Benutzer:Ossip groth/Signalstrecke(Biologie) myd88--irak--traf6--tab--tak1

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Einleitung RDP58

RDP58 (Procter&Gamble/Genzyme, zuvor durch SangStatMedical entwickelt) ist ein oral zu verabreichendes, säurestabiles, topisch aktives immunsuppressives Peptid, welches in Phase II/III in den Indikationen [chronisch-entzündliche Darmerkrankungen] (Colitis ulcerosa,Morbus Crohn), chemotherapieassoziierter Darmtoxizität, Dermatitis, sowie im Bereich der Organtransplantation entwickelt wird. Bei systemischer Applikation sind die Indikationen SIRS / Sepsis / Multiorganversagen / COPD anzunehmen, wenngleich hierüber verständlicherweise noch nichts publiziert ist.

RDP58 hat zwei Wirkprinzipien, als direkter Inhibitor derselben führt es zur gesteigerten Aktivität der Hämoxygenase (paradox), welche aus Häm Kohlenmonoxid CO und Bilirubin generiert und dadurch immunsuppressiv und mikrovaskulär-protektiv wirkt; als Inhibitor des myd88-irak-traf6 Primärkomplexes (gerüchteweise als Abstrakt publiziert) hemmt es die Signaltransduktion verschiedener Toll-like Receptoren / LPS und des IL 1 und somit die konsekutiven Effekte (Aktivierung der Systeme NFKB sowie p38MAPK / Tristetraprolin / mRNA Stabilität verschiedener Zytokine wie TNF alpha, IL 12, IL 6 und IFN gamma.

RDP58 weist eine ungewöhnliche Entdeckungsgeschichte auf, die hier kurz skizziert wird. Einige HLA-Moleküle weisen besondere immunoregulatorische Eigenschaften auf, die zu statistischen Assoziationen mit bestimmten Erkrankungen führen (Beispiel: alle Mitglieder einer U-Boot-Besatzung erlitten eine Salmonellenvergiftung, nur die HLA-B27 Positiven aber entwickelten eine reaktive Arthritis). In den frühen 90er Jahren wurden einzelne Peptidfragmente verschiedener HLA Moleküle auf besondere immunologische Effekte untersucht. Hierbei wurde erkannt, daß ein Dekapeptid des HLA B27 die mixed lymphocyte reaction hemmen konnte. Ohne Wissen um das eigentliche pharmakologische Ziel wurde in-silico eine Batterie von funktionsähnlichen Peptiden generiert und in überschaubaren Systemen evaluiert. So entwickelte man ein Peptid, welches unter den Bezeichnungen RDP58, RDP 1258, Allotrap 1258 publiziert ist und die Sequenz N-Arg-Nle-Nle-Nle-Arg-Nle-Nle-Nle-Gly-Tyr-C aufweist, wobei Nle [Norleuzin] bedeutet. Leiteigenschaft ist die Fähigkeit, die TNF alpha Produktion zu inhibieren.

Der folgende Teil dieses Artikels beschreibt eingehender das von dieser Substanz inhibierte System um TRAF-6. Da mir heute keine genaueren Angaben zum Ansatzpunkt bekannt sind, nehme ich an, daß der in der Abbildung gezeigte Komplex I das Ziel ist. Traf6.jpg

Zuführende Signale

Anschlußstrecken

myd88

Myd88 ist ein Adapterprotein, welches eine death-domain und eine TIR-Domäne enthält. Es liegt als Dimer vor. Mit der TIR-Domäne bindet es an gleichartige Motive der Membranrezeptoren (s. zuführende Signale), an die death-domain schließen Komponenten mit ähnlicher Domäne an, hier das IRAK. Es sind homologe Proteine TIRAP = mal,TRIF = TICAM1,TRAM = TICAM2 bekann.t

IRAK = IRAK1, IRAK4, IRAK2

IRAK4 heißt Interleukin-Rezeptor-assoziierte Kinase 4, es ist eine Ser/Thr-Kinase, bindet über myd88 an den ligandenaktivierten Membranrezeptor. Hieran bindet IRAK1 und wird dort autogen oder durch IRAK4 phosphoryliert. Hieran bindet schließlich das nächste Protein TRAF6.

TRAF6

TRAF6 ist eine Ubiquitin-E3-Ligase mit einem typischen RING-Motiv. In dieser Funktion synthetisiert es mit den Komponenten Uev1A/mms2 und Ubc13 als E2-Ligase atypische, sog. K63-Ubiquitinketten. Diese dienen nicht dem Abbau im Proteasom, sondern als Verankerungspunkt für weitere Proteine. TRAF6 wird auto-ubiquitiniert. TRAF6 ist im oligomerisierten Zustand aktiv, diese Strukturbildung wird durch TIFA = T2BP unterstützt.

Pellino1, Pellino2

Ubiquitinligasen mit RING-Motiv. Binden IRAK4,IRAK1,TRAF6 und TAK1 und sind für die Signaltransduktion erforderlich.

Komponentenwanderung

Der Komplex aus IRAK und TRAF6 (Komplex II) löst sich nun vom myd88/Membranrezeptorkomplex I und gelangt zu einem membranlokalisierten präformierten Komplex aus TAB1, TAB2/TAB3 und TAK1 und führt schließlich zur Aktivierung der Kinase TAK1. IRAK1 wird ubiquitiniert und dissoziiert. Der Hauptkomplex III diffundiert ins Cytosol, er ist dort als ein sog. Signalosom aktiv. Feinstrukturelle Informationen (welche Komponenten an Endosomen welcher Reifungsstufe) liegen nicht vor.

TAB1

TAB1 ist für die Aktivität der Kinase TAK1 essentiell, durch Phosphorylierung an Ser423 und Thr431 durch p38MAPK des TAB1 wird TAK1 inhibiert.

TAB2

TAB2 enthält zwei Motive, welche Poly-Ubiquitinketten erkennen, eine CUE-Domäne und ein Zinkfinger-Motiv ZnF/NZF, welches das wichtigere ist. So bindet es an TRAF6.

TAB3

Ein strukturell zu TAB2 homologes Protein, welches dessen Funktion komplementieren kann. (TAB2-knockout ist funktionell normal, nicht aber TAB2+3-knockout)

TAK1

TAK1 ist strukturell eine MAPKKK, eine Kinase, die verschiedene MAPKK(MKK4,MKK3,MKK6,MKK7) phosphoryliert, welche wiederum Kinasen der Ebene MAPK, z.B. p38MAPK und JNK, phosphoryliert. Ein weiteres Ziel ist der IKK-Komplex zur Aktivierung des NFKB.TAK1 wird durch inter-auto-Phosphorylierung aktiviert.

Über das in der Signaltransduktion übliche - Phosphorylierung, Proteinbindung und Konformationsänderung - hinaus sehen wir in dieser Signalstrecke die Besonderheit einer atypischen und hier erstmals gezeigten K63-Poly-Ubiquitinierung, deren Zweck nicht der proteasomale Abbau sondern die spezifische Proteinbindung ist.

Systemdefekte

Es sind 4 Patienten mit IRAK4 Mutationen bekannt, welche, insbesondere in der frühen Kindheit, an rezidivierenden bakteriellen Infektionen erkranken. Die Signaltransduktion von IL1,IL18,TLR2,TLR3,TLR4,TLR5,TLR9 ist defekt.

Endogene Inhibition

  • myd88s ist eine alternativ gespleißte Isoform des myd88. Hier fehlt der Proteinanteil, der IRAK4 bindet, sodaß es als kompetitiver Inhibitor am Rezeptorkomplex wirkt.Myd88s wird noch prolongierter Systemstimulation gebildet: Endotoxin-Toleranz.
  • IRAKM ist ein IRAK Homolog ohne Kinaseaktivität.Es hemmt die Bindung von TRAF6 an den Komplex I und somit die Dissoziation von IRAK1 und IRAK4. Der Mechanismus ist unklar. IRAKM wird durch IL/TLR-Signale induziert und führt zur sog. Endotoxin-Toleranz, bei welcher die einmal stimulierte Zelle bein nächsten Mal schwächer reagiert.
  • Smad6 bindet Pellino1 inhibitorisch.
  • TRAF4 und p47phox binden einander und an den Komplex II, offensichtlich an frühen Endosomen. Es erfolgt eine funktionelle Inhibition.
  • ASK1 ist eine MAPKKK wie TAK1 und bindet mit dieser kompetitiv um Bindung an TRAF6. ASK1 vermittelt wie TAK1 Signale an p38MAPK und JNK, jedoch nich an NFKB. Dieses Ungleichgewicht kann zur Apoptose führen.
  • Die Phosphatasen PP2Cbeta1, PP2Cepsilon, PP6 (PP2a-Typ) dephosphorylieren TAK1 inhibitorisch. Sie sind i.a. konstitutionell aktiv.

Klinische Inhibition

  • Glyzin führt zur reduzierten Genexpression der IRAK4 im Lebertransplantationsmodell.
  • 5Z-7-oxo-zeaenol inhibiert TAK1
  • RDP58 ist der Hauptgegenstand des Artikels

Weiteres

  • Tollip bindet Tom1 an Caveolen / endozytotische Vesikel. Tollip bindet auch ubiquitinylierte Proteine und IRAK1. Literaturdaten noch unzureichend.
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