Интерферон гамма

IFNγ, интерферон II типа, это цитокин, который имеет решающее значение для врождённого и приобретённого иммунитета против вирусных, некоторых бактериальных и протозойных инфекций. IFNγ является важным активатором макрофагов и индуктором экспрессии молекул главного комплекса гистосовместимости II класса (MHC). Аберрантная экспрессия IFNγ ассоциирована с рядом аутовоспалительных и аутоиммунных заболеваний. Важность IFNγ в иммунной системе частично обусловлена его способностью непосредственно ингибировать репликацию вируса и, самое главное, его иммуностимулирующим и иммуномодулирующим действием. IFNγ продуцируется преимущественно естественными киллерами (NK) и естественными Т-киллерами (NKT) как часть врождённого иммунного ответа, а также эффекторными Т-клетками CD4 Th1 и CD8 цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL) после развития антигенспецифического иммунитета ^[7][8] как часть адаптивного иммунного ответа. IFNγ также продуцируется нецитотоксическими врождёнными лимфоидными клетками (ILC), семейством иммунных клеток, впервые обнаруженных в начале 2010-х годов.^[9]

IFNγ мономер состоит из ядра из шести α-спиралей и расширенной развёрнутой последовательности в С-концевой области.^[10][11] Это показано в структурных моделях ниже. α-спирали в ядре структуры пронумерованы от 1 до 6.

Биологически активный димер образуется путём антипараллельного взаимоблокирования двух мономеров, как показано ниже. В нарисованной модели один мономер показан красным цветом, другой – синим.

Клеточные реакции на IFNγ активируются путём его взаимодействия с гетеродимерным рецептором, состоящим из рецептора интерферона гамма 1 (ИФНГР1) и рецептора интерферона гамма 2 ((ИФНГР2). Связывание IFNγ с рецептором активирует сигнальный путь JAK/STAT. IFNγ также связывается с гепарансульфат гликозаминогликаном (HS) на поверхности клетки. Однако в отличие от многих других гепарансульфатствязывающих белков, где связывание способствует биологической активности, связывание IFNγ с HS ингибирует его биологическую активность.^[12]

Структурные модели, показанные на рис. 1-3 для IFNγ^[11], все укорочены на своих С-концах 17-тью аминокислотами. Полная длина IFNγ составляет 143 аминокислоты в длину, модели - 126 аминокислот в длину. Аффиность к гепарансульфату находится исключительно в пределах удалённой последовательности из 17 аминокислот. .^[13] В этой последовательности из 17 аминокислот лежат два кластера основных аминокислот, называемых D1 и D2 соответственно.^[14] Гепарансульфат взаимодействует с обоими этими кластерами.^[12] В отсутствие гепарансульфата присутствие последовательности D1 увеличивает скорость образования комплексов IFNγ-рецепторов. ^[12] Связываясь с D1, HS может конкурировать с рецептором и препятствовать образованию активных рецепторных комплексов.

Биологическое значение взаимодействия гепарансульфатов с IFNγ неясно, однако связывание кластера D1 с HS может защитить его от протеолитического расщепления.^[14]

IFNγ секретируется T-хелперами (в частности, T_h1-клетками), цитотоксическими Т-лимфоцитами (T_C-клетки), макрофагами, эпителиоцитами слизистой оболочки и естественными киллерами. IFNγ является единственным II Типом интерферона, и серологически отличается от интерферонов I Типа; он является кислотно-лабильным, в то время как I Тип, кислотно-стабильный.

IFNγ обладает противовирусными, иммунорегулирующими и противоопухолевыми свойствами. ^[15] Он изменяет транскрипцию до 30 генов, вызывая различные физиологические и клеточные реакции.

К числу таких свойств относятся:

• Способствует активности естественных клеток.
• Повышает антигенное проявление и лизосомную активность макрофагов.
• Активирует индуцибельную синтазу оксида азота (iNOS)
• Индуцирует выработку IgG2a и IgG3 из активированных плазматических B-лимфоцитов
• Заставляет нормальные клетки увеличивать экспрессию молекул MHC класса I, а также MHC класса II на антигенпрезентирующих клетках быть специфичными, посредством индукции генов обработки антигена, включая субъединицы иммунопротеасомы (MECL1, LMP2, LMP7), а также TAP и ERAAP в дополнение, возможно, к прямой регуляции тяжёлых цепей MHC и самого B2-микроглобулина
• Способствует адгезии и связыванию необходимых для миграции лейкоцитов
• Индуцирует экспрессию внутренних факторов защиты: например, в отношении ретровирусов соответствующие гены включают TRIM5alpha, APOBEC и тетерин, представляющие непосредственно противовирусные эффекты
• Простые альвеолярные макрофаги против вторичных бактериальных инфекций. ^[16][17]

• IFNγ является основным цитокином, определяющим T_h1-клетки: T_h1 -клетки секретируют IFNγ, который, в свою очередь, заставляет более недифференцированные CD4⁺-клетки (Th0-клетки) дифференцироваться в T_h1-клетки, представляя собой петлю положительной обратной связи, подавляя дифференцировку T_h2-клеток. (Эквивалентные определения цитокинов для других клеток включает в себя: IL-4 в T_h2-клеток, IL-17 и T-хелперы 17.)

Естественные клетки и цитотоксические Т-лимфоциты также продуцируют IFNγ. IFNγ подавляет образование остеокластов, быстро деградируя RANK адапторного белка TRAF6 в сигнальном пути RANK-RANKL, который в противном случае стимулирует выработку NF-κB.

Рекомбинантный человеческий интерферон гамма, как дорогостоящий биофармацевтический препарат, проявляется в различных системах экспрессии, включая прокариотические, простейшие, грибковые (дрожжи), растительные, насекомые и клетки млекопитающих. Человеческий интерферон гамма обычно экспрессируется в кишечную палочку, продаваемую как ACTIMMUNE®, однако полученный продукт прокариотической экспрессионной системы не гликозилируется с коротким периодом полураспада в кровотоке после инъекции; процесс очистки от бактериальной экспрессионной системы также очень дорогостоящий. Другие системы экспрессии, такие как Pichia pastoris, не показали удовлетворительных результатов с точки зрения урожайности.^[19][20]

Интерферон гамма ещё пока не одобрен для лечения ни в одной иммунотерапии рака. Однако улучшение выживаемости наблюдалось при введении интерферона гамма пациентам с раком мочевого пузыря и меланомой. Наиболее многообещающий результат был достигнут у пациенток со 2-й и 3-й стадиями рака яичников. Напротив, подчёркивалось: «Интерферон-γ, секретируемый CD8-позитивными лимфоцитами, усиливает регуляцию PD-L1 на раковых клетках яичников и способствует росту опухоли» ^[21] Исследование in vitro ИФН-гамма в раковых клетках довольно обширны, и результаты указывают на антипролиферативную активность ИФН-гаммы, приводящую к ингибированию роста или гибели клеток, обычно индуцируемой апоптозом, но иногда и аутофагией.^[19] Кроме того, известно, что у млекопитающих происходит гликозилирование рекомбинантного человеческого интерферона гамма, экспрессируемого в HEK 293, что повышает его терапевтическую эффективность по сравнению с негликозилированной формой, которая экспрессируется в кишечной палочке.^[22]

Было выяснено, что интерферон-γ взаимодействует с интерфероновым гамма-рецептором 1.^[23][24]

Существуют доказательства того, что экспрессия интерферона гамма регулируется псевдозависимым элементом в его 5' UTR,^[27] а также прямо или косвенно микроРНК: miR-29.^[28] Экспрессия этого интерферона регулируется через GAPDH в Т-клетках.. Это взаимодействие происходит в 3'UTR, где связывание GAPDH препятствует трансляции последовательности мРНК.^[29]