Приобретенный иммунитет - третья линия обороны

12-03-2014, 20:27

Врожденный клеточный иммунитет не может обеспечить защиту организма от патогенных агентов, имеющих факторы вирулентности, способные противостоять воздействию механизмов иммунитета. Преодоление системы врожденного иммунитета позвоночных животных патогенными бактериями обеспечивается следующими факторами:
• образованием капсулы, защищающей клетку от атакующего мембрану комплекса системы комплемента;
• секрецией протеаз, разлагающих рецепторные молекулы макрофагов;
• блокированием слияния эндосом, содержащих поглощенные клетки паразита, с лизосомами внутри макрофагов;
• выработкой токсинов, убивающих клетки хозяина, но не узнающихся системой То1-рецепторов.
Поэтому в ходе эволюции позвоночных животных была выработана система гуморального иммунитета — накопление специфических пептидов — антител в ответ на появление высокомолекулярных соединений паразита — антигенов. He вдаваясь в детали молекулярных механизмов синтеза и клонального накопления антител, поскольку растения их не синтезируют, отметим лишь, что
• их синтез осуществляется в специальных клетках — Т-лимфоцитах;
• соединяясь с высокомолекулярными токсическими молекулами, они нейтрализуют их токсическую активность;
• соединяясь с вирусами, они блокируют способность последних связываться с клеточными рецепторами и проникать в клетки;
• соединяясь с поверхностными антигенами клеток микроорганизмов, они опсонизируют клетки, делая их специфическими мишенями для реакций воспаления и фагоцитоза.
Следовательно, механизм уничтожения патогенных агентов при воздействии специфического приобретенного иммунитета тот же, что и при воздействии неспецифического врожденного, он лишь становится более острым и специфическим. Врожденный иммунитет направлен на быстрое узнавание паразита и его инактивацию. Включение приобретенного иммунитета требует времени. Он обеспечивает тонкие механизмы специфичности, обусловленные клональной селекцией антител и рецепторов Т-клеток, и способность к быстрому ответу на повторное появление в организме антитела.
Факторы приобретенного иммунитета поддерживают иммунную память индивидуума, факторы врожденного иммунитета — эволюционную память вида.
Паразиты растений, как и паразиты животных, способны преодолевать барьеры врожденного иммунитета, вследствие наличия факторов вирулентности или супрессоров, таких как:
• формирование бактериальными клетками полисахаридных капсул, препятствующих рецепции;
• выделение в клетку хозяина супрессоров-импединов, прерывающих на том или ином этапе каскад сигнальной трансдукции;
• образование токсинов, убивающих зараженную и примыкающие к ней клетки хозяина.
Однако, в отличие от животных, у растений нет гуморальной системы транспорта иммунных клеток к зоне заражения, поэтому нет и самих иммунных тканей и клеток; каждая клетка несет иммунные функции. Клетки растений покрыты полисахаридной стенкой, препятствующей контактам между мембраной и белковыми мессенжерами — цитокинами, поэтому нет и цитокинов. Тем не менее отличие у растений антител вовсе не означает, что растения лишены способности противостоять вирулентным штаммам паразитов, т. е. что у них отсутствует третья линия обороны.
У растений возникла система «ген-на-ген», в которой супрессорные молекулы паразита узнаются как продукты avr-генов — эффекторы иммунного ответа. Рецепторами для эффекторов служат непосредственно или после взаимодействия avr-белкэ с определенным белком растения R-белки. Например, фумонизин является фитотоксином для кукурузы и элиситором защитных реакций для Arabidopsis; бактериальный токсин коронатин в разных растениях может выступать как токсин, фитогормон и элиситор.
Таким образом, специфические элиситоры — эффекторы, которые паразит выделяет в зараженное растение для подавления его защитного потенциала и улучшения условий питания (супрессоры). Поскольку структура многих таких соединений может меняться без потери жизнеспособности, возможны мутации, изменяющие домены, которые узнаются специфическими клеточными рецепторами растения. Однако, как было сказано часто это сопровождается снижением патогенности («сильные гены устойчивости» Вандерпланка, «цена вирулентности» Леонарда).
Эффекторные белки фитопаразитов имеют структуры, обеспечивающие прохождение через мембраны и отщепляемые протеазами в процессе созревания элиситора (у грибов) или транспортируются из клетки типом III секреторного механизма (у бактерий).
Поэтому их рецепторы, в отличие от рецепторов неспецифических элиситоров могут находиться не в мембране, а в цитоплазме и даже в ядре.
Попадая в клетку из внутриклеточных паразитических структур (гаусторий) или с помощью секреторных систем (Hrp-пили бактерий), эффекторы участвуют в патогенезе, разлагая полимеры клетки хозяина (AvrPi-ta Magnoporthe grisea), подавляя защитные свойства (NIP1 Rhinchosporium secalis). Ранний белок Phytophthora parasitica (CBEL), который связывается с целлюлозой и обеспечивает адгезию с целлюлозосодержащими субстратами, индуцирует протекание защитных реакций, т. е. служит для зараженных растений элиситором. AvrPto Pseudomonas syringae обеспечивает размножение паразита и формирование симптомов болезни, но является специфическим элиситором для томата.
Непосредственными или опосредованными рецепторами факторов вирулентности патогенов являются R-белки растений, которые имеют некоторые общие структурные признаки:
• Почти все R-белки содержат рецепторный LLR сайт.
• У многих белков в N-терминальной области имеется сайт, гомологичный tol-дрозофилы.
• Немногие R-белки связаны с мембраной (содержат трансмембранный участок — TM); большинство находятся в цитоплазме, а белки N табака (устойчивость к ВТМ), Rx картофеля (устойчивость к ХВК) и MLA10 ячменя (устойчивость к мучнистой росе) локализованы в ядре. Эти белки содержат транскрипционный фактор WRKY, т. е. в этом случае возможно рецепция эффектора непосредственно без промежуточный киназ приводит к регуляции экспрессии генов.
Таким образом, как и у животных, у растений эволюция выработала 2 системы защиты от инфекции:
1. Неспецифическая система ответа на набор молекул, ассоциированный с патогенами — неспецифическими элиситорами (pathogen-associated molecular patterns — PAMPS). Узнавание PAMPs приводит к первичному или базальному иммунному ответу — PTI (PAMP-triggered immunity).
2. Специфическая система ответа на секретируемые факторы вирулентности паразита — эффекторы. Их узнавание системой R-белков вызывает вторичный иммунный ответ ETI (effector-triggered immunity).
Оба ответа PTI и ETI качественно сходны, однако, ETI обычно развивается быстрее, протекает острее и часто ассоциируется с гибелью клеток, окружающих инфицированную (реакцией свч). Приводя к сходному конечному результату, специфическая и неспецифическая системы защиты, используют разные сигнальные пути — первая, в основном, через активизацию фенольного метаболизма и использование в качестве универсального мессенжера салициловую кислоту, вторая — через липооксигеназный путь с образованием универсального мессенжера — жасмоновой кислоты.
Некоторое сходство имеется и в высокой вариабельности белковых иммунных молекул животных и растений.
Антитела (иммуноглобулины) млекопитающих имеют характерное строение: две полипептидные цепи — тяжелая H (с молекулярной массой = 50 кДа) и легкая L (молекулярная масса = 25 кДа) соединены дисульфидными связями. Каждая цепь содержит чередующиеся константные (Q и вариабельные (V) участки. Огромное разнообразие антител в организме, позволяющее узнавать множество чужеродных антигенов, обусловлено уникальным генетическим контролем их синтеза (рис. 10.5).
Приобретенный иммунитет - третья линия обороны

В состав R-белков растений входит несколько структур, обеспечивающие, с одной стороны, взаимодействие с лигандом, а с другой — передачу сигнала на молекулы сигнальных внутриклеточных систем. Различные комбинации фрагментов R-белков обеспечивают растениям из разных таксонов устойчивость к вирусам, бактериям, грибам, нематодам. Следовательно, эти структуры возникли очень давно, до расхождения предковых растений на современные классы и порядки и выполняли иные, более общие, функции, связанные с рецепцией и передачей сигнала возбуждения на геном. Их иммунная функция вторична.
Гены устойчивости у многих растений образуют серии аллелей или тесно сцепленные кластеры. Возникновение кластеров сцепленных функционально и структурно сходных генов обусловлено внутри- и межгенными обменами участков ДНК, имеющих прямые или инвертированные повторы. Такие повторы имеет LRR-область R-белков, которая постоянно генерирует новые специфичности (рис. 10.6). Например, в результате внутригенной рекомбинации в гетерозиготе льна L2/L6 возникает аллель, имеющий свойства специфичности расы L7. Напротив, отобранные из потомков гетерозиготы Cf4/Cf9 томата пять вариантов, восприимчивых к Cladosporium fulvum возникли в результате только межгенных кроссинговеров. Таким образом, аналогично множественным генам иммуноглобулинов, обеспечивающих синтез антител у млекопитающих, у растения имеются белки, которые кодируются семейство сцепленных генов. Высокая вариабельность их генопродуктов позволяет быстро реагировать на заражение новыми вирулентными видами и расами паразитов.
Приобретенный иммунитет - третья линия обороны

  • Неспецифический клеточный иммунитет - вторая линия обороны
  • Взаимодействия сигнальных систем, индуцируемых неспецифическими и специфическими элиситорами
  • MAP-киназная сигнальная система
  • Сигнальные системы
  • Структура R-белков
  • Гены восприимчивости
  • Роль элиситоров в приспособленности и патогенности паразитов
  • Hrp-гены и харпины
  • Avr-гены и AVR-белки
  • Специфические иммуносупрессоры

  •  

    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования