II-2: Det innate immunsystem og TLR-receptorer - Funktioner II (DONE)

Hvad medfører aktivering af inflammasomet?

Aktivering af inflammasomet Medfører: 1) Kløvning af pro-IL-1beta og pro-IL-18 til IL-1beta og IL-18 2) Pyroptose

CDSs og RLRs medfører begge dannelse af et specifikt cytokin, hvilket? Hvilken funktion har dette?

BÅDE CDSs og RLRs medfører dannelsen af IFN-1 IFN-1 inducerer diverse inflammatoriske reaktioner

Redegør for CDSs virkningsmekanisme

CDSs Overordnet = Cytosolic DNA sensors En type PRR; pathogen-recognition receptor Genkender Dobbeltstrenget DNA i cytosol Virkning Når CDSs genkender dobbeltstrenget DNA i cytosol --> Aktiverer signaleringspathways, der medfører: 1) Autofagi --> Dvs. cellen fagocyterer og nedbryder sig selv 2) Dannelsen af type 1 interferoner (IFN-1), en type cytokin Dannelse af IFN-1s sker typisk via STING-pathwayen IFN-1 --> Inducerer inflammatoriske reaktioner mm.

Hvilken del af inflammasomet kløver pro-IL-1beta og pro-IL-18 til de aktive former af cytokinerne?

Caspase-1

Hvad er inflammasomets overordnede funktion?

Cytokinerne IL-1beta og IL-18 syntetiseres som INAKTIVE precursors; PRO-IL-1beta og PRO-IL-18 --> Skal KLØVES for at blive AKTIVE IL-1beta og IL-18 er med til at mediere INFLAMMATORISKE reaktioner - Heraf navnet "inflammasom" Inflammasomet kløver proteolytisk de inaktive cytokiner --> AKTIVE former af IL-1beta og IL-18

Redegør for cytosoliske RNA- og DNA-sensorer

Cytosoliske RNA- og DNA-sensorer Overordnet = En type PRR (pathogen-recognition receptors) Virkningsmekanisme Det innate immunsystem inkluderer adskillige cytosoliske proteiner, der genkender MIKROBIELT RNA og DNA Responderer ved at generere signaler --> Medfører dannelsen af inflammatoriske og antivirale cytokiner Omfatter Omfatter 2 primære familier af receptorer: 1) RLRs - RIG-like receptors 2) CDSs - Cytosolic DNA-sensors RIG-like receptors = Cytosoliske proteiner, der genkender VIRALT RNA --> Inducerer dannelse af de antivirale type 1-IFNs (interferoner) RLRs genkender træk ved VIRALT RNA, der IKKE forekommer i HUMANT DNA RLRs udtrykkes i mange celletyper, der er UDSATTE ift. infektion med RNA-vira Hvordan virker RLRs? Binder viralt RNA (i cytosol) Interagerer derefter med et mitokondrielt membranprotein, mitochondrial antiviral-signaling, MAVS Interaktionen med MAVS er påkrævet for at initiere signalering, der aktiverer transskriptionsfaktorer, som inducerer dannelsen af type 1-interferoner (type 1 INFs) Cytosolic DNA-sensors (CDSs) Proteiner, der genkender MIKROBIEL dobbeltstrenget DNA i cytosol --> Aktiverer signaleringspathways, der initierer antimikrobielle responser, inkl. dannelse af type 1 IFN og autofagi (at cellen, der er inficeret, "fordøjer" sig selv) Hvornår er der dobbeltstrenget DNA i cytosol i en celle? DNA kan frigives i cytosolen fra forskellige INTRACELLULÆRE MIKROORGANISMER - Dvs. patogener, der er kommer ind i værtsceller Normalt forekommer der IKKE humant DNA i cytosol - Men KUN i nukleus De innate cytoliske DNA-sensorer vil derfor kun se MIKROBIELT DNA i cytosol Hvordan virker CDSs? De fleste CDSs inducerer dannelsen af type 1 IFNs via STING-pathwayen = En pathway, der stimulerer IFN-generne --> Øget syntese af type 1 IFNs Type 1 IFNs inducerer inflammation mm.

Hvilken type sensor benytter inflammasomerne oftest?

En sensor fra NLR-familien (NOD-like receptor) - Der er 10 forskellige proteiner Eksempel: NLRP3

Hvilke stimuli inducerer formationen af NLRP3-inflammasomet?

Hvilke stimuli inducerer formation af NLRP3- inflammasomet? Mange forskellige stimuli, herunder: 1) Urinsyre Nedbrydningsprodukt fra DNA --> indikerer skade på nukleus 2) Kolesterolkrystaller 3) Ekstracellulær ATP Indikerer skade på mitokondrier 4) Nedsat intracellulær konc. af K+ Indikerer skade på plasmamembran 5) ROS (reaktive iltarter) Forskellige indikatorer på CELLESKADER medfører altså formationen af NLRP3-inflammasomet!

Hvordan kommer den IL-1beta, der dannes ved kløvning af pro-IL-1beta, ud af cellen? Hvilken funktion udøver cytokinet derefter?

IL-1beta kommer ud af makrofager og dendritiske celler, via GASDERMIN D-PORER Gasdermin D er et protein, der OGSÅ kløves af Caspase-1, en del af inflammasomet De N-terminale fragmenter af de kløvede Gasdermin D --> Oligomeriserer og danner Gasdermin D-porer i cellemembranen --> Herigennem kan IL-1beta forlade cellen og kommer ud i ekstracellulærrummet IL-1beta inducerer akut inflammation og medfører feber

Redegør for inflammasomer

Inflammasomer Overordnet = Multiproteinkomplekser, der samles I CYTOSOL af celler som respons på: 1) Mikroorganismer/patogener 2) Ændringer associeret med celleskade Dannes i innate immunceller som: 1) Makrofager 2) Dendritiske celler Bestanddele 1) Sensorer - typisk fra NLR-familien F.eks. NLRP3 2) Caspase-1 3) Adaptor-proteiner, der forbinder sensorer og caspase-1 Funktioner 1) Kløver de inaktive cytokiner pro-IL-1beta og pro-IL-18 til IL-1beta og IL-18 --> IL-1beta inducerer akut inflammation og medfører feber 2) Medfører pyroptose = En type inflammatorisk apoptose --> Dannelse af gasodermin D-porer, som IL-1beta kan forlade cellen via --> Ioner og vand kommer ind via samme porer --> Opsvulmning af cellen --> Celleruptur og celledød

I hvilke celler samles der inflammasomer?

Inflammasomer samles i innate immunceller såsom: 1) Makrofager 2) Dendritiske celler

Hvordan medfører inflammasomet inflammation?

Inflammasomet - specifikt caspase-1 - kløver pro-IL-1beta og pro-IL-18 til IL-1beta og IL-18 IL-1beta --> Inducerer inflammation og medfører feber

Redegør for inflammasomets struktur

Inflammasomets struktur Består af: 1) Oligomerer af en sensor - F.eks. NLRP3 2) Caspase-1 3) Adapter Adapteren forbinder sensorer og caspase-1

Angiv et eksempel på en sensor, der indgår i inflammasomer

NLRP3

Redegør for NLRP3-inflammasomet (forekomst etc.)

NLRP3-inflammasomet Et inflammasom, hvor sensoren er NLRP3 Forekomst Udtrykkes i innate immunceller inklusive: 1) Makrofager 2) Neutrofile granulocytter Derudover i keratinocytter i huden og andre celler Hvilke stimuli inducerer formation af inflammasomet? Mange forskellige stimuli, herunder: 1) Urinsyre Nedbrydningsprodukt fra DNA --> indikerer skade på nukleus 2) Kolesterolkrystaller 3) Ekstracellulær ATP Indikerer skade på mitokondrier 4) Nedsat intracellulær konc. af K+ Indikerer skade på plasmamembran 5) ROS (reaktive iltarter) Forskellige indikatorer på CELLESKADER medfører altså formationen af NLRP3-inflammasomet!

Hvornår er der dobbeltstrenget DNA i cytosol i en celle? Hvilke PRRs kan genkende dette?

Normalt forekommer der IKKE humant DNA i cytosol - Men KUN i nukleus DNA kan frigives i cytosolen fra forskellige INTRACELLULÆRE MIKROORGANISMER - Dvs. patogener, der er kommer ind i værtsceller CDSs (cytosolic DNA sensors) kan genkende dobbeltstrenget DNA i cytosol

Redegør for pyroptose

Pyroptose Overordnet = En inflammatorisk form for celledød hos makrofager og dendritiske celler Karakteriseret ved: - Opsvulmning af celler - Tab af plasmamembranintegritet - Frigivelse af inflammatoriske cytokiner Hvordan opstår pyroptose? Den aktiverede caspase-1 i inflammasomet --> Kløver et protein kaldet gasdermin D Det N-terminale fragment af gasdermin D oligomeriserer --> Danner en KANAL i plasmamembranen i cellen (dvs. en makrofag el. dendritcelle, hvori inflammasomet er samlet og aktiveret) Denne kanal i plasmamembranen tillader: 1) At IL-1beta (cytokiner) kan forlade cellen og inducere inflammation 2) Influx af ioner --> Opsvulmning af cellen og pyroptose Pyroptose er altså en form for PROGRAMMERET CELLEDØD, der optræder i forbindelse med INFLAMMATION - Pyro = ild

Hvad karakteriserer pyroptose?

Pyroptose - karakteristika Pyroptose er en INFLAMMATORISK form for CELLEDØD hos makrofager og dendritiske celler Den er karakteriseret ved: 1) Opsvulmning af celler - Pga. influx af ioner og vand --> Cellen vil efterhånden sprænge 2) Tab af plasmamembranintegritet --> Dannes porer 3) Frigivelse af inflammatoriske cytokiner - Som IL-1beta Medfører CELLEMEMBRANRUPTUR og CELLEDØD

Redegør for RLRs virkningsmekanisme

RIG-like receptors Overordnet = Cytosoliske proteiner, der genkender VIRALT RNA --> Inducerer dannelse af de antivirale type 1-IFNs (interferoner) Genkender VIRALT RNA i cytosol - Genkender træk, der IKKE forekommer i HUMANT DNA Forekomst RLRs udtrykkes i mange celletyper, der er UDSATTE ift. infektion med RNA-vira Hvordan virker RLRs? 1) Binder viralt RNA (i cytosol) 2) Interagerer derefter med et mitokondrielt membranprotein, mitochondrial antiviral-signaling, MAVS 3) Interaktionen med MAVS --> Initierer signalering, der aktiverer transskriptionsfaktorer, som inducerer dannelsen af type 1-interferoner (type 1 INFs)

Hvilke PRRs kan genkende cytosolisk viralt RNA?

RIG-like receptors (RLRs)

Hvilke PAMPs genkender hhv. RLRs og CDSs?

RLRs = RIG-like receptors Genkender VIRALT RNA i CYTOSOL CDSs = Cytosolic DNA sensors Genkender DOBBELTSTRENGET DNA i CYTOSOL - Normalt forekommer der (obv.) KUN DNA i nukleus

Hvordan reguleres aktiveringen af inflammasomet?

Regulering af aktivering af inflammasomet Aktiveringen af inflammasomet er STRAMT reguleret af posttranslationelle modifikationer, der BLOKERER samling eller aktivering af inflammasomet Herunder: 1) Ubiquinering 2) Fosforylering Derudover mikro-RNA --> Inhiberer NLRP3 mRNA

Redegør for STING-pathwayen

STING-pathwayen Overordnet = Den pathway via hvilken de fleste CDSs inducerer dannelsen af type 1 IFNs Pathwayen medfører stimulering af IFN-generne --> Øget syntese af type 1 IFNs Type 1-IFNs inducerer inflammation mm. Trin for trin 1) Cytosolisk double-stranded DNA binder til enzymet cGas 2) --> Medfører dannelsen af et andet molekyle, cGAMP 3) cGAMP binder til STING, der er lokaliseret på ER 4) STING fosforylerer et andet molekyle, IRF 5) --> Medfører, at IRF kan translokeres til nukleus og virke som transskriptionsfaktor, der fremmer ekspressionen af genet kodende for type 1-IFN 6) --> Syntese af type 1 interferoner (IFN) OBS! STING stimulerer også AUTOFAGI = En mekanisme, hvorved cellerne nedbryder deres egne organeller i lysosomer Autofagi bruges i det innate immunsystem til at levere cytosoliske mikrober til lysosomet, hvor de dræbes af proteolytiske enzymer

STING-pathwayen aktiveres hvornår? STING-pathwayen stimulerer hvad?

STING-pathwayen STING-pathwayen aktiveres af CDSs; cytosolic DNA sensors STING-pathwayen medfører signalering, der stimulerer: 1) Øget IFN-1-syntese 2) Autofagi

Hvornår samles inflammasomet?

Samling af inflammasom Når en sensor, der indgår i inflammasomet - f.eks. NLRP3 - genkender: 1) Mikrobielle produkter/patogener 2) Øget mængde endogene molekyler eller ioner, som indirekte indikerer tilstedeværelsen af infektion eller celleskade => Samling af inflammasomet

Redegør for samlingen af inflammasomet og dets funktion

Samlingen af inflammasomet 1) En sensor - f.eks. NLRP3 - genkender en af følgende: 1) Mikrobielle produkter i cytosol 2) Ændrede mængder af molekyler/ioner i cytosol, der indirekte indikerer tilstedeværelsen af infektion/celleskade 2) NLR-sensorer oligomeriserer med: 1) Adaptor-protein 2) En inaktiv form af enzymet caspase 1 => Herved dannes INFLAMMASOMET 3) Caspasen aktiveres til aktiv Caspase-1, når inflammasomet samles 4) Caspase-1 kløver pro-IL-1beta og pro-IL-18 til IL-1beta og IL-18 5) IL-1beta inducerer inflammation og medfører feber

Både RLRs og CDSs inducerer dannelsen af særlige slags cytokiner - hvilke? Hvilken funktion har disse cytokiner?

Type 1 interferoner; IFN-1 Type 1 IFNs inducerer inflammation mm.