Биологические мембраны, 2024, № 1
журнал мембранной и клеточной биологии
Покупка
Новинка
Издательство:
Наука
Наименование: Биологические мембраны
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 94
Дополнительно
Доступ онлайн
4 188 ₽
В корзину
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Российская академия наук
БИОЛОГИЧЕСКИЕ
МЕМБРАНЫ
том 41
№ 1
2024 Январь–Февраль
Основан в январе 1984 г.
Выходит 6 раз в год
ISSN: 0233-4755
Журнал издается под руководством
Отделения биологических наук РАН
Редакционная коллегия
Главный редактор
С.С. Колесников (Пущино)
П.В. Авдонин (заместитель главного редактора, Москва),
В.С. Акатов (Пущино), С.А. Акимов (ответственный секретарь, Москва),
C.М. Антонов (С.-Петербург), Ф.И. Атауллаханов (Москва),
А.А. Булычев (Москва), А.Я. Дунина-Барковская (Москва),
Ю.А. Ермаков (Москва), Р.Г. Ефремов (заместитель главного редактора, Москва),
В.П. Зинченко (Пущино), Е.В. Казначеева (С.-Петербург),
А.А. Минин (Москва), О.С. Остроумова (С.-Петербург),
М.А. Пантелеев (Москва), Д.Б. Тихонов (Москва)
Редакционный совет
Ю.А. Владимиров (Москва), А.Н. Гречкин (Казань), Г.Р. Иваницкий (Пущино),
Л.Г. Магазаник (С.-Петербург), А.Б. Рубин (Москва), В.А. Ткачук (Москва),
Л.С. Ягужинский (Москва), S.M. Bezrukov (Bethesda, USA),
P.D. Bregestovski (Marseille, France), L.V. Chernomordik (Bethesda, USA),
P. Pohl (Austria)
Редакция
Заведующая редакцией Н.Ю. Деева
Адрес редакции: 117997, ГСП-1, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10
тел./факс: (499) 724-80-89
E-mail: biomembranes2010@gmail.com
Москва
ФГБУϔұҮҪҼүҵӆһҼҬҸϙҪҽҴҪ
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия журнала “Биологические мембраны”
(составитель), 2024
СОДЕРЖАНИЕ Том 41, номер 1, 2024 ОБЗОРЫ Cенсоры внутриклеточных нуклеиновых кислот, активирующие STING-зависимую продукцию интерферонов в иммунокомпетентных клетках Л. В. Смольянинова, О. Н. Солопова 3 *** Клеточная модель для анализа роли IRBIT в регуляции IP3-рецептора I типа Е. Е. Копылова, И. С. Масулис, О. А. Рогачевская, Е. Н. Кочкина, Ю. А. Ковалицкая, М. Ф. Быстрова, С. С. Колесников 24 Молекулярная модель транслокации норфлоксацина через канал OmpF порина Yersinia pseudotuberculosis Д. К. Чистюлин, Е. А. Зелепуга, В.Л. Новиков, Н.Н. Баланева, В.П. Глазунов, Е.А. Чингизова, В. А. Хоменко, О. Д. Новикова 36 α1-Адренорецепторы регулируют пейсмекерную функцию синоатриального узла сердца, оказывая влияние на хлорный трансмембранный транспорт Я. А. Воронина, А. В. Федоров, М. А. Челомбитько, У. Е. Пиунова, В. С. Кузьмин 58 Активация гистамином сорбции фактора комплемента С3/C3b на поверхности эндотелиальных клеток как одна из причин повреждения эндотелия при COVID-19 П. П. Авдонин, Ю. В. Маркитантова, Е. Ю. Рыбакова, Н. В. Гончаров, П. В. Авдонин 73 Модуляция адгезии и миграции клеток NIH/3T3 в коллагеновых материалах производными таксифолина Ю. В. Шаталин, М. И. Кобякова, В. С. Шубина 82
CONTENTS Vol. 41, No. 1, 2024 REVIEWS Sensors of Intracellular Nucleic Acids Activating STING-Dependent Production of Interferons in Immunocompetent Cells L. V. Smolyaninova, O. N. Solopova 3 *** Cellular Model for the Analysis of IRBIT-Dependent Regulation of the Type 1 IP3 Receptor E. Е. Kopylova, I. S. Masulis, O. A. Rogachevskaja, E. N. Kochkina, Y. A. Kovalitskaya, M. F. Bystrova, S. S. Kolesnikov 24 Molecular Model of Norfloxacin Translocation Through the Yersinia pseudotuberculosis OmpF Porin Channel D. K. Chistyulin , E. A. Zelepuga, V. L. Novikov, N. N. Balaneva, V. P. Glazunov, E. A. Chingizova, V. A. Khomenko, O. D. Novikova 36 α1-Adrenergic Receptors Control the Activity of Sinoatrial Node by Modulating Transmembrane Transport of Chloride Anions Y. A. Voronina, A. V. Fedorov, M. A. Chelombitko, U. E. Piunova, V. S. Kuzmin 58 Activation of Complement Factor C3/C3b Deposition on the Surface of Endothelial Cells by Histamine As one of the Causes of Endothelium Damage in COVID-19 P. P. Avdonin, Yu. V. Markitantova, E. Yu. Rybakova, N. V. Goncharov, P. V. Avdonin 73 New Materials Based on Collagen and Taxifolin Derivatives: Production and Properties Yu. V. Shatalin, M. I. Kobyakova, V. S. Shubina 82
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2024, том 41, № 1, с. 3–23 ОБЗОРЫ УДК 577.3 CЕНСОРЫ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ, АКТИВИРУЮЩИЕ STINGЗАВИСИМУЮ ПРОДУКЦИЮ ИНТЕРФЕРОНОВ В ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТКАХ © 2024 г. Л. В. Смольяниноваa, *, О. Н. Солоповаa aЛаборатория биоресурсной коллекции клеточных линий и первичных опухолей, НИИ Экспериментальной диагностики и терапии опухолей, НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава России, Москва, 115478 Россия *e-mail: smolyaninovalarisa1@gmail.com Поступила в редакцию 31.07.2023 г. Подписанa в печать 03.10.2023 г. Принята к публикации 06.10.2023 г. В настоящее время белки-сенсоры чужеродной ДНК или РНК, играющие важную роль во врожденном иммунитете, вызывают большой интерес как новый способ иммунотерапии рака. Агонисты этих белков способны активировать в иммунных клетках сигнальные каскады, вызывающие продукцию цитокинов, в частности интерферонов I типа, обладающих мощным цитотоксическим эффектом. В обзоре рассмотрено функционирование цитоплазматических сенсоров нуклеиновых кислот, таких как cGAS, STING, IFI16, AIM2, DAI, DDX41, DNA-PK, MRE-11, TREX1, участвующих в активации продукции различных цитокинов. Ключевые слова: сенсоры ДНК/РНК, цитокины, интерфероны, cGAS, STING, иммунные клетки Список сокращений: а.о. – аминокислотные остатки; а.п. – аминокислотная последовательность; дцДНК – двухцепочечная ДНК; мтДНК – митохондриальная ДНК; оцДНК – одноцепочечная ДНК; ЭПР – эндоплазматический ретикулум; AIM2 (absent in melanoma 2) – белок 2, отсутствующий при меланоме; cGAMP – циклический гуанозинмонофосфат-аденозинмонофосфат; cGAS – циклическая гуанозинмонофосфат-аденозинмонофосфат синтаза; СС – двойные спирали; CDN – циклические динуклеотиды; CTT – С-концевой фрагмент; DAI (DNA-dependent activator of IFN regulatory factors) – ДНК-зависимый активатор интерферон-регулируемых факторов; DDX41 (DEAD-box helicase 41) – DEAD-бокс-хеликаза 41; DM – димеризующий мотив; DNA-PK (DNA-dependent serine/threonine protein kinase) – ДНК-зависимая серин/треониновая протеинкиназа; HELIC – хеликазный домен; HIV – вирус иммунодефицита человека; HSV1, HSV2 – вирус простого герпеса 1 и 2 типа; IFI16 (IFN γ-inducible protein 16) – индуцируемый гамма-интерфероном белок 16; IFN – интерферон; IL – интерлейкин; IRF3 (IFN regulatory factor 3) – регуляторный фактор интерферона 3; ISGs – интерферон-стимулируемые гены; LBD – лиганд-связывающий домен; MEFs – мышиные эмбриональные фибробласты; MRE-11 (meiotic recombination 11 homolog A) – гомолог A белка мейотической рекомбинации 11; NBD – нуклеотид-связывающий домен; non-CDN – малые молекулы, не относящиеся к циклическим динуклеотидам; OB – олигонуклеотид/олигосахарид связывающие складки; PAMPs – патоген-ассоциированные молекулярные паттерны; PM – фосфорилируемый мотив; Poly I:C – полиинозиновая-полицитидиловая кислота; PPII – полипролиновый домен; PRRs – рецепторы опознавания паттерна; PYD – пириновый домен; RAD50 (DNA repair protein RAD50) – белок репарации дцДНК; RNAi – РНК-интерференция; SIV – вирус иммунодефицита африканских обезьян; STING (stimulator of interferon genes) – стимулятор генов интерферона; TBK1 (TANKbinding kinase 1) – TANK-связывающая киназа 1; TBM – мотив для связывания протеинкиназы TBK1; TNF – фактор некроза опухолей; TREX1 (three prime repair exonuclease 1) – 3’-концевая репаративная экзонуклеаза 1; VSV – вирус везикулярного стоматита; ZBDs (Zα и Zβ) – Z-ДНК-связывающие домены; ZBP1 (Z-DNA-binding protein 1) – Z-ДНК связывающий белок 1. DOI: 10.31857/S0233475524010015, EDN: ztzoee 3
СМОЛЬЯНИНОВА, СОЛОПОВА ВВЕДЕНИЕ В клетках нашего организма заложены механизмы защиты от присутствия в цитоплазме чужеродной патогенной ДНК или РНК, или собственной ДНК, активирующие системы врожденного иммунитета. Появление в цитоплазме одноцепочечной и двуцепочечной ДНК (оцДНК и дцДНК) и РНК может происходить по ряду причин: инфицирование ДНК вирусами; инфицирование РНК-содержащими ретровирусами, которые активируют собственное воспроизведение посредством ретротранскриптазы; выход бактерий из эндосом; активация сигнального пути регулируемой клеточной смерти, что приводит к разрушению митохондрий и выходу в цитоплазму митохондриальной ДНК (мтДНК); реактивация эндогенных ретровирусных последовательностей; генетические мутации, приводящие к активации нуклеаз; образование микроядер в результате митотических дефектов; повреждение ДНК при лучевой терапии; аккумуляция ДНК в результате фагоцитоза, микропиноцитоза или поглощение ДНК-обогащенных экзосом [1]. Удаление чужеродной ДНК/РНК из клеток требуется для эффективного функционирования клеток и поддержания их нормальной жизнедеятельности. Активация защитных механизмов в присутствии патогенов реализуется с участием рецепторов опознавания паттерна (pattern-recognition receptors, PRRs), к которым относятся мембранные и цитоплазматические белки. У млекопитающих определены несколько классов PRRs, которые направлены на узнавание внеклеточных патогенов (мембранные — Toll-подобные рецепторы (TLRs) и лектиновые рецепторы С-типа (CLRs)) и внутриклеточных патогенов (цитоплазматические — RIG-I-подобные рецепторы (RLRs), Nod-подобные рецепторы (NLRs), AIM2-подобные рецепторы (ALRs)). При участии PRRs, выступающих в качестве сенсоров не изолированных в ядре нуклеиновых кислот, активируются внутриклеточные сигнальные механизмы для локализации и устранения опасных сигналов. PRRs в ходе эволюции были отобраны по специфичности к бактериальным липополисахаридам, гликопротеинам, содержащим остатки маннозы, пептидам, липотейхоевым кислотам, липопротеинам. Кроме этой специфичности PRRs распознают нуклеиновые кислоты вирусов, бактерий, грибов и нуклеиновые кислоты собственных поврежденных клеток. Нуклеиновые кислоты патогенов включают короткие консервативные молекулярные мотивы, узнаваемые PRRs и называемые патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs). Отличие патогенной ДНК от собственной ДНК происходит, как предполагается, на основании таких факторов как длина, 3D-структура и последовательность ДНК, внутриклеточная локализация ДНК, статус метилирования ДНК, ассоциация ДНК с гистонами или негистоновыми хроматин-связывающими белками (см. подробные механизмы отличия патогенной от собственной ДНК в обзоре [2]). Одноцепочечные/двуцепочечные ДНК и РНК патогенов активируют в клетках млекопитающих сигнальные каскады сGAS–STING и RLR–MAVS, изучению которых посвящено много работ в последние десятилетия [3]. Ответом на активацию этих сигнальных путей является продукция клетками провоспалительных цитокинов, следствием чего является воспаление, а также антиген-специфичный адаптивный иммунный ответ. В нашем обзоре мы опишем функционирование цитоплазматических белков-сенсоров нуклеиновых кислот, таких как cGAS, STING, IFI16, AIM2, DAI, DDX41, DNA-PK, MRE-11, TREX1, ассоциированных с сигнальным каскадом cGAS–STING и продукцией провоспалительных цитокинов, в частности интерферонов (IFN) I типа (рис. 1). Существование разнообразных цитоплазматических белков-сенсоров, активирующих защитные механизмы с участием cGAS–STING сигнального пути, позволяет клеткам эффективно реагировать на проникновение различных патогенов (бактерий, вирусов), а использование агонистов этих сенсоров является в настоящее время одной из стратегий терапии злокачественных новообразований. Сигнальный путь cGAS–STING включает несколько этапов межбелковых взаимодействий. Первоначально при появлении в клетке оц/дцДНК или РНК фермент циклическая гуанозинмонофосфат-аденозинмонофосфат синтаза (cGAS) взаимодействует с нуклеиновыми кислотами (независимо от типа последовательности), что приводит к каталитической реакции образования вторичного мессенджера — циклического динуклеотида гуанозинмонофосфат-аденозинмонофосфат (cGAMP) из ATP и GTP. Вторичный мессенджер cGAMP является высокоаффинным лигандом белка эндоплазматического ретикулума (ЭПР) STING (stimulator of interferon genes), способен при связывании со STING вызывать его конформационные перестройки, образование гомодимеров и самоактивацию. Активный STING при участии TRAP-транслокон комплекса, а также белков COPII (cytoplasmic coat protein complex-II) и TRAPβ (translocon-associated protein β) переходит из ЭПР в аппарат Гольджи [4]. При переходе из БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ том 41 № 1 2024
CЕНСОРЫ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ... 5 Рис. 1. Цитоплазматические сенсоры нуклеиновых кислот, участвующие в активации STING сигнального пути и вызывающие продукцию интерферонов I типа. cGAS — cyclic GMP-AMP synthase, DAI — DNA-dependent activator of IRFs, IFI16 — IFN γ-inducible protein 16, AIM2 — absent in melanoma 2, DDX41 — DEAD-box helicase 41, DNA-PK — DNA-dependent protein kinase, catalytic subunit, TREX1 — three prime repair exonuclease 1, STING — stimulator of interferon genes, TBK1 — TANK-binding kinase 1, IRF3 — IFN regulatory factor 3, ЭПР — эндоплазматический ретикулум. ЭПР в аппарат Гольджи происходит высвобождение С-концевого фрагмента STING, где расположен сайт фосфорилирования (Ser366). Фосфорилирование по этому сайту осуществляется протеинкиназой TBK1 (TANK-binding kinase 1) и приводит к устойчивой активации STING. Кроме фосфорилирования STING подвергается пальмитированию, что способствует образованию агрегатов STING с TBK1 и формированию STING–TBK1-сигналосомы [5]. Далее TBK1 в составе STING-сигналосомы фосфорилирует транскрипционный фактор IRF3 (IFN regulatory factor 3), что приводит к его димеризации и транслокации в ядро, где он связывается с промотерами интерфероновых генов I типа. Кроме индукции интерферонов I типа STING–TBK1-сигналосома также может быть вовлечена в экспрессию других провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-6 (IL-6) и фактор некроза опухолей (TNF) за счет фосфорилирования IțBα, ингибитора транскрипционного фактора NF-țB, и дальнейшего его полиубиквитилирования и деградации. Деградация IțBα способствует активации и переходу в ядро NF-țB, регулирующего экспрессию разных цитокинов [6]. Известно, что активация сигнального пути cGAS–STING и продукция цитокинов может снижать темпы прогрессии опухолей [7], оказывая влияние на специфический противоопухолевый иммунитет, что делает его привлекательной мишенью для разработки STING-таргетированной терапии рака. Следует, однако, отметить, что гиперпродукция цитокинов (в частности интерферонов I типа) может быть причиной развития аутоиммунных заболеваний, а также длительного воспаления при разных заболеваниях, что следует учитывать при применении STING-направленных препаратов. Таким образом, поиск и изучение не только агонистов (активаторов), но и антагонистов (ингибиторов) STING может стать актуальным направлением современных исследований. Кроме того, недавно было показано, что STING также принимает участие в регуляции Cap-зависимой трансляции мРНК путем прямого связывания с протеинкиназой PERK в ЭПР при фиброзе легких и почек, что расширяет перечень заболеваний для лечения которых могут быть применены STING-таргетированные препараты [8]. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ том 41 № 1 2024
СМОЛЬЯНИНОВА, СОЛОПОВА Рис. 2. Схема доменной организации cGAS человека (а) и модель комплекса cGAS–ДНК (2:2) (б), в составе которого каждый мономер cGAS взаимодействуют с ДНК (адаптировано из [10, 11], используется с разрешения издательства). а — N-конец обозначен черным цветом, C-конец состоит из нуклеотидилтрансферазного домена (NTase core) (зеленый цвет) и Mab21-домена (красный цвет), включающего структуру «цинковая лента» (H(X5) CC(X6) C). Красными звездочками отмечены аминокислотные остатки (G212, S213, E225, D227 домена). cGAS Белок cGAS впервые был обнаружен как сенсор ДНК в цитоплазме клеток L929 и THP-1 [9]. сGAS имеет молекулярную массу 60 кДа и представляет собой циклическую GMP–AMP-синтазу из семейства нуклеотидилтрансфераз, преимущественно локализуется в цитоплазме, а также может находится в ядре. cGAS состоит из неструктурированного N-конца (1–160 а. о.) и высококонсервативного C-конца (161–522 а. о.) (рис. 2). Предполагается, что остатки лизина и аргинина, входящие в состав N-концевого фрагмента, участвуют в связывании ДНК. Кроме этого, N-конец служит для присоединения cGAS к плазматической мембране. C-конец cGAS содержит два сильно консервативных домена — нуклеотидилтрансферазный домен (160–330 а. о.), необходимый для ферментативной активности, и Mab21-домен (213–513 а. о.), включающий мотив «цинковая лента», который участвует в связывании ДНК и димеризации cGAS, и остаток лейцина, регулирующий синтез циклических динуклеотидов [12]. В отсутствие ДНК сGAS находится в автоингибированном состоянии. При нахождении нуклеиновых кислот в цитоплазме сGAS димеризуется и формируется комплекс cGAS–ДНК (2:2). Внутри комплекса cGAS–ДНК происходят конформационные изменения, и осуществляется переход cGAS в активное состояние и каталитический синтез циклического гуанозинмонофосфата–аденозинмонофосфата 2’,3’-cGAMP из ATP и GTP. 2’,3’-cGAMP является смешанным фосфодиэфиром с уникальной связью между 2'-OH группой GMP и 5'-фосфатным остатком AMP и 3'-OH группой AMP с 5'-фосфатными остатком GMP (см. формулу на рис. 1). 2’,3’-cGAMP выступает в роли вторичного мессенджера и связывается с белком ЭПР STING, вызывая его активацию и последующую продукцию интерферонов I типа [13]. Взаимодействие между нуклеиновыми кислотами и ДНК-связывающими доменами сGAS происходит посредством формирования связи между положительно заряженными аминокислотными остатками (а. о.) и отрицательно заряженным сахарофосфатным остовом ДНК, что позволяет связывать дцДНК в независимости от ее последовательности. cGAS может активироваться и при взаимодействии с оцДНК, способной сформировать внутренние дуплексные структуры, а также при взаимодействии с оцДНК в Y-форме БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ том 41 № 1 2024
CЕНСОРЫ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ... 7 Рис. 3. Схема доменной организации белка человека STING (а) и модель комплекса лиганд–STING (б) (адаптировано из [27], используется с разрешения издательства). а — N-концевой участок выделен голубым цветом, LBD (лиганд-связывающий домен) выделен зеленым цветом, CTT (С-концевой фрагмент) выделен оранжевым цветом; б — взаимодействие между лигандом 2’,3’-cGAMP и лиганд-связывающим доменом белка свиньи STING происходит в частично открытой конформации. [14]. дцРНК может связываться с белком cGAS, но в отличие от дцДНК, это не приводит к его активации, что позволяет предположить, что для активации требуются специфические структурные перестройки в молекуле фермента, вызываемые дцДНК, а не дцРНК [15]. Предполагается, что В-форма ДНК связывается с активационной петлей cGAS и сдвигает ее, что приводит к перегруппировке активного сайта и активации cGAS, в то время как А-форма дцРНК не способна сдвинуть активационную петлю и не может активировать cGAS [16]. Для активации cGAS in vitro достаточно коротких дцДНК (примерно 15 п. о.), но для активации cGAS в клетках необходимы более длинные фрагменты ДНК (свыше 20 п. о.). Длинные фрагменты ДНК формируют с сGAS более стабильные структуры димеров с более высокой ферментативной активностью [17]. Для оцДНК связывающая способность составляет Kd ~ 1.5 мкМ, а для дцДНК Kd ~ 87.6 нМ [18]. сGAS узнает такие ДНК-содержащие вирусы: вирус коровьей оспы, вирус простого герпеса 1 и 2 типа (HSV1 и HSV2), цитомегаловирус, аденовирусы, вирус папилломы человека и мышиный гаммагерпесвирус 68, а также РНК-содержащие вирусы: вирус мышиного лейкоза, вирус иммунодефицита африканских обезьян (SIV), вирус иммунодефицита человека (HIV), вирус лихорадки Западного Нила, вирус везикулярного стоматита (VSV), вирус денге, а также грамположительные и грамотрицательные бактерии [19]. Интересно отметить, что при инфицировании дендритных клеток РНК-содержащим вирусом HIV-1 cGAS функционирует не самостоятельно, а в комплексе с белком PQBP1, что, по всей видимости, требуется для усиления узнаваемости обратно транскрибируемой ДНК ретровируса [20]. Известно, что активность cGAS регулируется за счет посттрансляционных модификаций, таких как, например, фосфорилирование по Ser305 (у человека) и по Ser291 (у мышей) протеинкиназой Akt [21], а также глутамилирование TTLL4 и TTLL6 [22], приводящих к ингибированию активности cGAS. Белок сGAS может присутствовать в ядре, однако автореактивность к собственной ДНК подавлена из-за взаимодействия с хроматином [23]. сGAS связан с гистонами 2A-2B, что предотвращает формирование димеров сGAS [24]. Sun и соавторы показали, что фермент cGAS, катализируя образование вторичного мессенджера 2’,3’-cGAMP, участвует в продукции интерферона через белок STING [9]. Инфицирование клеток с нокаутом cGAS ДНК вирусами не вызывало активацию IRF3 и продукцию интерферона β (IFN-β), а в клетках с оверэкспрессией сGAS ДНК-вирусы активировали IRF3 и индуцировали STING-зависимую продукция IFN-β. В настоящее время предпринимаются попытки синтезировать агонисты cGAS — циклические нуклеотиды, олигонуклеотиды, которые бы имели высокую биостабильность, фармокинетику, безопасность и высокий потенциал в стимуляции иммунного ответа в опухолевом микроокружении БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ том 41 № 1 2024
СМОЛЬЯНИНОВА, СОЛОПОВА и невысокую стоимость при комбинированной иммунотерапии [25]. STING Белок STING считается одной из ключевых молекул, участвующих в реакции на патогены и активирующий провоспалительные цитокины при адаптивном иммунном ответе. Впервые STING был обнаружен в экспериментах с применением скрининговой системы экспрессии, в которой примерно 5500 человеческих и 9000 мышиных полноразмерных комплементарных кДНК, содержащих репортерный ген люциферазы под промотором IFN-β-Luc, были трансфецированы в клетки HEK293Т, для того чтобы определить участников альтернативного TRL-независимого сигнального пути врожденного иммунитета, сопровождающегося продукцией интерферонов [26]. В результате этой работы был идентифицирован белок STING (молекулярный вес 42 кДа, 379 а. о.), который преимущественно располагался в ЭПР. STING заякорен в ЭПР N-концевым фрагментом, включающим четыре трансмембранных домена (TM1–TM4). В структуре STING присутствует лиганд-связывающий домен (LBD), содержащий участок для взаимодействия (Connector) и димеризующий мотив (DM), и С-концевой фрагмент (CTT), включающий фосфорилируемый мотив (PM) и мотив для связывания протеинкиназы TBK1 (TBM) (рис. 3). Лиганд-связывающий домен подвергается конформационным изменениям при связывании с эндогенным вторичным мессенджером 2’,3’-cGAMP. Связывание STING с 2’,3’-cGAMP в отличие от других изомеров, таких как, например, 3’,2’-cGAMP и 2’,2’-cGAMP, происходит в наиболее предпочтительной конформации, которая позволяет с наименьшей энтропией и высокой аффинностью реализовать их взаимодействие. Константа связывания со STING для 2’,3’-cGAMP ~ 4 нМ и в 300 раз ниже, чем для 3’,2’-cGAMP и 3’,3’-cGAMP, и в 75 раз ниже, чем для 2’2’-cGAMP [28]. Показано, что STING может напрямую связываться с ДНК без участия других белков, но аффинность такого связывания (Kd ~ 200–300 мкМ) ниже, чем у сGAS (Kd ~ 88 нМ) [29]. Мономеры STING формирует гомодимеры в клетках. При связывании лигандов с мономерами STING происходит образование тетрамеров и олигомеров высшего порядка [30]. После образования тетрамеров происходит перемещение STING из ЭПР в ЭПР–Гольджи промежуточный компартмент и аппарат Гольджи. В аппарате Гольджи происходит присоединение пальмитиновой кислоты к цистеиновым остаткам STING (Cys88 и Cys91), что оказывает влияние на активацию STING [31]. Для активации STING также необходимо фосфорилирование С-концевого домена протеинкиназой TBK1 [32]. Далее TBK1, предположительно находясь в составе STING–TBK1-сигналосомы, фосфорилирует транскрипционный фактор IRF3. В состоянии фосфорилирования IRF3 образует гомодимеры, которые транслоцируются в ядро и регулируют транскрипцию IFN-β [33]. Активность STING регулируется путем убиквитилирования. Присоединение убиквитина по разным сайтам STING (Lys63 — E3-лигазы TRIM56 и TRIM32; Lys27 — Gp78/AMFR и INSIG1) либо вызывает продукцию интерферона [34, 35], либо ингибирует продукцию интерферона и вызывает деградацию STING (Lys48 — RNF5 и TRIM30a) [36, 37]. Участие STING в активации продукции интерферонов было исследовано на нокаутных по STING–/– мышах [38]. В клетках MEFs (мышиные эмбриональные фибробласты), выделенных из STING–/– мышей, при заражении вирусом везикулярного стоматита наблюдалось образование большего вирусного потомства по сравнению с клетками дикого типа. В STING–/– MEFs индуцированная оверэкспрессия STING после трансфекции плазмиды pcDNA mSTING приводила к увеличению уровня мРНК Ifnb и белка IFN-β. В макрофагах STING–/–, полученных из костного мозга, действие полиинозиновой-полицитидиловой кислоты (poly I: C), но не инфицирование грамотрицательными бактериями F.tularensis, вызывало повышение экспрессии мРНК Ifnb. У нокаутных STING–/– мышей некоторые виды бактерий (L. monocytogenes), вирусов (HSV1) и ДНК, не содержащих CpG, не вызывали продукцию интерферонов, а приводили к продукции интерлейкинов (IL-1β). Это указывает на специфичность врожденного ответа на разные типы патогенов у разных типов клеток, в которых активируются либо STING-зависимые, либо TLR-зависимые сигнальные пути [39]. Участие TBK1 в STING-зависимом сигнальном пути также было показано на TBK1–/– мышах. В клетках MEFs, полученных от TBK1–/– мышей, сигнальный путь с участием STING не активировался [38]. Роль STING, как вышестоящего звена в сигнальном пути STING–TBK1–IRF3, была показана в экспериментах с оверэкспрессией STING в клетках HEK293T. Повышение экспрессии STING приводило к димеризации IRF3 и стимулировало продукцию интерферонов и других генов первичного иммунного ответа (Ifnb1, Ifna4, Ifna6, Isgf3g, Irf2, Irf6) [40]. В опухолевом микроокружении эндотелиальные клетки, наряду с дендритными клетками БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ том 41 № 1 2024
CЕНСОРЫ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ... 9 цитокинов посредством STING. Успешные I и II фазы клинических испытания привели к III фазе, которая показала отрицательный результат из-за того что изоформы STING у мышей и у человека имеют структурные различия в сайте связывания с DMXAA. Эти различия не позволяют STING связываться с DMXAA в клетках человека. Дальнейшие перспективы использования данного соединения или его модификаций при терапии рака связывают с его применением в комбинированной терапии с препаратами анти-ангиогенеза, радиотерапией и другими подходами [46]. В настоящее время к перспективным агонистам STING относится соединение diABZI (non-CDN), показавшее хороший эффект при терапии опухоли толстой кишки. Так, у мышей с сингенной опухолью толстой кишки при внутривенном введении наблюдается полная и длительная регрессия опухоли [47]. Интересно отметить, что в литературе описан еще один эффективный non-CDN агонист STING, MSA-2, показавший эффективность не только при внутриопухолевом и подкожном введении мышам, но и при пероральном введении. MSA-2 имеет высокую клеточную проницаемость и аффинность к STING. В кислой среде в опухолевых клетках MSA-2 формирует нековалентно связанные димеры, которые взаимодействуют со STING. Комбинированная терапия MSA-2 с анти-PD1 показала большую эффективность [48]. Таким образом, исследование механизмов действия агонистов STING–TBK1–IRF3 сигнального пути с целью выявления наиболее перспективных соединений для терапии разных типов рака является крайне актуальной задачей и, как описано выше, в наши дни некоторые соединения уже дошли до клинических испытаний, но поиск новых эффективных агонистов для терапии рака продолжается. IFI16 и AIM2 и фибробластами, являются основным источником STING-зависимой продукции IFN-β [41]. IFN-β является эффективным антиангиогенным цитокином, который может подавлять пролиферацию или выживаемость эндотелиальных клеток, а также формирование капиллярной сети в опухолевом микроокружении, и вовлекается в противоопухолевый иммунитет. Показано влияние интерферонов (IFN-α и IFN-β) в противоопухолевом иммунитете и на другие типы иммунных клеток. Так, например, при связывании с клетками, несущими рецепторы к интерферону, интерферон снижает уровень кислотности в эндосомально-лизосомальном компартменте дендритных клеток, усиливает презентацию антигенов дендритными клетками, повышает продукцию хемокинов (CXCL9 и CXCL10) антигенпрезентирующими клетками, усиливает миграцию CD8+ T-клеток и натуральных киллеров [42]. Активация STING-зависимого сигнального пути, приводящего к продукции интерферонов, в опухолевом микроокружении потенциально может способствовать эффективной противоопухолевой терапии при использовании агонистов STING циклических динуклеотидов (CDN, cyclic dinucleotide) или других малых молекул, не относящихся к циклическим динуклеотидам (non-CDN). Одним из первых агонистов STING, примененных в клинических испытаниях для иммунотерапии рака, был циклический динуклеотид ADU-S100 (MIW815). Этот агонист эффективно активировал STING in vitro и in vivo у мышей и при локальном введении инициировал CD8+ Т-клеточный ответ, что приводило к острой продукции цитокинов и локальному сосудистому коллапсу, и регрессии опухолей [43, 44]. Клинические испытания I фазы показали, что при монотерапии данный агонист хорошо переносится пациентами с солидными опухолями и лимфомами, и у пациентов наблюдается системная иммунная активация (повышение уровня воспалительных цитокинов, клональная экспансия Т-клеток периферической крови) [45]. Предполагается, что комбинация ADU-S100 с ингибиторами контрольных точек может привести к повышению эффективности иммунотерапии, но для подтверждения этой гипотезы требуются дальнейшие клинические испытания. Другим перспективным агонистом STING, дошедшим до клинических испытаний, был DMXAA (ASA404 или Vadimezan), аналог ксантенона. DMXAA действует двунаправленно и способен вызывать апоптоз эндотелиальных опухолевых клеток, что приводит к разрушению сосудов в опухоли и прекращению снабжения кровью опухолевых узлов, и активации продукции провоспалительных Белки IFI16 и AIM2, относящиеся к семейству PYHIN (также известные как р200 или HIN200), другие важные сенсоры нуклеиновых кислот, которые встают на защиту клеток при вторжении вирусов, бактерий и других патогенов, или собственной аберрантной цитоплазматической ДНК. У большинства белков этого семейства в структуре N-концевого фрагмента находится пириновый домен (PYD), обеспечивающий белок-белковые взаимодействия, а С-концевой фрагмент включает один или два HIN200-домена, участвующие в связывании ДНК. Белок IFI16 был одним из первых обнаруженных цитоплазматических сенсоров ДНК (IFN γ-inducible protein 16), который реагирует на БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ том 41 № 1 2024
Доступ онлайн
4 188 ₽
В корзину