Entdeckung der Toll-Like

„TOLL-LIKE“ – REZEPTOREN INFEKTIONSIMMUNOLOGIE Nikolaus-Fiebiger-Zentrum · Glückstr. 6 Referent: Stefan Siebig

http://www.ndt-educational.org/schlondorffslide2006txt.asp

Überblick 

Entdeckung der Toll-like Rezeptoren (TLRs)



Funktion der TLRs bei angeborener Immunantwort



Vielfalt der humanen TLRs



Spezielle Funktion und Vorkommen der TLRs



Signalkaskaden und Genregulation



Beeinflussung der adaptiven Immunität



Zusammenfassung 2. November 2010

2

Entdeckung der Toll-Like-Rezeptoren (TLRs) Mitte des 20. Jahrhunderts entdeckten Forscher unter Prof. Dr. rer. nat. Christiane Nüßlein Volhard bei Drosophila das Toll Protein  Toll Mutante bei Embryonen erzeugte dorsalisierte Embryonen  induziert Expression verschiedener WirtsVerteidigungsmechanismen z.B. anti-mikrobielle Peptide gegen Gram + - Bakterien oder Pilzpathogene (Mutation in Drosomycin)  kurz darauf Nachweis des Säugetierhomologs TLR-4 (daher Toll-ähnliche Rezeptoren) 2. November 2010

3

Allgemeine Funktion der TLRs bei der angeborenen Immunantwort 

  



Toll ähnliche Proteine sind in Tieren sowie Pflanzen an der Immunabwehr gegen viralen, bakteriellen und PilzInfektionen beteiligt Erkennung und Zerstörung von einwandernden Mikroben durch Pattern-Recognition-Rezept. (PRRs) PRRs erkennen Pathogen-assoziierte Molekülstrukturen (PAMPs) PRRs induzieren extrazelluläre Aktivitäten wie z.B. Komplementsystem und verschiedene intrazelluläre Signalwege (z.B. Aktivierung des NF-kB) Beeinflussung der adaptiven Immunantwort 2. November 2010

4

Vielfalt der humanen TLRs 

TOLL-LIKE REZEPTOREN = OBERFLÄCHEN PRRs - 11 Mitglieder bei Säugetieren - Bestandteile der Zellmembran meist als Dimere - TLR3/TLR7 und TLR9 in intrazellulären Organellen - Lösen starke Aktivierung von Immunzellen und Produktion von Inflammatorischen Zytokinen aus

2. November 2010

5

Vielfalt der humanen TLRs 

• •

alle in Säugetieren bekannten TLRs sind Typ 1Integral-Glykoproteine - Extrazelluläre Domäne mit LRRs - Intrazelluläre cytoplasmatische Toll/IL-1 R homologe (TIR) Domäne TLRs 1,2,4 und 6: - auf der Zelloberfläche lokalisiert - erkennen hauptsächlich bakterielle Komponenten TLRs 3,7,8 und 9 - meist im endozytischen Kompartiment - erkennen hauptsächlich virale Komponenten 2. November 2010

6

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs Induziert TNF-α Produktion, in DCs unterdrücken von IL12

MyD88abhängig

Bildet Heterodimere mit anderen TLRs, Makrophagen

TLR2

Lipoproteine, Peptidoglycan & Teichonsäure d. Gram+, Zymosan

Dectin-1, CD 36

Verschiedene mikrobielle Komponenten 2. November 2010

7

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs Heterodimer

TLR1:TLR2

Peptidoglycan, Triacyl-Lipoproteine (Pam3 CSK4)

2. November 2010

8

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs Heterodimer

TLR2/TLR6

Diacyl-Lipoproteine (Malp2)

2. November 2010

9

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs Kann dendritsche Zellen zu Typ-1 IFN (IFNα/β) Produktion stimulieren

Kein MyD88

Makrophagen, DCs, anderen APCs

TLR3

Häufig bei sich replizierenden Viren

Endos om

Synthetische dsRNA

2. November 2010

10

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs IL-6, IL12, TNF α; Up-Reg. Ko-Stim. Mol.+ IFN-Typ 1

2 Signalwege

Assoziiert mit CD14, MD-2; auf Mθ, DCs, Neutrophilen

TLR4

Upreg.: TLRs 2,4,9 in DCs

LPS von Gram – Zellwänden; endogene Liganden

Benötigt LPB (LPSBinding-Protein) 2. November 2010

11

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs Basale Seite intestinaler Epithelzellen

Keine IFN-Typ 1 Produktion

MyD88

TLR5

Flagellin

2. November 2010

12

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs Strukturell konserviert wie TLR8, hoch exprimiert in pDCs

Induktion der TNF-α Expression

TLR7 Synth. RNA Homol. Resiquimod, imidazoquinoline Komponenten

Endosom

Synth. ssRNA von Viren wie HIV, Influenza 2. November 2010

13

Spezielle Funktion und Vorkommen der verschiedenen TLRs Induziert Expr. von CD40-L in pDCs

Chloroquin

Auf pDCs, aber nicht auf cDCs

TLR9

Effektive Immunantwort gegen Bakt. Z.B. Listeria oder Viren

Synth. CpG Oligonukleotide und unmethylierte CpG Motive 2. November 2010

14

Signalkaskaden und Genregulation 



TLRs initiieren geteilte und verschiedene Signalwege durch Kombination versch. TIR-Domänen enthaltende Adaptormoleküle (MyD88, TIRAP, TRIF und TRAM) MyD88-abhängiger Signalweg - In TLR 4 und 2 braucht TLR-TLR Interaktionen – Rekrutierung von TIRAP und MyD88 - MyD88 assoziiert mit IL-1 R Kinasen (IRAK4, IRAK1)



TRIF-abhängiger Signalweg - Benötigt Rekrutierung von TRAM und TRIF - TRIP initiiert dann Signalwege -> Inflammatorische Zytokine des IFN-Typ 1 2. November 2010

15

Signalkaskaden und Genregulation

International Immunology, Vol. 17, No. 1, pp. 1–14 ª 2005 The Japanese Society for Immunology 2. November 2010

16

Signalkaskaden und Genregulation  Diese Signalwege aktivieren den Transkriptionsfaktor NF-kB und Aktivatorprotein-1 (AP-1), welche allen TLRs eigen sind - Produktion von Inflammatorischen Zytokinen und Chemokinen



Sie aktivieren auch den Interferon-Regulation-Faktor (IRF-3) und/ oder IRF-7 in TLRs 3,4,7,8 und 9 - dies führt zur Produktion von Typ 1 IFNs wie IFNß und IFNas.

 Zytokine und Chemokine initiieren eine Entzündungsantwort durch Rekrutierung und Aktivierung verschiedener angeborener Immunzellen wie Monozyten, Neutrophile, NK-Zellen. 2. November 2010

17

Beeinflussung der adaptiven Immunität durch regulierte Zielgene 

Inflammatorische Zytokine wie IL-12 polarisieren CD4+-T-Zellen sich zu Th1-Zellen zu entwickeln - Th1-Zellen produzieren IFN-y -> unterdrückt Th2Entwicklung



TLR2-aktivierte DCs unterstützen die Differenzierung von Th2-Zellen - unterstützen humorale Immunität gegen extrazelluläre Pathogene - unterstützen regulatorische T-Zellen -> diese unterdrücken z.B. T-Zellfunktionen durch IL-10 2. November 2010

18

Zusammenfassung •

TLRs gehören zu den PRRs

•

Erkennung von konservierten PAMPs auf pathogenen Mikroorganismen als Reaktion der angeborenen Immunantwort

•

Ausschüttung inflammatorischer Zytokine wie IL-12, IL-6 nach Signalweg durch NF-kB Aktivität sowie Typ-1 IFNs.

•

Beeinflussung und Modellierung der adaptiven Immunantwort und Beeinflussung der zellulären angeborenen Immunantwort 2. November 2010

19

Quellen - Janeway´s Immunobiology; Seventh Edition;Kenneth Murphy, Paul Travers, Mark Walport; © 2008 by Garland Science, Taylor & Francis Group,LLC - Signalling Pathways Downstream of Pattern-Recognition Receptors and Their Cross Talk; Myeong Sup Lee and YoungJoon Kim; Annu. Rev. Biochem. 2007.76:447-480.; www.annualreviews.org - Review Toll-like receptors in innate immunity; Kiyoshi Takeda and Shizuo Akira; Internationale Immunology, Vol. 17, No.1, pp. 1-14; © 2005 The Japanese Society for Immunology

2. November 2010

20

VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!

www.uni-erlangen.de/.../04/immunologie.jpg

2. November 2010

21