale, portando a una migliore eliminazione dei virus e alla creazione di un robusto repertorio di memoria adattiva delle cellule T e B. Nella presentazione dell'antigene, IFN- induce la trascrizione di MHC di classe I e di classe II inducendo l'espressione di due membri della famiglia NLR, dominio di attivazione e reclutamento della caspasi (CARD) contenente 5 (NLRC5) e attivatore trascrizionale MHC di classe II (CIITA), rispettivamente [53,54]. Nel frattempo, è stato riscontrato che l'espressione di molti altri NLR è regolata da IFN sia di tipo I che di tipo II. Nella sezione seguente, descriviamo in dettaglio come gli NLR sono regolati dagli IFN di tipo I e come modulano l'esito delle risposte IFN di tipo I. Discutiamo di come la deregolamentazione degli NLR possa comportare la suscettibilità all'infezione o alla malattia autoinfiammatoria come conseguenza della diffusione del patogeno o di una ridotta tolleranza tissutale al danno da stress

1.2. Induzione della risposta all'interferone di tipo I mediante rilevamento di acido nucleico

Il riconoscimento dei modelli molecolari associati ai patogeni (PAMP) da parte dei PRR evolutivi conservati è il passo iniziale per il montaggio di una rapida risposta immunitaria innata. Dopo aver rilevato molecole non-self potenzialmente nocive, i PRR attivano un insieme definito di cascate di segnali, che culminano nell'induzione di uno stato di tolleranza o difesa nella cellula ospite. Ciò consente la produzione e il rilascio di citochine, che segnalano alle cellule vicine il reclutamento di cellule immunitarie per l'inizio di una specifica risposta immunitaria adattativa.

I PRR sono localizzati in diversi compartimenti subcellulari. I recettori Toll-like (TLR), le lectine di tipo C e i recettori scavenger ricoprono la superficie cellulare, così come, nel caso dei TLR, le membrane del compartimento endosomiale. I recettori simili a NOD (NLR), i recettori simili a RIG-I (RLR) e la GMP-AMP sintasi ciclica (cGAS) monitorano il citoplasma per il danno cellulare o la presenza di agenti patogeni invasivi. L'attivazione di questi recettori provoca l'induzione o la repressione della secrezione di IFN di tipo I, che sarà discussa nei capitoli seguenti ed è riassunta nella Figura 1.

La rilevazione del DNA citosolico è principalmente mediata dal cGAS espresso ubiquitariamente e dall'assenza della proteina del melanoma 2 (AIM2). Ciò include non solo il DNA estraneo derivato da agenti patogeni, ma anche la cromatina citosolica risultante dallo stress genotossico. Mentre l'attivazione di cGAS induce gli IFN di tipo I, il rilevamento del DNA citosolico da parte di AIM2 provoca la morte cellulare piroptotica come conseguenza dell'attivazione della caspasi-1 e della successiva elaborazione e rilascio di IL-1 e IL{{ 5}} [55].

Il legame al DNA citosolico rende cGAS in uno stato attivo, portando alla sintesi del secondo messaggero ciclico GMP-AMP (cGAMP) con una spina dorsale a legame misto (c[G(20,50 )pA(30,50 )p]) , che a sua volta viene percepito dalla proteina indicata come stimolatore dei geni dell'interferone (STING) [56-59], situata sulla membrana del reticolo endoplasmatico [60]. L'attivazione di STING porta alla sua traslocazione nella rete di Golgi e attiva la chinasi 1 legante l'attivatore NF-κB associata al membro della famiglia TRAF (TBK1). Dopo l'auto-fosforilazione, TBK1 successivamente attiva IRF3 attraverso il legame diretto [61].

Ciò consente la sua dimerizzazione, traslocazione nel nucleo e l'inizio della trascrizione degli IFN di tipo I. L'attivazione di IRF3 si traduce in un'ondata iniziale di trascrizione con IFN- e IFN- 4 come obiettivi di trascrizione centrali. La trascrizione di IRF7 è anche indotta per consentire un ciclo di feedback positivo che porta a una seconda ondata di secrezione di IFN di tipo I [62]. STING è il mediatore essenziale di questa risposta poiché la sua carenza abolisce l'attivazione di IRF3 indotta da cGAS e l'induzione di IFN [63]. La carenza di cGAS nei macrofagi derivati ​​dal midollo osseo di topo (BMDM) è dannosa per l'induzione di risposte IFN antivirali di tipo I verso virus a DNA come virus herpes simplex (HSV) 1, VACV e gammaherpesvirus murino 68, ma non influenza la risposta verso il virus RNA virus Sendai (SeV) [64,65]. Oltre all'attivazione di IRF3, STING funziona anche come attivatore di NF-κB. Per un'ampia rassegna delle funzioni dell'attivazione di cGAS-STING, si rimanda il lettore a [66].

Studi su cellule di topi cGAS−/− hanno dimostrato che cGAS è il principale sensore del DNA nelle cellule presentanti l'antigene, come le cellule dendritiche plasmacitoidi (pDC) e le cellule dendritiche convenzionali (cDC). La deplezione di cGAS in quelle cellule le rendeva insensibili alla trasfezione del DNA e all'infezione da virus del DNA [67]. La risposta dell'IFN di tipo I verso questi acidi nucleici è anche essenziale come segnale di innesco per la funzione dell'assemblaggio dell'inflammasoma AIM2 indotto dal DNA [55].

Oltre agli acidi nucleici di diversi virus a DNA come citomegalovirus [68,69], HSV 1 [67], VACV [67] e retrovirus [70], cGAS è anche il sensore per il DNA microbico di batteri invasivi e protozoi come L. monocytogenes [71-73], Chlamydia trachomatis [74], Mycobacterium tuberculosis [75-77], Toxoplasma gondii [78] e Leishmania major [79].

La famiglia più importante di sensori di RNA citosolico è la famiglia di recettori RIG-I-like (RLR), costituita dalla proteina del gene I inducibile dall'acido retinoico (RIG-I), dalla proteina 5 associata alla differenziazione del melanoma (MDA5) e da laboratorio di genetica e fisiologia 2 (LGP2). Queste proteine ​​possono percepire i 5-primi di- e tri-fosfati dell'RNA a doppio filamento (ds) corto e smussato mediante RIG-I o il dsRNA lungo mediante MDA5 [80]. Tutte e tre le proteine ​​contengono domini box DExD/H con funzione ATPasi, che sono cruciali per il legame dell'RNA. RIG-I e MDA5 contengono inoltre due CARD. Questi domini N-terminali sono responsabili dell'ulteriore segnalazione a valle legandosi al dominio CARD della proteina di segnalazione antivirale mitocondriale (MAVS). Il dominio C-terminale di RIG-I funge da dominio inibitorio, mantenendo la proteina in uno stato inattivo fino a quando non si lega all'RNA e vengono indotti cambiamenti conformazionali [81].

Dopo il legame di diverse specie di RNA citosolico, sia MDA5 che RIG-I sono soggetti a ubiquitinazione legata al K63-, sia per attaccamento covalente che non covalente [82]. O RIG-I, proteina 25 contenente un motivo tripartito (TRIM25) [82] o Riplet [83,84] possono funzionare come ligasi dell'ubiquitina E3. Questo processo consente a RIG-I di diventare omotetramerico [85] e si localizza in MAVS sulla membrana mitocondriale esterna, iniziando la sua oligomerizzazione [86]. Questa multimerizzazione di MAVS determina la sua attivazione e consente il reclutamento di ulteriori proteine ​​adattatrici a valle TRAF2, TRAF6 e TRADD [87,88]. Successivamente, TRAF3 [89] e TANK [90] vengono reclutati per facilitare l'attivazione di TBK1 e IKKε, che quindi fosforilano i fattori di trascrizione IRF3 e IRF7. L'attivazione di questi due fattori consente la loro omodimerizzazione e traslocazione nel nucleo dove iniziano la trascrizione degli IFN di tipo I e di tipo III [91-94]. LGP2 non contiene un dominio CARD e quindi è stato proposto di non funzionare nella segnalazione, ma piuttosto come regolatore della funzione RIG-I o MDA5 [95].

1.3. Induzione delle risposte all'interferone di tipo I da parte dei TLR legati alla membrana

Mentre la maggior parte dei membri della famiglia TLR di TLR può attivare la cascata di segnalazione NF-κB da MyD88, gli IFN di tipo I sono indotti dai TLR tramite l'attivazione di TRIF [96]. Tra questi TLR, TLR4 ha dimostrato di essere il più importante induttore di IFN di tipo I. Il riconoscimento di LPS, o di diverse proteine ​​virali, porta all'attivazione di TRIF. TRIF può quindi associarsi direttamente con TBK1, inducendo l'attivazione e la traslocazione di IRF3 nel nucleo come descritto sopra [97,98]. Inoltre, TLR3, che segnala anche tramite TRIF, e TLR7 e TLR9 sono induttori di risposte IFN [98]. TLR7 e TLR9 sono espressi principalmente nei pDC dove inducono l'espressione IFN di tipo I in modo dipendente da MyD88-. I pDC esprimono costitutivamente IRF7 ed è stato dimostrato che MyD88 può formare un complesso con IRF7 per innescare la sua attivazione e attività trascrizionale [99,100]. Per una revisione più completa della segnalazione immunitaria indotta da TLR, vedere [101,102].

1.4. Induzione di risposte all'interferone da parte di NLR

Oltre ai TLR legati alla membrana e agli RLR citosolici, la famiglia di proteine ​​del recettore NOD-like (NLR) è un altro gruppo di PRR citosolici. Nei mammiferi sono stati descritti un totale di 22 NLR umani [103]. Gli NLR sono caratterizzati da un motivo tripartito comune, costituito da un dominio centrale di legame e oligomerizzazione dei nucleotidi (NACHT), ripetizioni ricche di leucina C-terminale (LRR) e un dominio effettore N-terminale variabile. In base al loro dominio effettore, gli NLR sono classificati in diversi sottogruppi: dominio CARD-trascrizione e attivazione (CARD-AD) contenente NLRA, dominio baculovirus inibitore dell'apoptosi (BIR) che trasporta NLRB, dominio di attivazione e reclutamento della caspasi (CARD) contenente NLRC e pirina dominio (PYD) contenente NLRP [104]. NLRX1 contiene un dominio N-terminale non convenzionale, che non condivide alcuna omologia con i domini N-terminali degli altri membri della famiglia proteica. È inoltre unico in quanto contiene una sequenza di localizzazione mitocondriale (MLS) [105].

NOD1 e NOD2 sono stati i membri fondatori e nominativi di questa famiglia di proteine ​​[106-108]. NOD1 e NOD2 funzionano come sensori intracellulari di componenti del peptidoglicano (PGN) dalla parete cellulare batterica per avviare una risposta immunitaria appropriata [106,107,109-111]. Tuttavia, non tutte le proteine ​​di questa sottofamiglia funzionano come PRR in buona fede. Ciò è indicato dal fatto che per la maggior parte dei membri della famiglia delle proteine ​​NLR non è stato scoperto alcun legame diretto con il ligando, e nemmeno un attivatore diretto. Inoltre, alcuni degli NLR con attivatori noti, come NLRC4 [112], non si legano direttamente ai loro attivatori, ma necessitano piuttosto di proteine ​​accessorie. Oltre alla funzione degli NLR come PRR con induzione diretta di vie di segnalazione pro-infiammatorie (NOD1, NOD2, proteina inibitoria dell'apoptosi della famiglia NLR NAIP), alcuni NLR formano un complesso multiproteico specializzato, l'inflammasoma.

La formazione dell'inflammasoma ha in comune, con quella proteina speck associata all'apoptosi (ASC), che viene reclutata dal PYD dell'NLR attivato. Di conseguenza, viene costruita una piattaforma di segnalazione multiproteica altamente organizzata, in cui viene reclutata la pro-caspasi-1, con conseguente maturazione di pro-IL-1 e pro-IL-18 [113]. Funzioni non PRR sono state descritte anche per altre due proteine ​​NLR, vale a dire il transattivatore MHC di classe II (CIITA) e NLRC5, che sono regolatori trascrizionali, che sono stati descritti per spostarsi nel nucleo, dove possono interagire con un complesso di trascrizione multiproteica, chiamato potenziamento MHC, per indurre la trascrizione dei geni MHC di classe II e MHC di classe I, rispettivamente [114-117]. La traslocazione nucleare e la regolazione trascrizionale diretta sono state ulteriormente descritte per NLRP3 [118] e NOD2 [119]. Diversi altri NLR sono stati recentemente descritti come modulatori delle risposte immunitarie innate. Per i dettagli sulle funzioni delle proteine ​​NLR, si rimanda il lettore ai recenti articoli di revisione [120-122]. Tuttavia, fino ad oggi, ci sono ancora diverse proteine ​​NLR le cui funzioni non sono state studiate.

Nelle sezioni seguenti, forniamo una panoramica della nostra attuale comprensione delle funzioni degli NLR nelle risposte IFN. Per un riepilogo vedere la Tabella 1 e la Figura 2.

2. Feedback normativo negativo sulle risposte all'interferone di tipo I da parte degli NLR

2.1. NLRX1

NLRX1 è stato associato a diversi percorsi di segnalazione. Attenua l'attivazione di NF-κB all'attivazione di TLR [138,139,176] e può migliorare la produzione di ROS, potenziando così la via JNK [177-180]. Inoltre, NLRX1 promuove anche l'autofagia attraverso l'associazione con il fattore di allungamento della traduzione Tu (TUFM) [140] e migliora i livelli di proteina IRF1 in caso di infezione virale attenuando l'inibizione della traduzione dell'mRNA da parte della protein chinasi R (PKR) [181]. NLRX1 è stato anche implicato nell'induzione dell'apoptosi [182] e nella regolazione dell'inflammasoma NLRP3 [183,184].

Oltre a queste funzioni, NLRX1 è uno degli NLR meglio descritti che regola le risposte IFN di tipo I. NLRX1 non sembra essere un sensore di infezione virale o batterica, ma piuttosto un regolatore negativo degli IFN di tipo I [105,138]. La sua insolita funzione è sottolineata dal fatto che contiene un MLS nel suo N-terminale [105,178,185]. Tuttavia, l'esatta localizzazione nei mitocondri è ancora oggetto di dibattito, poiché sono state riportate sia la localizzazione nella matrice mitocondriale che nella membrana mitocondriale esterna [105].

Attraverso l'interazione con MAVS, NLRX1 regola negativamente l'induzione IFN dipendente da RIG-I-MAVS mediante l'interruzione dell'interazione di MAVS e RIG-I [105,138]. Quindi, la sovraespressione di NLRX1 si traduce in una segnalazione antivirale dipendente da RIG-I compromessa e quindi in una maggiore replicazione virale [141,142]. NLRX1 potrebbe mirare a MAVS per la degradazione del proteasoma attraverso il reclutamento della proteina legante poli (rC) 2 (PCBP2) che viene reclutata dal dominio NACHT di NLRX1 [142]. Il silenziamento di NLRX1 nelle pDC, dove NLRX1 è espresso costitutivamente, e nelle DC derivate da monociti (moDC), in cui i livelli basali di NLRX1 sono aumentati durante la differenziazione, porta anche a livelli più elevati di IFN di tipo I indotti da RLR [143], supportando una regolazione negativa della segnalazione indotta da RIG-I.

Il knockdown di NLRX1 porta a livelli di trascrizione potenziati di IFNb1, STAT2 e del gene 20 -50 -oligoadenilato sintetasi 1 (OAS1) dopo l'infezione virale, suggerendo un ruolo regolatore negativo di NLRX1 sull'asse IFN-/STAT2/OAS1 [138] . Di conseguenza, l'infezione da virus provoca una maggiore espressione di IFNa2, IFNb1, OAS1 e STAT2 nei topi Nlrx1-/- rispetto ai topi wild-type. Tuttavia, tale risposta antivirale intensificata ha abbassato la tolleranza dei tessuti nei confronti del danno polmonare [138]. D'altra parte, il fattore 1 associato a Fas (FAF1) è stato identificato come un inibitore della riduzione mediata da NLRX1- dell'espressione di IFN di tipo I. FAF1 compete con MAVS per il legame con NLRX1 e quindi regola positivamente la secrezione di IFN di tipo I indotta dal virus. Si propone che al legame con FAF1, NLRX1 si dissoci da MAVS, che è quindi in grado di interagire con RIG-I e migliorare l'induzione di IFN di tipo I [144]. Un altro meccanismo attraverso il quale NLRX1 può inibire l'induzione degli IFN di tipo I è il legame con STING. Questa interazione è potenziata dall'infezione virale e dissocia TBK1 dal complesso proteico [145]. Inoltre, NLRX1 è coinvolto nella regolazione dell'autofagia. È stata suggerita l'interazione del TUFM mitocondriale con NLRX1 per migliorare l'autofagia e quindi per inibire la segnalazione IFN di tipo I [140].

Va notato che l'effetto inibitorio di NLRX1 sull'induzione di IFN di tipo I MAVS-dipendente è alquanto controverso, poiché diversi gruppi non sono stati in grado di convalidare gli effetti sopra descritti [146-148]. Poiché è stato dimostrato che NLRX1 influenza in modo differenziato le risposte mediate da IRF3- e IRF1-, ciò potrebbe spiegare, almeno in parte, questi risultati contraddittori [181].

2.2. NLRC3

NLRC3 può regolare negativamente diverse vie di segnalazione come NF-κB [186,187], mTOR [188] e l'assemblaggio e l'attività dell'inflammasoma NLRP3 [189]. È stato inoltre dimostrato che attenua le risposte delle cellule CD4 più T autoimmuni e virus-specifiche inibendo la produzione di TNF e IFN [187,190] e riducendo la proliferazione delle cellule Th1 e Th17 [187].

NLRC3 limita anche la produzione di IFN di tipo I in risposta al DNA citosolico, al di-GMP ciclico (c-di-GMP) e all'infezione da HSV1 impedendo direttamente l'interazione tra STING e TBK1 [149]. Meccanicisticamente, NLRC3 blocca il traffico di STING dal pronto soccorso a una posizione perinucleare/golgi e puncta associato all'endoplasma dopo il rilevamento del DNA [149]. Questa regolazione negativa di STING da parte di NLRC3 impedisce la fosforilazione TBK1-dipendente di IRF3 attraverso il suo legame con la proteina IQGAP1 simile all'attivazione della GTPasi di Ras [191]. La carenza di NLRC3 nei BMDM e nei MEF murini determina una maggiore produzione di IFN, IL-6 e TNF di tipo I indotta da DNA e HSV1-. Di conseguenza, i topi Nlrc3-/- infettati da HSV1 mostrano una ridotta morbilità e carica virale [149]. NLRC3 potrebbe anche svolgere un ruolo nella risposta IFN indotta da RIG-I [192], tuttavia, l'effetto predominante è sulla via indotta da cGAS [149].

La regolazione negativa della segnalazione TLR da parte di NLRC3 è mediata dalla formazione di un complesso con TRAF6, ed è stato proposto che esistano complessi cellulari di TRAF con NLR regolatori, soprannominati "TRAFasomi", che agiscono come piattaforme regolatorie [186]. Resta da stabilire se tale scenario possa anche contribuire alla regolamentazione dei percorsi dell'interferone da parte dell'NLRC3.

Oltre alla sua funzione di regolatore negativo, NLRC3 può legare il DNA virale a doppio filamento mediante il suo LRR con elevata affinità, il che porta a un aumento della sua attività ATPasi dell'NBD di 10-volte. Il legame dell'ATP diminuisce l'interazione del NBD con STING, portando all'attivazione della via dell'IFN di tipo I [193].

2.3. NLRC5

NLRC5 fa parte di un insieme distinto di NLR che funzionano come regolatori trascrizionali dei geni MHC di classe I e di classe II [114,151,194]. Sia NLRC5 che CIITA si legano ai rispettivi bersagli trascrizionali nelle regioni promotrici MHC tramite lo stesso complesso di legame al DNA multiproteico [115,117,195,196]. NLRC5 è costitutivamente espresso in un'ampia gamma di organi linfoidi e tessuti di barriera, come il polmone e il tratto gastrointestinale, che sono una porta per diversi agenti patogeni [114,151,194]. L'espressione di NLRC5 e la successiva espressione del gene MHC di classe I possono essere potenziate dalla stimolazione con IFN- [114,151,194,197].

Nella prima caratterizzazione di NLRC5, è stato riportato che influenza la trascrizione da elementi reporter ISRE e GAS, mentre la sovraespressione di NLRC5 ha portato a livelli elevati di IFN-mRNA nelle cellule HeLaS3. Questi risultati sono stati confermati dal knockdown mediato da siRNA [114] e abbiamo dimostrato che nelle cellule THP-1 e nei fibroblasti dermici primari il knockdown di siRNA di NLRC5 riduce l'induzione di IFN e CXCL10 in caso di infezione da SeV [151]. È stato dimostrato che NLRC5 inibisce la replicazione del virus dell'influenza A (IAV) nella linea cellulare epiteliale polmonare A549 e aumenta la trascrizione di RIG-I e IFN di tipo I [152].

L'interazione tra NLRC5 e RIG-I è stata confermata in modo indipendente da Cui et al. Tuttavia, questi autori hanno riportato un effetto negativo della sovraespressione di NLRC5 sull'attivazione del reporter della luciferasi IFN di tipo I da parte di poli (I: C) [153]. Nel frattempo, è stato dimostrato che il knockdown di NLRC5 in diverse linee cellulari porta ad un aumento delle risposte IFN verso il trattamento con poli(I: C) o verso l'infezione da VSV [153]. Tuttavia, la regolamentazione dell'attivazione di IFN da parte di NLRC5 rimane oggetto di dibattito [151]. Degno di nota, i topi Nlrc5-/- in cui l'esone 4 era mirato non mostravano livelli sierici di IFN- basali né poli(I: C) alterati rispetto agli animali di tipo selvatico [154]. Ciò è contrastato da studi che utilizzano un altro modello murino knockout NLRC5, in cui l'esone 8 è stato preso di mira. La stimolazione ex vivo con VSV o poli(I: C), così come una sfida sistemica con VSV, ha portato a livelli più elevati di IFN e a una più forte fosforilazione di IRF3 [155].

Mentre il ruolo di NLRC5 come regolatore chiave della regolazione del gene MHC di classe I è ben stabilito, il ruolo di NLRC5 nelle risposte IFN di tipo I sembra essere fortemente dipendente dal tipo di cellula e dal contesto organismico [156]. Ciò è ben illustrato dall'osservazione che il knockdown di NLRC5 aumenta la risposta IFN antivirale indotta da RIG-I nei pDC, mentre non influenza lo stesso percorso nei moDC. È interessante notare che questi due tipi di cellule differiscono nel loro livello di espressione basale di NLRC5 [143], suggerendo un contributo differenziale di NLRC5 al controllo IFN in questi tipi di cellule. Oltre al suo ruolo nella presentazione dell'antigene, è plausibile che NLRC5 abbia ulteriori ruoli nell'immunità antivirale legata alla rilevazione innata dei virus oltre al suo ruolo nella presentazione dell'antigene, come suggerito da alcuni degli studi discussi sopra.

2.4. NLRP2

Negli esseri umani, NLRP2 è espresso prevalentemente nel cervello, nel pancreas, nei reni e nei tessuti riproduttivi come il testicolo e la placenta [157,198,199]. Nelle cellule immunitarie, NLRP2 è sovraregolato nei macrofagi in risposta all'analogo del B-DNA dAdT, così come nelle cellule T dopo l'attivazione di RIG-I [198]. Esistono differenze tra le popolazioni di cellule murine e umane. Contrariamente alle cellule umane, NLRP2 non è sovraregolato nei CD3 di topo più cellule T al rilevamento di RNA e DNA, mentre nel CD14 di topo più cellule mieloidi, il rilevamento di RNA porta ad una maggiore espressione di NLRP2 [198]. È stato dimostrato che i livelli della proteina NLRP2 sono sovraregolati dopo il trattamento con IFN-, IFN- e LPS in cellule THP -1 umane differenziate simili a macrofagi, mentre il trattamento con CpG non ha influenzato i livelli della proteina NLRP2 [157]. Tra le citochine che regolano l'espressione di NLRP2, il co-trattamento con IFN- e TNF- consente l'attivazione non canonica dell'inflammasoma da parte di LPS intracellulare nei periciti cerebrali [158].

In termini di regolazione IFN di tipo I, NLRP2 può legare TBK1 portando a un'interazione perturbata con IRF3, con conseguente riduzione della produzione di IFN [159], sebbene questa sia un'osservazione singolare al momento.

2.5. NLRP4

NLRP4 è stato studiato solo di recente. Sebbene contenga un PYD, NLRP4 non interagisce con la proteina adattatrice dell'inflammasoma ASC [200] e non influenza la secrezione di IL1 [201]. È stato descritto per regolare la formazione dell'autofagosoma e dei processi autofagici [201,202] e per regolare negativamente la risposta NF-κB [163,203]. Inoltre, è stato descritto che NLRP4 svolge un ruolo nello sviluppo embrionale [204]. È espresso negli ovociti umani e negli embrioni precoci [205], e sette copie geniche di Nlrp4 sono espresse negli ovociti murini [206-208]. Il knockdown di Nlrp4e negli ovociti murini causa l'arresto dello sviluppo tra lo stadio cellulare 2- e 8- [204].

NLRP4 reprime le risposte IFN di tipo I prendendo di mira TBK1 per il degrado. Ciò è mediato dal reclutamento dell'ubiquitina ligasi 4 E3 eliminata (DTX4). NLRP4 interagisce con il dominio della chinasi di TBK1 fosforilato che facilita la poliubiquitinazione legata al K 48- di TBK1 al residuo di lisina 670 da parte di DTX4 [164]. Questa degradazione potrebbe essere mediata da un complesso signalosome che include NLRP4, peptidasi specifica dell'ubiquitina 38 (USP38), DTX4, proteina interagente TRAF (TRIP) e potenzialmente alcune fosfatasi che devono ancora essere identificate. Dopo l'infezione virale, TBK1 viene attivato, determinando la sua ubiquitinazione legata a K63- e K33-. La formazione di questo complesso porta alla modifica dell'ubiquitinazione legata al K33- al residuo di lisina 670 in TBK1 e alla sua sostituzione con la poliubiquitinazione legata al K48- [165].

Tuttavia, questo potrebbe non essere l'unico percorso poiché è stato scoperto che la chinasi 2 regolata dalla fosforilazione della tirosina a doppia specificità (DYRK2) contribuisce alla degradazione mediata da NLRP4- di TBK1 [166]. DYRK2 fosforila TBK1 sul residuo di serina 527, che è essenziale per il reclutamento di NLRP4 e migliora l'interazione delle due proteine. Questo promuove la poliubiquitinazione legata a K48- di TBK1. Gli autori suggeriscono che DYRK2 migliora il degrado di TBK1 attraverso il nesso NLRP4-DTX4 [166]. Nelle cellule del muscolo cardiaco di ratto, sono stati riportati livelli ridotti di TBK1 e IRF3 sulla sovraespressione di NLRP4 in modo dose-dipendente [163].

Sappiamo ancora molto poco sulla funzione fisiologica di NLRP4. L'associazione del knockdown delle isoforme NLRP4 con un difetto di sviluppo negli ovociti potrebbe derivare dalla mancanza di tolleranza verso il DNA paterno come è stato dimostrato per NLRP14 (vedi sotto). I dati cumulati dagli studi riassunti sopra suggeriscono che un meccanismo chiave di NLRP4 è il controllo dell'emivita di TBK1 attraverso la degradazione del proteasoma.

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