Регуляция экспрессии и высвобождения белка MICA, лиганда активирующего рецептора цитотоксических лимфоцитов человека, в норме и при опухолеобразовании Лаборатория клеточных взаимодействий ИБХ РАН Москва 2012

MICA – белок, появляющийся на поверхности опухолевых клеток и клеток, подвергшихся различного рода воздействиям, таким как: вирусная или бактериальная инфекция повреждения ДНК тепловой шок окислительный стресс гипоксия, гипероксия экстремальные значения рН облучение В норме белок MICA отсутствует на поверхности клеток организма. Исключения: 1. Клетки эпителия кишечника 2. Активированные Т- и В-лимфоциты

MICA – MHC class I chain-related protein A. Ген MICA расположен в локусе МНС I класса. Белок MICA: 25% гомологии с белками HLA-A. Высокогликозилирован. Содержит три домена, характерных для молекул HLA-A - α1, α2 и α3. Не образует комплекс с β2- микроглобулином или с антигенным пептидом. α1α1 α2α2 α3α3 α3α3 α2α2 α1α1 β 2 -микроглобулин MICAHLA-A

Рецептором для MICA является NKG2D – Natural Killer Group 2, member D У человека NKG2D (CD314) обнаружен на поверхности натуральных киллеров (NK-клеток), γδ-Т-клеток и CD8 + αβ- Т-клеток. На CD8 + αβ-Т-лимфоцитах NKG2D действует как костимулятор, его связывание с MICA приводит к усилению сигнала от Т-клеточного рецептора. На NK-клетках NKG2D является «самостоятельным» рецептором, связывание с MICA само по себе приводит к активации NK-клетки.

- молекулы MICA NK-клетка - NKG2D 1. Клетка, подверженная стрессовому воздействию или трансформации. Запуск экспрессии MICA 2. Распознавание NK-клеткой с помощью рецептора NKG2D 3. Активация NK-клетки и лизис мишени

Димер NKG2D MICA

Шеддинг молекул MICA с поверхности клеток Шеддинг MICA с клеточной поверхности – один из механизмов ухода опухолевых клеток от иммунного надзора. Металлопротеиназы семейства ADAM отщепляют внеклеточную часть белка MICA с образованием растворимого белка, т.н. sMICA («soluble MICA»). Молекулы sMICA связываются с рецепторами NKG2D и вызывают интернализацию последних. Это приводит к анергии NK-клеток – неспособности их лизировать опухолевые клетки. sMICA Мишень NK-клетка Таким образом, одним из подходов к терапии раковых заболеваний могла бы быть разработка специфических ингибиторов шеддинга MICA. Однако к настоящему моменту, несмотря на интенсивные исследования в этом направлении, положительных результатов нет. В рамках данного проекта предприняты исследования регуляции экспрессии и шеддинга MICA, а также проведён поиск потенциальных ингибиторов шеддинга.

S S HS (Cys36) (Cys36) (Cys39) S SH HS S (Cys36) (Cys36) (Cys39) α3 домен MICA 1-й каталитический домен ERp5 гетеродимер ERp5*MICA В шеддинге MICA важную роль играет дисульфидоизомераза ERp5, ассоциированная с MICA на поверхности клетки. ERp5 катализирует разрыв единственной дисульфидной связи в α3-домене MICA, что приводит к изменению конформации белка и делает его доступным для протеолиза под действием металлопротеиназ. C N ERp5 SS Металлопротеиназы Металлопротеиназы взаимодействуют с гетеродимером ERp5 и MICA:

Основные результаты работы: 1.Экспрессия гена mica зафиксирована в ряде клеток гемопоэтического происхождения, как опухолевых (клеточные линии К562, Jurkat, THP-1), так и нормальных (Т-клетки, моноциты). Было обнаружено, что клеточные линии сильно различаются по уровню поверхностной экспрессии белка MICA. Интересно, что MICA был обнаружен на поверхности нормальных моноцитов. По-видимому, он участвует во взаимодействии моноцитов/макрофагов с Т- и NK-клетками во вторичных лимфоидных органах. 2.Высвобождение MICA с поверхности опухолевых клеток происходит преимущественно путём протеолитического отщепления внеклеточной части белка. В меньшей степени белок высвобождается в составе экзосом и микрочастиц. 3.В модели этанол-индуцированного клеточного стресса было показано, что этанол оказывает двойственный эффект: действует как стрессовый фактор, стимулирующий транслокацию MICA из цитоплазмы на поверхность клетки, и вместе с тем индуцирует шеддинг MICA, по-видимому, за счёт воздействия на строение мембраны клетки.

4.Из литературных данных известны участки белков MICA и ERp5, которые участвуют в катализируемой ERp5 реакции восстановления дисульфидной связи в α3 домене MICA, приводящей в конечном счёте к протеолитическому шеддингу MICA с поверхности клетки. Были разработаны и синтезированы 3 пептида, соответствующие этим участкам белков. В настоящее время проводится тестирование способности этих пептидов ингибировать шеддинг MICA. disulphide bond peptide 1 α3 домен MICA peptide 2 peptide 3 N terminus 1-й каталитический домен ERp5