Please wait. Loading...
 
Αποστολή σε φίλο
 
Μοριακοί μηχανισμοί δράσης της Ιντερλευκίνης-6 (IL-6)
Η Ιντερλευκίνη-6 (IL-6) είναι μία πλειοτροπική κυτταρο- κίνη, η οποία εκτός από την κύρια δράση της στη φλεγμονή επιδρά σε πολλά συστήματα, μεταξύ των οποίων και το αναπνευστικό σύστημα. Η δράση της IL-6 στα κύτταρα προϋποθέτει την ένωση της με τους υποδοχείς της, IL-6Rα και gp130 και τον σχηματισμό στην κυτταρική μεμβράνη ενός δραστικού πρωτεϊνικού συμπλέγ- ματος. Η ένωση της IL-6 με τους υποδοχείς της ακολουθείται από την ενεργοποίηση κυρίων δύο ενδοκυττάριων σηματοδοτικών αλληλουχιών: της οδού των Janus Kinase/Signal Transducer and Activation of Transcription (JAK/STAT) και της οδού της Mitogen- Activated Protein Kinase (MAPK). Σημαντικό ρόλο στη σήμανση της IL-6 παίζουν επίσης ενδοκυττάριες πρωτεΐνες με δράση ανασταλτική για τη μετάδοση του σήματος, όπως οι φωσφατάσες και οι πρωτε- ΐνες των οικογενειών Suppressor of Cytokine Signalling (SOCS) και Protein Inhibitor of Activated STAT (PIAS). Η συνισταμένη δράση των σηματοδοτικών οδών και των μηχανισμών τερματισμού του σήματος ρυθμίζει και την τελική λειτουργία της IL-6 στα κύτταρα. Πνεύμων 2007, 20(2):142-153.

1. Εισαγωγη

 

1.1. Γενικά

Η Ιντερλευκίνη-6 (ΙL-6) είναι μία πλειοτροπική κυτοκίνη που ρυθμίζει ποικιλία γεγονότων, όπως την κυτταρική διαίρεση και διαφοροποίηση, την επιβίωση, αλλά και την απόπτωση κυττάρων. H IL-6 παίζει σημαντικό ρόλο κυρίως στη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, στην αιμοποίηση και τη φλεγμονή. Επιπλέον επιδρά σε μια πληθώρα συστημάτων, όπως το νευρικό, το ενδοκρινικό, στον οστικό μεταβολισμό, στους σκελετικούς μύες, καθώς και σε πολλά άλλα συστήματα και όργανα.

 

Στον πλειοτροπισμό αυτόν οφείλεται η σύγχυση που επικράτησε κατά την ανακάλυψη της IL-6 και η αναφορά της από ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες με διαφορετικές ονομασίες. Το 1980, οι Weissenbach et al,1 παρατήρησαν την έκφραση μίας πρωτεΐνης μοριακού βάρους 23-26 kDa σε ινοβλάστες ανθρώπου, την οποία και ονόμασαν IFNβ2. Ταυτόγχρονα οι Hirano et al. παρατήρησαν ότι το υπερκείμενο υγρό από καλλιέργειες κυττάρων που ελήφθησαν από πλευριτικό υγρό ασθενών με φυματίωση είχε την ικανότητα να επάγει την ανάπτυξη και διαφοροποίηση B-κυττάρων2. Από το υγρό αυτό απομονώθηκε ένας παράγοντας με μοριακό βάρος 22kDa και την ιδιότητα να επάγει την παραγωγή ανοσοσφαιρινών από Β-κύτταρα και στον οποίο δόθηκε η ονομασία παράγοντας ΙΙ-διαφοροποίησης Β κυττάρων (BCDF-II)3.

 

Η ανίχνευση και δημιουργία των cDNA των παραγόντων αυτών, δηλαδή των μορίων DNA που προκύπτουν από ανάστροφη μεταγραφή του αγγελιαφόρου RNA (mRNA) και ως εκ τούτου περιέχουν μόνο τις μεταφραζόμενες περιοχές (εξώνια, exons) του αντίστοιχου γονιδίου, καθώς και η μεταξύ τους σύγκριση απέδειξε ότι πρόκειται για τον ίδιο παράγοντα. Ακολούθησε η απομόνωση του παράγοντα και από άλλες ερευνητικές ομάδες και τελικά το 1989 αποφασίστηκε να δοθεί στην πλειοτροπική αυτή πρωτεΐνη η κοινή ονομασία Ιντερλευκίνη-6 (IL-6)4.

 

 

1.2. IL-6 και αναπνευστική παθοφυσιολογία

Οι κυτταροκίνες είναι πρωτεϊνικά μόρια που επιδρούν σε μία ποικιλία κυττάρων και εμπλέκονται στη φυσιολογία πολλών οργάνων μεταξύ των οποίων και του πνεύμονα5. Τα τελευταία χρόνια πληθαίνουν οι δημοσιεύσεις που αφορούν στον ρόλο της Ιντερλευκίνης-6 (IL-6) στην αναπνευστική παθοφυσιολογία.

 

Η IL-6 φαίνεται πως συμμετέχει στην παθογένεια νόσων όπως το άσθμα6, η πνευμονική ίνωση7 και το σύνδρομο οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας (ARDS)8. Για παράδειγμα, η IL-6 φαίνεται πως επιδρά στους λείους μύες των αεραγωγών και συμμετέχει στην αναδιαμόρφωση των αεραγωγών στο άσθμα. In vitro μελέτες φανέρωσαν πως αν και οι λείοι μύες των αεραγωγών δεν εκφράζουν τον μεμβρανικό υποδοχέα της IL-6, εντούτοις διεγείρονται από την IL-6 παρουσία του διαλυτού υποδοχέα της IL-6, με μια διαδικασία που αναλύεται παρακάτω και ονομάζεται trans-activation9. Ινοβλάστες από πνεύμονα ασθενών με ιδιοπαθή πνευμονική ίνωση πολλαπλασιάζονται ως απάντηση στη διέγερση in vitro με IL-6 μέσω της ενεργοποίησης της οδού της ERK MAPK. Αντίθετα, η IL-6 καταστέλλει τον πολλαπλασιασμό ινοβλαστών από πνεύμονα υγιών μέσω της ενεργοποίησης του μεταγραφικού παράγοντα STAT37.

 

Επιπλέον, η εργώδης αναπνοή οδηγεί στην παραγωγή IL-6 από το διάφραγμα, η οποία δρα τόσο τοπικά, εμποδίζοντας τη διαφραγματική βλάβη, όσο και συστηματικά, επάγοντας την έκκριση γλυκόζης από το ήπαρ και διεγείροντας τον υποθαλαμο-υποφυσιακό άξονα10. Αύξηση των επιπέδων IL-6 στο πλάσμα παρατηρείται στη Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (Χ.Α.Π.)11 και στην άπνοια ύπνου12, καταστάσεις στις οποίες το διάφραγμα συσπάται έντονα λόγω αυξημένου φορτίου.

 

Τα παραπάνω καταδεικνύουν την ανάγκη κατανόησης της λειτουργίας της IL-6 από τον σύγχρονο πνευμονολόγο με πρώτο βήμα τη μελέτη των μοριακών μηχανισμών δράσης της IL-6.

 

Στην παρούσα ανασκόπηση αναλύονται οι μοριακοί μηχανισμοί δράσης της ιντερλευκίνης-6, με ιδιαίτερη έμφαση στις ενδοκυττάριες σηματοδοτικές αλληλουχίες13-15 και αναφορά στους παράγοντες που διαμορφώνουν την τελική δράση της IL-6 στους ιστούς (κυτταρική εξειδίκευση)16.

 

 

2. Μοριακα χαρακτηριστικα της IL-6 και των υποδοχεων της

 

2.1. IL-6

Η ανθρώπινη IL-6 είναι μία πρωτεΐνη με μοριακό βάρος από 21 kDa εώς 28 kDa17. H κρυσταλλογραφία με ακτίνες Χ έδειξε πως η IL-6 αποτελείται από μία δέσμη τεσσάρων α-ελικών, οι οποίες σχηματίζουν δύο ζεύγη αντιπαράλληλων α-ελικών (Εικόνα 1)18. H δομή αυτή είναι διαδεδομένη στην οικογένεια των κυτοκινών, ενώ με βάση το μήκος των α-ελικών, η IL-6 ανήκει στην οικογένεια των "long-chain" κυτοκινών που περιέχει επιπλέον την αυξητική ορμόνη (GH), την ερυθροποιητίνη και τον παράγοντα G-CSF19. Για τη σύνδεση της ΙL-6 με τους υποδοχείς της, μελέτες μεταλλαξογένεσης έχουν αναδείξει τρεις σημαντικές περιοχές του μορίου της (βλ. σύνδεση με υποδοχείς)

 

2.2. Υποδοχείς της ΙL-6

Εικονα 1. Τριτοταγής δομή της IL-6. Παρουσιάζονται οι
τέσσερις α-έλικες (χρωματισμένες) που σχηματίζουν το
μόριο της IL-6 και οι βρόγχοι σύνδεσης (γκρι) των
α-ελικών. Σημειώνονται επίσης οι περιοχές σύνδεσης της
IL-6 με τους υποδοχείς της που συμβολίζονται ως site I,
I και ΙΙΙ. (από Παρ. 15)

Ο υποδοχέας της IL-6 αποτελεί σύμπλεγμα από δύο διαφορετικές μεμβρανικές γλυκοπρωτεΐνες (glycoproteins, gp). Μία πρωτεΐνη με μοριακό βάρος 80 kDa (IL-6Rα, CD126) και μία πρωτεΐνη με μοριακό βάρος 130 kDa (gp130, CD130). Οι δύο αυτοί υποδοχείς ανήκουν στις μεμβρανικές πρωτεΐνες τύπου Ι δηλ. περιέχουν μία διαμεμβρανική περιοχή και ένα εξωκυττάριο αμινο-τελικό άκρο20. Στην κατηγορία αυτή των υποδοχέων ανήκει επίσης ο υποδοχέας της προλακτίνης, της αυξητικής ορμόνης, της ερυθροποιητίνης καθώς και πολλών άλλων παραγόντων. Η gp130 εκφράζεται σε όλα περίπου τα όργανα (καρδιά, ήπαρ, σκελετικοί μύες, σπλήνας, νεφροί, εγκέφαλος κ.ά.)21. Αντίθετα, η έκφραση του υποδοχέα IL-6Rα είναι περιορισμένη και ως εκ τούτου ο υποδοχέας L-6Rα είναι που καθορίζει τα κύτταρα-στόχους της IL-6. Ο IL-6Rα εκφράζεται κυρίως στα ηπατοκύτταρα και σε υποπληθυσμούς λευκοκυττάρων (μονοκύτταρα, ουδετερόφιλα, Τ- και Β-κύτταρα), αλλά και σε άλλους ιστούς όπως ο νευρικός, ο οστίτης, ο μυικός κ.ά.

 

Ο υποδοχέας IL-6Rα είναι απαραίτητος για τη σύνδεση με την ΙL-6, αλλά το μικρό σχετικά μέγεθος του ενδοκυττάριου τμήματός του (82 αμινοξέα) φανερώνει ότι παίζει μικρό ρόλο, στην ενδοκυττάρια μετάδοση του σήματος22. Αντίθετα, το ενδοκυττάριο τμήμα του υποδοχέα gp130 συμμετέχει στην ενδοκυττάρια μετάδοση του σήματος, όπως αναλύεται παρακάτω. Όπως και σε άλλες περιπτώσεις υποδοχέων κυτοκινών, ο υποδοχέας gp130 δεν παρουσιάζει δραστικότητα κινάσης23, αλλά συνδέεται μέσω του ενδοκυττάριου τμήματός του με κυτταροπλασματικές κινάσες της οικογένειας των Jak κινασών.

 

Μετά την IL-6 και άλλες κυτοκίνες βρέθηκαν να χρησιμοποιούν τη γλυκοπρωτεΐνη gp130 ως υποδοχέα. Οι κυτοκίνες αυτές είναι οι IL-11, ciliary neurotrophic factor (CNTF), cardiotrophin-1 (CT-1), leukaemia inhibitory factor (LIF), oncostatin M (OSM) καθώς και ένας πρόσφατα ταυτοποιημένος παράγοντας με την τριπλή ονομασία cardiotrophin-like cytokine/novel neurotrophin-1/B cellstimulating factor-3 (CLC/NNT1/BSF3). Έτσι, οι κυτοκίνες αυτές ανήκουν στην οικογένεια των IL-6-type κυτοκινών. Στην εργασία αυτή όμως αναφέρεται η ενδοκυττάρια σήμανση μόνο της IL-6.

 

Επιπλέον, ο IL-6Rα έχει δύο διαλυτές μορφές (sIL-6Rα) που παράγονται με μηχανισμούς πρωτεόλυσης και εναλλακτικού ματίσματος. (βλ. αντίστοιχη ενότητα)

 

 

2.3. Σύνδεση της IL-6 με τον υποδοχέα


Εικονα 2
. Χωροπληρωτικό μοντέλο του δραστικού εξαμερούς
πρωτεϊνικού συμπλόκου της IL-6 (cytokine) με τους υποδοχείς
της, IL-6Rα και gp130. Για να επιδράσει η IL-6 σε ένα κύτταρο-
στόχο, θα πρέπει να συνδεθεί με τους υποδοχείς της IL-6Rα
και gp130 και να σχηματιστεί στην κυτταρική μεμβράνη ένα
δραστικό εξαμερές σύμπλοκο με στοιχειομετρία 2:2:2. Αρχικά
κάθε μόριο IL-6 (cytokine, κόκκινο και ανοικτό καφέ) συνδέεται
μέσω της περιοχής site I με έναν υποδοχέα IL-6Rα (Rα, ιώδες)
και στη συνέχεια κάθε διμερές που προκύπτει συνδέεται μέσω
της περιοχής site II της IL-6 με έναν υποδοχέα gp130 (gp130,
γαλάζιο και πράσινο). Τέλος τα δύο τριμερή που προέκυψαν
συνδέονται μέσω της περιοχής site III της IL-6 και της Ιg-like (IgD)
περιοχής του υποδοχέα gp130, σχηματίζοντας το δραστικό
εξαμερές σύμπλοκο. (τροποποίηση από Παρ. 128)

 

Παρουσία της IL-6, οι IL-6, IL-6Rα και gp130 σχηματίζουν ένα εξαμερές σύμπλοκο με στοιχειομετρία 2:2:2 (Εικόνα 2)24. Με μελέτες μεταλλάξεων και με τη βοήθεια της κρυσταλλογραφίας με ακτίνες Χ βρέθηκαν τρεις περιοχές της IL-6 (site I, II, III), οι οποίες είναι απαραίτητες για τη σύνδεση με τον υποδοχέα και τη μεταβίβαση του σήματος.

 

Ο μηχανισμός για τον σχηματισμό του δραστικού εξαμερούς είναι ο εξής: 1. Η IL-6 προσδένεται στον υποδοχέα IL-6Rα μέσω της περιοχής Ι και σχηματίζεται ένα ετεροδιμερές, 2. Το σύμπλεγμα IL-6Rα/IL-6 συνδέεται με έναν υποδοχέα gp130 μέσω της περιοχής ΙΙ και σχηματίζεται ένα τριμερές IL-6Rα/IL-6R/gp130, το οποίο όμως δεν είναι σε θέση να μεταδώσει σήματα, 3. Δύο τριμερή IL-6Rα/IL-6R/gp130 συνδέονται μεταξύ τους μέσω της περιοχής ΙΙΙ της IL-6 και της περιοχής της gp130, που ονομάζεται Ig-like (IgD) περιοχή,25,26 σχηματίζοντας το δραστικό εξαμερές σύμπλοκο.

 

 

2.4. Η διαλυτή μορφή του υποδοχέα ΙL-6Rα (sIL-6Rα)

Εικονα 3. IL-6R trans-Signaling και η αναστολή της από τη
διαλυτή μορφή του υποδοχέα gp130 (sgp130). (A) Classical
signaling: H IL-6 (κόκκινο) προσδένεται στον μεμβρανικό υπο-
δοχέα IL-6R (γαλάζιο). Στη συνέχεια, το σύμπλοκο IL-6/IL-6R
προσδένεται στον υποδοχέα gp130 (πράσινο), προκαλώντας
τον σχηματισμό δραστικού εξαμερούς. Trans-signaling: Μετά
τη δημιουργία του διαλυτού υποδοχέα sIL-6Rα (γαλάζιο), η IL-6
συνδέεται με τον sIL-6Rα και το σύμπλοκο IL-6/sIL-6Rα προσδέ-
νεται στον υποδοχέα gp130 κυττάρων που δεν παράγουν IL-6Rα
και προκαλεί τη διέγερσή τους. (B) Η IL-6 δεν προδένεται από
μόνη της στον υποδοχέα sgp130. Ως εκ τούτου, ο sgp130 δεν
μπορεί να αναστείλει την κλασική οδό. Ωστόσο το σύμπλοκο
της IL-6 με τον sIL-6Rα προσδένεται με ανάλογη συγγένεια τόσο
στον μεμβρανικό, όσο και στον διαλυτό υποδοχέα sgp130. Έτσι
ο sgp130 μπορεί να αναστείλει τη δράση του συμπλόκου IL-6/
sIL-6Rα, αφού εμποδίζει την πρόσδεση του στον μεμβρανικό
υποδοχέα gp130. (τροποποίηση από Παρ. 129).

Εκτός από τον μεμβρανικό υποδοχέα IL-6Rα στον ορό του ανθρώπου έχει απομονωθεί και μία διαλυτή μορφή του IL-6Rα (Εικόνα 3) (soluble, sIL-6Rα)27,28. Η μορφή αυτή του υποδοχέα προσδένεται στην IL-6 με συγγένεια παρόμοια με με τον μεμβρανικό υποδοχέα (0,5-2 nM)29,30 και παρατείνει τον χρόνο ημίσειας ζωής της IL-631.

 

Το σημαντικότερο όμως είναι ότι το σύμπλεγμα sIL- 6Rα/IL-6 είναι σε θέση να ενεργοποιήσει κύτταρα που εκφράζουν μόνο τον μεμβρανικό υποδοχέα gp13032. Έτσι το σύμπλεγμα αυτό λειτουργεί ως αγωνιστής σε κυτταρικές σειρές, οι οποίες ενώ εκφράζουν τον gp130 δεν θα μπορούσαν από μόνες τους να διεγερθούν από την IL-6. Αυτό αποτελεί μία σπάνια περίπτωση, αφού συνήθως οι διαλυτές μορφές των υποδοχέων των κυτοκινών λειτουργούν ως ανταγωνιστές εμποδίζοντας την πρόσδεση της κυτοκίνης στους μεμβρανικούς υποδοχείς.

 

Η παραγωγή του sIL-6Rα φαίνεται ότι γίνεται από κύτταρα που εκφράζουν και τον μεμβρανικό υποδοχέα μέσω πρωτεολυτικών μηχανισμών και μέσω εναλλακτικού ματίσματος του mRNA (splicing)33.

 

Το σύμπλεγμα sIL-6Rα/IL-6 εμπλέκεται σε διαδικασίες όπως ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός και η διαφοροποίηση και στην ενεργοποίηση ανοσολογικών μηχανισμών. Ωστόσο η δράση του συμπλέγματος δεν είναι τόσο απλή, αφού στον ανθρώπινο ορό υπάρχει και ο υποδοχέας gp130 σε διαλυτή μορφή (soluble, sgp130), ο οποίος ενώνεται με το σύμπλεγμα sIL-6Rα/IL-6 (αλλά όχι με την ελεύθερη IL-6,34) και εμποδίζει τη δράση του. Έτσι ο συνδυασμός των sIL-6Rα και sgp130 ίσως να δρα ως ρυθμιστής των συστηματικών επιδράσεων της κυκλοφορούσας IL-6.

 

 

3.ΕΝΔΟΚΥΤΤΑΡΙΕΣ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΕΣ

Ο υποδοχέας gp130 δεν έχει δραστικότητα κινάσης, αλλά μετά τον σχηματισμό του δραστικού υποδοχέα (εξαμερές), συνδέεται στην κυτταροπλασματική του πλευρά με τις Janus Kinases (JAK), οι οποίες είναι κυτταροπλασματικές (non-receptor) τυροσινικές κινάσες. Μετά την πρόσδεση της IL-6 στον υποδοχέα IL-6Rα, ο gp130 σχηματίζει ομοδιμερή35. Η δημιουργία του πρωτεϊνικού συμπλέγματος θεωρείται ότι οδηγεί σε στενή επαφή των Jak κινασών, η οποία με τη σειρά της καταλήγει στην αυτό-ενεργοποίηση των κινασών. Οι ενεργοποιημένες Jak κινάσες φωσφορυλιώνουν τυροσινικά υπολείμματα της κυτταροπλασματικής πλευράς του gp130, όπως και άλλα μόρια-στόχους των σηματοδοτικών οδών (π.χ. STATs βλ. επιμέρους ενότητες).

 

O υποδοχέας gp130 στον άνθρωπο έχει έξι τυροσινικά αμινοξέα στην κυτταροπλασματική του περιοχή. Η πρώτη κυτταροπλασματική τυροσίνη (Y683, δηλαδή το 683ο αμινοξύ του μορίου του gp130) δεν αποτελεί μέρος μίας έως τώρα γνωστής σηματοδοτικής αλληλουχίας και φωσφορυλιώνεται σε μικρότερο βαθμό. Η δεύτερη τυροσίνη (Y759) αποτελεί μέρος του μοτίβου (αλληλουχίας αμινοξέων) Y759 S(erine)T(hreonine)V(aline), το οποίο είναι ανάλογο του μοτίβου για τη σύνδεση με την πρωτεϊνική τυροσινική φωσφατάση SHP-236. Συγκεκριμένα, η SHP-2 φωσφορυλιώνεται μετά από διέγερση με IL-6 και η τυροσίνη Y759 είναι αναγκαία για την gp130-εξαρτώμενη φωσφορυλίωση της SHP-237. Τα υπόλοιπα τυροσινικά υπολείμματα (Y767, Y814, Y905, Y915) σχηματίζουν ΥΧXQ(glutamine) μοτίβα, όπου Χ συμβολίζει οποιοδήποτε αμινοξύ. Τα μοτίβα αυτά είναι υπεύθυνα για την ενεργοποίηση των μεταγραφικών παραγόντων STAT38,39. Σε συντομία, η ενεργοποίηση των Jak από την IL-6 οδηγεί στη δραστηριοποίηση δύο κυρίως σηματοδοτικών ακολουθιών: της οδού των Jak/Stat και της οδού της MAPK (Εικόνα 4).

 

Εικονα 4. Ενδοκυττάριες αλληλουχίες μεταβίβασης του σήματος που ενεργοποιούνται από την πρόσδεση της IL-6 στους υποδο- χείς της. Με τη δημιουργία του δραστικού εξαμερούς και τη στενή επαφή των ενδοκυττάριων τμημάτων των gp130 υποδοχέων, οι Jak κινάσες ενεργοποιούνται, αυτοφωσφορυλιώνονται και φωσφορυλιώνουν τυροσίνες στους gp130 υποδοχείς. Όπως φαίνεται αριστερά στο σχήμα, οι STAT παράγοντες προσδένονται σε συγκεκριμένες φωσφοτυροσίνες των gp130 και στη συνέχεια φωσφο- ρυλιώνονται από τις Jak κινάσες. Οι φωσφορυλιωμένοι STAT παράγοντες σχηματίζουν όμο- και έτερο- διμερή, μεταφέρονται στον πυρήνα, όπου και ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση. Για την ενεργοποίηση της οδού της MAPK και της PI3K από την IL-6 (δεξιά στο σχήμα), ο μηχανισμός δεν είναι πλήρως εξακριβωμένος. Η πρόσδεση της SHP2 στον υποδοχέα και η φωσφορυλίωσή της από την Jak, οδηγεί από μόνη της αλλά και σε συνδυασμό με την ένωση της SHP2 με τις πρωτεΐνες Gab1 και PI3K στην ενεργοποίηση της οδού της MAPK. Η διαδικασία μέσω της οποίας επιτυγχάνεται η συμμετοχή της Gab1 στη σήμανση της IL-6, αλλά και η ενεργοποίηση της οδού της PI3K δεν έχει πλήρως διευκρινιστεί, κάτι που συμβολίζεται με το ερωτηματικό στο σημείο επαφής της Gab1 με την PI3K στο σχήμα. H τροποποίηση ορισμένων φωσφολιπιδίων από την ενεργοποιημένη PI3K έχει ως επακόλουθο τη μετακίνηση της κινάσης Akt στην κυτταρική μεμβράνη και την ενεργοποίησή της μέσω φωσφορυλίωσης από την πρωτεΐνη PDK1. Η ενεργοποιημένη Akt δρα στη συνέχεια φωσφορυλιώνοντας ποικίλα μόρια-στόχους. Y, τυροσίνη (τροποποίηση από Παρ. 14).

 

3.1. Η ενεργοποίηση της σηματοδοτικής ακολουθίας των JAK/STAT

3.1.1. Γενικά

Οι πρωτεΐνες STAT είναι μεταγραφικοί παράγοντες, οι οποίοι συνδέονται σε φωσφορυλιωμένες τυροσίνες στην κυτταροπλασματική πλευρά του υποδοχέα gp130 και διμερίζονται μετά από φωσφορυλίωση σε τυροσινικά υπολείμματα από τις Jak κινάσες. Μετά από τον διμερισμό, οι STATs μεταφέρονται στον πυρήνα, όπου και ενεργοποιούν γονίδια-στόχους. Μέχρι στιγμής, έχουν αναγνωριστεί επτά STAT πρωτεΐνες (STAT1 εώς 4, 5a, 5b και 6) στους ανθρώπους και στους μύες40. H σύνδεση της IL-6 με τον υποδοχέα gp130 επάγει την ενεργοποίηση των STAT1, 3 και 5

 

3.1.2. Jaks που εμπλέκονται στη δράση της IL-6

Οι Jaks είναι ενδοκυττάριες τυροσινικές κινάσες με μοριακό βάρος 120-140 kDa. Στα θηλαστικά έχουν αναγνωριστεί τέσσερα μέλη: Jak1, Jak2 και Tyk2, οι οποίες εκφράζονται κυρίως, και Jak3, η οποία εντοπίζεται κυρίως σε κύτταρα της αιμοποιητικής σειράς.

 

Η IL-6 οδηγεί στην ενεργοποίηση των Jak1, Jak2 και Tyk241-43. Ποιες κινάσες εμπλέκονται καθώς και σε ποιο βαθμό, ποικίλει μεταξύ των διαφορετικών τύπων κυττάρων44. Eπίσης ένα άλλο ερώτημα ήταν εάν οι διαφορετικές Jak είναι ισότιμες ή ακολουθούν κάποια ιεραρχία. Έρευνες με κυτταρικές σειρές ινοσαρκώματος έδειξαν ότι παρουσία sIL-6Rα, η δράση της IL-6 σχετιζόταν με την Jak1. Παρατηρήθηκε επίσης ότι ακόμα και φωσφορυλιωμένες Jak2 και Tyk2 δεν μπορούσαν να αντικαταστήσουν την Jak1 σε κύτταρα με έλλειψη Jak145.

 

 

3.1.3. Σύνδεση των Jak με τον υποδοχέα

Η σύνδεση του υποδοχέα gp130 με τις Jak ρυθμίζεται από αλληλουχίες που εντοπίζονται κοντά στην πλασματική μεμβράνη και ονομάζονται Box1 και Box2. Οι περιοχές αυτές παρατηρούνται σε πολλούς υποδοχείς κυτοκινών46,47. Η αλληλεπίδραση της gp130 με την Jak1 είναι πολύ ισχυρή και σταθερή, καθώς η Jak1 δεν διαχέεται όπως μία τυπική κυτταροπλασματική πρωτεΐνη, αλλά η κινητικότητά της είναι παραπλήσια με την κινητικότητα του διαμεμβρανικού υποδοχέα gp130.

 

 

3.1.4. Οι μεταγραφικοί παράγοντες STAT (Signal Transducer and Activation of Transcription)

Μέχρι στιγμής έχουν εντοπιστεί και κλωνοποιηθεί επτά γονίδια SΤAT πρωτεϊνών σε τρεις γονιδιακούς τόπους, κάτι που αποδεικνύει ότι η οικογένεια των STAT πρωτεϊνών έχει προκύψει από γονιδιακό διπλασιασμό. Οι STAT παράγοντες στα θηλαστικά συμβολίζονται ως STAT1, 2, 3, 4, 5a, 5b και 646. Μιας και STAT πρωτεΐνες δεν βρίσκονται σε μονοκύτταρους οργανισμούς, η εμφάνιση των STAT πρωτεϊνών ίσως να σχετίζεται με την εξέλιξη των πολυκυττάριων οργανισμών. Οι STATs είναι πρωτεΐνες με αρκετά διατηρημένη δομή. Αποτελούνται από 750-850 αμινοξέα (STAT1, 750 αμινοξέα και STAT3, 770 αμινοξέα) και το μόριο τους αποτελείται από αρκετές δομικέςπεριοχές με διαφορετική λειτουργία, όπως μία περιοχή πρόσδεσης στο DNA στο μέσο του μορίου και μία περιοχή ενεργοποίησης (transactivation) στο καρβόξυ-τελικό άκρο48-50.

 

 

3.1.5. Ρύθμιση της δραστηριότητας των STATs

Με εξαίρεση τον STAT4, οι παράγοντες STAT εκφράζονται αυθόρμητα. Έτσι η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης των STAT (δηλ. η μεταγραφή των γονιδίων των STAT πρωτεϊνών) δεν παίζει ρόλο στη ρύθμιση της δραστικότητας των STAT. Η δραστηριότητα των STAT ρυθμίζεται κυρίως με μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις, όπως η φωσφορυλίωση σε αμινοξέα τυροσίνης και σερίνης.

 

Η ενεργοποίηση των STATs απαιτεί την παροδική σύνδεση τους με τους υποδοχείς κυτοκινών και τη φωσφορυλίωση τους από τις JAK κινάσες51,52. Ουσίες που δρουν μέσω υποδοχέων ίδιου τύπου συνήθως ενεργοποιούν τους ίδιους STAT παράγοντες53. Για παράδειγμα όλες οι IL-6-type κυτοκίνες ενεργοποιούν κυρίως τον STAT3 και σε μικρότερο βαθμό τον STAT1 παράγοντα μέσω του κοινού υποδοχέα gp13013.

 

Σε συνδυασμό με τη φωσφορυλίωση σε τυροσινικά αμινοξέα, έχουν αναφερθεί και άλλες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των STAT παραγόντων, όπως η μεθυλίωση και η φωσφορυλίωση σε υπολείμματα σερίνης.

 

 

3.1.6. Μεταφορά των STAT στον πυρήνα

Οι STATs ενεργοποιούνται στο κυτταρόπλασμα, αλλά εκτελούν τη λειτουργία τους στον πυρήνα. Εξαιτίας του μεγέθους τους, οι STATs πρέπει να μεταφερθούν ενεργά μέσω των πυρηνικών πόρων. Συνήθως, η μεταφορά των πρωτεϊνών στον πυρήνα καθορίζεται από μία αλληλουχία πυρηνικού εντοπισμού (nuclear localization sequence, NLS).

 

Μία προσεκτική εξέταση της αμινοξικής αλληλουχίας δεν φανερώνει τυπικές αλληλουχίες πυρηνικού εντοπισμού (NLSs) σε όλους τους παράγοντες STAT. Έτσι, η μεταφορά των STATs στον πυρήνα πραγματοποιείται εκτός των τυπικών αλληλουχιών πυρηνικού εντοπισμού, είτε μέσω μη τυπικών αλληλουχιών είτε μέσω μίας πρωτεΐνης που συνδέεται με τους ενεργοποιημένους STATs και περιέχει αλληλουχίες πυρηνικού εντοπισμού. Πράγματι, ενεργοποιημένοι STAT5b και STAT3 συνδέονται με τον υποδοχέα γλυκοκορτικοειδών (GR), ο οποίος ως γνωστό περιέχει δύο αλληλουχίες πυρηνικού εντοπισμού54. Ωστόσο ένας τέτοιος μηχανισμός δεν έχει βρεθεί για καμία άλλη STAT πρωτεΐνη και ως εκ τούτου δεν μπορεί να γενικευθεί.

 

Η συσσώρευση των STAT στον πυρήνα, διεγείρεται από τον διμερισμό των STAT1 σε απάντηση στη φωσφορυλίωση σε τυροσινικά αμινοξέα. Ωστόσο η φωσφορυλίωση από μόνη της δεν είναι αναγκαία για τη μεταφορά των STAT στον πυρήνα, καθώς STAT πρωτεΐνες που είχαν διμεριστεί τεχνητά, δηλ. χωρίς φωσφορυλίωση, εξακολουθούν να μεταφέρονται στον πυρήνα55,56.

 

Τέλος αξίζει να αναφερθεί, ότι σύμφωνα με τελευταίες έρευνες57-59 υφίσταται μία διαρκής παλινδρόμηση των STAT πρωτεϊνών μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος ανεξάρτητη από εξωκυττάρια διέγερση και φωσφορυλίωση. Η εύρεση μη φωσφορυλιωμένων STAT πρωτεϊνών στον πυρήνα έρχεται σε συμφωνία με τον ήδη αναγνωρισμένο ρόλο τους ως μεταγραφικών συνενεργοποητών (transcription co-factors)60,61.

 

3.1.7. STATs και γονιδιακή ρύθμιση

Μετά τον διμερισμό και τη μεταφορά τους στον πυρήνα, οι STATs προσδένονται σε ειδικές αλληλουχίες "ενισχυτές" και διεγείρουν τη μεταγραφή συγκεκριμένων γονιδίων στόχων, αν και σε ορισμένες περιπτώσεις ίσως και να καταστέλλουν τη γονιδιακή έκφραση. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων χρόνων αναγνωρίστηκαν πολλά γονίδια-στόχοι των IL-6 type κυτοκινών και σε ορισμένες περιπτώσεις βρέθηκαν και περιοχές των υποκινητών σε αυτά τα γονίδια που συνδέονται με ενεργούς STAT παράγοντες.

 

Ανάμεσα στα γονίδια στόχους των IL-6 type κυτοκινών, αυτά που ρυθμίζονται μέσω των STAT παραγόντων είναι : 1. γονίδια των πρωτεϊνών οξείας φάσης (κυρίως τύπου ΙΙ) όπως το γονίδιο της C-αντιδρώσας πρωτεΐνης62, της α1- αντιχυμοθρυψίνης63, της πρωτεΐνης που συνδέεται με τη λιποπολυσακχαρίδη (LBP)64 και του ιστικού αναστολέα της μεταλλοπρωτεϊνάσης (ΤΙMP)-165, 2. γονίδια για μεταγραφικούς παράγοντες όπως Jun B66, c-Fos67, IRF-1 (interferon regulatory factor)68 και C/EBPδ (CCAAT enhancer binding protein)69 και 3. γονίδια για μία ποικιλλία διαφορετικών μορίων όπως το αγγειοδραστικό εντερικό πεπτίδιο (VIP)70, η πρωτεΐνη θερμικού σοκ hsp9071, καθώς και για τους αρνητικούς ρυθμιστές της Jak/Stat οδού, socs1/jab/ssi172-74 και socs3/jab2/cis3/ssi275. Eίναι αρκετά ενδιαφέρον ότι τα γονίδια του υποδοχέα gp13076 και του STAT377 είναι επίσης στόχοι της Jak/Stat οδού δημιουργώντας έτσι ένα μηχανισμό αυτορύθμισης.

 

Από τη μελέτη των υποκινητών των γονιδίων-στόχων των IL-6-type κυτοκινών μπορούν να εξαχθούν δύο συμπεράσματα. Πρώτον, οι περιοχές πρόσδεσης των STATs βρίσκονται συχνά κοντά σε ανάλογες περιοχές άλλων μεταγραφικών παραγόντων, φανερώνοντας μία αλληλεπίδραση των παραγόντων για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Για παράδειγμα έχει προταθεί η συνεργασία του STAT3 με τον παράγοντα C/EBPβ/NF-IL-664,71 και τον υποδοχέα γλυκοκορτικοειδών (GR)78. Δεύτερον, οι θέσεις πρόσδεσης στο DNA των STATs βρίσκονται συχνά διαδοχικά, κάτι που φανερώνει ότι ίσως τα διμερή των STATs δρουν ως πολυμερή με σύνδεση σε πολλαπλές θέσεις DNA. Τέτοιος πολυμερισμός έχει αναφερθεί για τον STAT1 και το αμινο-τελικό άκρο του μορίου του STAT1 φαίνεται πως έχει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αυτή79,80.

 

 

3.2.ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΗΣ ΟΔΟΥ ΤΗΣ MITOGEN-ACTIVATED PROTEIN KINASE(MARK)

 

3.2.1. Γενικά

Ο διμερισμός του υποδοχέα της IL-6 δεν οδηγεί μόνο στην ενεργοποίηση της οδού των Jak/Stat, αλλά και στην επαγωγή της οδού της MAΡK. Οι πρώτες έρευνες πάνω στην ενεργοποίηση της MAPK μέσω της gp130 φανέρωσαν τον σημαντικό ρόλο της φωσφατάσης φωσφατάσης SHP2 σε αυτή τη λειτουργία.81.

 

3.2.2. SHP2 και σήμανση της IL-6

Η SHP2 είναi μία τυροσινική φωσφατάση που εκφράζεται αυθόρμητα και αποτελείται από 585 αμινοξέα με μοριακό βάρος 65 kDa και συνδέεται στον υποδοχέα gp130 μετά τη φωσφορυλίωση της τυροσίνης Υ759 (δηλαδή το 759ο αμινοξύ του gp130). Σύμφωνα με την τρέχουσα θεωρία αναφορικά με την ενεργοποίηση της ΜΑΡΚ μέσω της SHP2, όπως προκύπτει από μελέτες με τους παράγοντες EGF και PDGF, αυτή (η ενεργοποίηση) οφείλεται στη σύνδεση της SHP2 με το σύμπλεγμα των Grb2-SOS και/ή με την πρωτεΐνη Gab182,83.

 

H SHP2 συνδέεται ταχέως με την gp130 και φωσφορυλιώνεται από την Jak184. Η φωσφορυλιωμένη SHP2 αλληλεπιδρά με το σύμπλεγμα Grb2/SOS. Η σύνδεση της SOS στον υποδοχέα μέσω της Grb2 και ως εκ τούτου η τοποθέτησή της κοντά στην πλασματική μεμβράνη οδηγεί στην ενεργοποίηση της Ras, η οποία μεταδίδει μηνύματα που καταλήγουν στην ενεργοποίηση της ERK/ MAPK (Ras-Raf-MAPK). Η ενεργοποίηση της ERK/MAPK δεν παρατηρείται σε κύτταρα, στα οποία υπάρχει έλλειψη δραστηριότητας των STATs Με εξαίρεση τον STAT4, οι παράγοντες STAT εκφράζονται αυθόρμητα. Έτσι η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης των STAT (δηλ. η μεταγραφή των γονιδίων των STAT πρωτεϊνών) δεν παίζει ρόλο στη ρύθμιση της δραστικότητας των STAT. Η δραστηριότητα των STAT ρυθμίζεται κυρίως με μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις, όπως η φωσφορυλίωση σε αμινοξέα τυροσίνης και σερίνης. Η ενεργοποίηση των STATs απαιτεί την παροδική σύνδεση τους με τους υποδοχείς κυτοκινών και τη φωσφορυλίωση τους από τις JAK κινάσες51,52. Ουσίες που δρουν μέσω υποδοχέων ίδιου τύπου συνήθως ενεργοποιούν τους ίδιους STAT παράγοντες53. Για παράδειγμα όλες οι IL-6-type κυτοκίνες ενεργοποιούν κυρίως τον STAT3 και σε μικρότερο βαθμό τον STAT1 παράγοντα μέσω του κοινού υποδοχέα gp13013. Σε συνδυασμό με τη φωσφορυλίωση σε τυροσινικά αμινοξέα, έχουν αναφερθεί και άλλες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των STAT παραγόντων, όπως η μεθυλίωση και η φωσφορυλίωση σε υπολείμματα σερίνης. 3.1.6. Μεταφορά των STAT στον πυρήνα Οι STATs ενεργοποιούνται στο κυτταρόπλασμα, αλλά εκτελούν τη λειτουργία τους στον πυρήνα. Εξαιτίας του μεγέθους τους, οι STATs πρέπει να μεταφερθούν ενεργά μέσω των πυρηνικών πόρων. Συνήθως, η μεταφορά των πρωτεϊνών στον πυρήνα καθορίζεται από μία αλληλουχία πυρηνικού εντοπισμού (nuclear localization sequence, NLS). Μία προσεκτική εξέταση της αμινοξικής αλληλουχίας δεν φανερώνει τυπικές αλληλουχίες πυρηνικού εντοπισμού (NLSs) σε όλους τους παράγοντες STAT. Έτσι, η μεταφορά των STATs στον πυρήνα πραγματοποιείται εκτός των τυπικών αλληλουχιών πυρηνικού εντοπισμού, είτε μέσω μη τυπικών αλληλουχιών είτε μέσω μίας πρωτεΐνης που της περιοχής σύνδεσης της SHP237.

 

Η δράση της SHP2 ως adaptor είναι απαραίτητη για την ενεργοποίηση της MAPK. Πράγματι, σε κύτταρα ηπατώματος που εκφράζουν μία μεταλλαγμένη SHP2 πρωτεΐνη, η οποία δεν μπορεί να συνδεθεί στην Grb2, υπάρχει μειωμένη δραστηριότητα της ERK/MAPK μετά από διέγερση με IL-685. Ωστόσο και η δραστηριότητα φωσφατάσης της SHP2 φαίνεται πως είναι σημαντική για την ενεργοποίηση της MAPK. Για παράδειγμα, μετά από ενεργοποίηση με EGF, αλλά όχι με PDGF86, η δράση φωσφατάσης της SHP2 ήταν απαραίτητη για την ενεργοποίηση της ΜΑΡΚ και όχι η φωσφορυλίωση της SHP2. Είναι φανερό λοιπόν ότι περαιτέρω έρευνα είναι αναγκαία όσον αφορά στη συμμετοχή της SHP2 στην οδό της ΜΑΡΚ τόσο ως πρωτεΐνη συνδέτης (adaptor) όσο και ως φωσφατάση.

 

3.2.3. Ο ρόλος της Gab1 στην ενεργοποίηση της ΜΑΡΚ

Όπως αναφέρθηκε και η πρωτεΐνη Gab1 εμπλέκεται στην ενεργοποίηση της MAPK από την IL-6. Πράγματι σε εμβρυονικούς ινοβλάστες διαγονιδιακών μυών με έλλειψη του γονιδίου της Gab1, η δραστηριότητα της ERK MAPK μετά από ενεργοποίηση με IL-6 ήταν μειωμένη87. Με την ανακάλυψη αυτή φανερώθηκε η πολυπλοκότητα της ενεργοποίησης της MAPK από την IL-6.

 

H Gab1 (Grb2-associating binder 1) είναι μία πρωτεΐνη συνδέτης με μοριακό βάρος 90-120 kDa. Εντοπίζεται στην πλασματική μεμβράνη, περιέχει τυροσινικά αμινοξέα που υφίστανται φωσφορυλίωση καθώς και πολλαπλά λειτουργικά μοτίβα, όπως μία περιοχή πλούσια σε προλίνη και περιοχές σύνδεσης με την Grb2, SHP2, PI3K, κ.ά.88. Σε απάντηση στη διέγερση με IL-6, η Gab1 φωσφορυλιώνεται σε τυροσινικά αμινοξέα. Είναι ενδιαφέρον, ότι για τη φωσφορυλίωση της Gab1 δεν είναι απαραίτητη μία απ'ευθείας σύνδεση της με τον υποδοχέα gp130, ενώ πρέπει να αναφερθεί ότι και η Gab2 φωσφορυλιώνεται από τις Jak στην περίπτωση των gp130 υποδοχέων.

 

O μηχανισμός με τον οποίο η Gab1 συμμετέχει στην ενεργοποίηση της MAPK δεν έχει πλήρως διευκρινιστεί. Σύμφωνα με ορισμένες έρευνες η φωσφορυλιωμένη Gab1 πρωτεΐνη αλληλεπιδρά με την SHP2 και την p85 υπομονάδα της PI3K. To σύμπλεγμα των SHP2/Gab1/PI3K οδηγεί στην ενεργοποίηση της οδού Ras/Raf/ERK MAPK όπως αποδεικνύεται από μελέτες όπου η έκφραση των Gab1 και Gab2 ενεργοποιεί την ERK MAPK, ενώ η wortmannin (αναστολέας της PI3K) καθώς και μία dominant negative μορφή της PI3K αναστέλλουν την ενεργοποίηση αυτή89. Ωστόσο ο μηχανισμός αυτός δεν μπορεί να γενικευθεί αφού η σύνδεση της SHP2 με την PI3K παρουσιάζει κυτταρική εξειδίκευση90.

 

H οικογένεια των IL-6 type κυτοκινών δεν ενεργοποιεί μόνο τις ERK1/2 δηλ. ΜΑΡΚ που εμπλέκονται στις κυτταρικές διεργασίες και προάγουν την κυτταρική επιβίωση, αλλά και τα μέλη των ΜΑΡΚ κινασών που ενεργοποιούνται από το stress: p38 και JNK54,91. Οι σηματοδοτικές ακολουθίες που καταλήγουν στην ενεργοπόιηση των πρωτεϊνών αυτών ωστόσο είναι ακόμα ελάχιστα κατανοητές.

 

 

3.2.4. Επίδραση της οδού gp130-ΜΑΡΚ στα γονίδια

Μεταξύ των πολλαπλών επιδράσεων της οδού της MAPK στη γονιδιακή ρύθμιση (της οποίας η ανάλυση ξεφεύγει από τους στόχους της εργασίας), αξίζει να αναφερθεί, ότι η ενεργοποίηση της ΜΑΡΚ από την IL-6 οδηγεί και στην ενεργοποίηση του μεταγραφικού παράγοντα NF-IL6 (nuclear factor-IL-6)92.

 

H ενεργοποίηση του NF-IL6 απαιτεί φωσφορυλίωση από αρκετές κινάσες εκ των οποίων και η MAPK. Έρευνες απέδειξαν ότι η ΜΑΡΚ φωσφορυλιώνει τον NF-IL6 στην Thr235 (θρεονίνη στη θέση-αμινοξύ 235 του μορίου), με αποτέλεσμα την αποκάλυψη της περιοχής του παράγοντα που είναι υπεύθυνη για την επαγωγή της μεταγραφής93. H έκφραση του NF-IL6 διεγείρεται σημαντικά από την LPS, TNF, IL-1 και IL-6 και πιθανώς ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται σε ανοσολογικές απαντήσεις όπως η παραγωγή των πρωτεϊνών οξείας φάσης94.

 

3.3. Ενεργοποίηση της σηματοδοτικής οδού της κινάσης 3 της φωσφατιδυλοινοσιτόλης (ΡΙ3Κ)

Η ιντερλευκίνη-6 οδηγεί και στην ενεργοποίηση της σηματοδοτικής οδού της PI3K. Η κινάση αυτή τροποποιεί συγκεκριμένα φωσφολιπίδια, κάτι που έχει ως συνέπεια την ανάκτηση της πρωτεινικής κινάσης Β/Ακt στην πλασματική μεμβράνη. Εκεί η B/Akt ενεργοποιείται μέσω φωσφορυλίωσης από την ΡDK1 (φωσφοινοσιτόλη-εξαρτώμενη κινάση 1).

 

Η Akt είναι μία κινάση σερίνης/θρεονίνης που βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα σε μία ανενεργή μορφή. Μετά από διέγερση από αυξητικούς παράγοντες και κυτοκίνες, μεταξύ των οποίων και η IL-6, η Akt ενεργοποιείται μέσω φωσφορυλίωσης στην Thr308 (θρεονίνη) και Ser478 (σερίνη)95. Η ενεργοποιημένη Akt φωσφορυλιώνει με τη σειρά της πρωτεΐνες στόχους όπως η caspase-996, ο μεταγραφικός παράγοντας FKHR (forkhead transcriptional factor)97, η πρωτεΐνη GSK-3b98 και ο προ-αποπτωτικός παράγοντας Bad99, των οποίων η φωσφορυλίωση προάγει την κυτταρική επιβίωση και ανάπυξη.

 

Για παράδειγμα, σε καρδιακά μυοκύτταρα ο υποδοχέας gp130 διαβιβάζει σήματα μέσω αυτής της οδού,κάτι που προστατεύει από την απόπτωση που προκαλεί η δοξορουβικίνη100. Σε καρκινικά βασικά κύτταρα η οδός της ΡΙ3Κ συμμετέχει στην από την IL-6 επαγώμενη προστασία της κυτταρικής επιβίωσης με ενεργοποίηση του αντι-αποπτωτικού παράγοντα Mcl-1101. Ωστόσο πρέπει να αναφερθεί ότι, η διέγερση της PI3K μετά από αγωγή με IL-6 παρουσιάζει κυττάρική εξειδίκευση. Έτσι, σε αντίθεση με την Hep3B σειρά ηπατικών κυττάρων102, η σειρά HepG2 δεν παρουσιάζει ενεργοποίηση της ΡΙ3Κ μετά από διέγερση με IL-6103.

 

Οι μοριακοί μηχανισμοί μέσω των οποίων η IL-6 επάγει την ενεργοποίηση της ΡΙ3Κ δεν έχουν ακόμα πλήρως ανακαλυφθεί. Μετά από διέγερση με IL-6 η συνδετική (adaptor) πρωτεΐνη Gab1 συνδέεται με την ΡΙ3Κ89. Επίσης η ΡΙ3Κ σχετίζεται με τη συνδετική πρωτεΐνη IRS-1 (insulin receptor substrate-1) σε απάντηση στη διέγερση με OSM (ΙL-6 type κυτταροκίνη)104. Έτσι, ίσως τόσο η IRS-1 όσο και η Gab1 συνδέουν την gp130 με την ΡΙ3Κ. Επίσης οι Hideshima et al.105, πρότειναν τη συμμετοχή της SHP2 στην οδό μεταξύ της p130 και της ΡΙ3Κ, με βάση δεδομένα από τη διέγερση κυττάρων πολλαπλού μυελώματος με IL-6.

 

 

3.4. Σύνδεση του υποδοχέα gp130 με "non-Jak" κινάσες

Υπάρχουν πολλές εργασίες που περιέγραψαν τη συμμετοχή και άλλων πρωτεϊνικών κινασών (όπως οι Src και οι Τec κινάσες) στη μετάδοση σημάτων των IL-6-type κυτοκινών13. Η συμμετοχή των "non-Jak" κινασών στους μοριακούς μηχανισμούς δράσης της IL-6 αναμένεται να διευκρινιστεί στο μέλλον.

 

 

4.ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΤΕΡΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ

Μετά την ενεργοποίηση του υποδοχέα gp130 επάγεται ραγδαία η φωσφορυλίωση της ERK MAPK και του STAT3, η οποία όμως στη συνέχεια μείωνεται σταδιακά σε πολλά κύτταρα. Αυτό φανερώνει την ύπαρξη κυτταρικών μηχανισμών τερματισμού της μετάδοσης του σήματος, οι οποίοι έχουν σαν στόχο την αποφυγή της υπερδιέγερσης των κυττάρων. Οι μηχανισμοί αυτοί, μετά την ταυτοποίηση των μορίων μέσω των οποίων πραγματοποιούνται, έχουν σε μεγάλο βαθμό διευκρινιστεί (Εικόνα 5).

 

4.1. Protein Tyrosine Phosphatases (PTPs)

Εικ oνα 5. Ανασταλτική δράση των πρωτεϊνών SOCS και PIAS
στα διάφορα στάδια της οδού των JAK/STAT. Οι SOCS1 και
SOCS3 αναστέλλουν τη δράση των Jak. Η SOCS1 συνδέεται
άμεσα με τις Jak, ενώ η SOCS3 συνδέεται κυρίως σε φωσφο-
ρυλιωμένες τυροσίνες του υποδοχέα και στη συνέχεια επιδρά
στις Jak. Η CIS ανταγωνίζεται τη STAT5 για την σύνδεση τους
στον υποδοχέα gp130. Σε αντίθεση με τις SOCS, οι πρωτεΐνες
PIAS δρουν κυρίως εμποδίζοντας τους παράγοντες STAT να
επάγουν τη γονιδιακή έκφραση. Η PIAS1 και 3 εμποδίζουν την
πρόσδεση των STAT στο DNA, ενώ οι PIASx και y δρουν κυρίως
ως αρνητικοί μεταγραφικοί συμπαράγοντες (καταστολείς). Στην
εικόνα φαίνεται επίσης ότι οι STAT επάγουν μεταξύ άλλων και τη
μεταγραφή των γονιδίων των SOCS πρωτεϊνών δημιουργώντας
επομένως ένα κύκλωμα αρνητικής ανατροφοδότησης. (τροπο-
ποίηση από Παρ. 130).

Ένα καθοριστικό σημείο της μετάδοσης του σήματος της IL-6 είναι η φωσφορυλίωση στοιχείων της σηματοδοτικής οδού. Έτσι είναι φανερό ότι, εκτός των κινασών, και οι φωσφατάσες εχουν ένα σημαντικό ρόλο στη σωστή μετάδοση των σημάτων. Την πρώτη ένδειξη για τη συμμετοχή των φωσφατασών στη σηματοδότηση της IL-6 αποτέλεσε η ανακάλυψη ότι η φωσφατάση των πρωτεΐνικών τυροσινών SHP2 συνδέεται στην τυροσίνη Υ759 των ενεροποιημένων gp130 υποδοχέων38,106.

 

Η Tyr759 του gp130 φαίνεται να έχει πολλαπλές λειτουργίες στη μετάδοση του σήματος. Αντικατάσταση της τυροσίνης από φαινυλαλανίνη ελαττώνει τη σύνδεση της SHP2 στον gp130 και τη φωσφορυλίωσή της38 και οδηγεί στην ενίσχυση του σήματος της IL-684,107,108, αφού η SHP2 έχει ανασταλτικό ρόλο σαν φωσφατάση τυροσίνης στην οδό των Jak/Stat109. Από την άλλη μεριά όμως η από την IL-6-επαγώμενη ενεργοποίηση της ΜΑΡΚ αναστέλλεται από τη μετάλλαξη της Tyr759 του gp130, αφού η SHP2 φαίνεται πως δρα ως συνδέτης (adaptor) για την ενεργοποίηση της MAPK. Τα πειράματα in vivo συμπληρώνουν τις παρατηρήσεις in vitro, αφού μύες με έλλειψη της τυροσίνης Tyr759 του gp130 εμφανίζουν σπληνομεγαλία, λεμφαδενοπάθεια και ενίσχυση της αντίδρασης οξείας φάσης110.

 

Όλα τα σηματοδοτικά μόρια που περιέχουν φωσφορυλιωμένες τυροσίνες αποτελούν πιθανά υποστρώματα της SHP2 φωσφατάσης. Μέχρι στιγμής έχει παρατηρηθεί σύνδεση της SHP2 με τις Jak1, Jak2 κια Tyk2 και φωσφορυλίωση της SHP2 από τις Jak1 και Jak2 in vitro84,111. Επίσης, η ανίχνευση συμπλεγμάτων STAT3-SHP2 αποτελεί ένδειξη ότι η STAT3 είναι άμεσο υπόστρωμα της SHP2112. Για τη STAT1 έχει βρεθεί ότι η SHP2 δρα ως διπλή φωσφατάση αφού αποφωσφορυλιώνει όχι μόνο την Tyr701 (τυροσίνη), αλλά και τη Ser727 (σερίνη)113.

 

Εκτός από τη SHP2 και άλλες φωσφατάσες έχουν βρεθεί να επηρεάζουν τη μετάδοση των σημάτων της IL-6. Η κυτταροπλασματική φωσφατάση PTPεC, η οποία εκφράζεται σε κύτταρα του αιμοποιητικού συστήματος, αναστέλλει εκλεκτικά την από την IL-6 επαγώμενη ενεργοποίηση του υποδοχέα gp130, των Jak και των STATs114. Πάντως, αν και η SHP2 επηρεάζει το ποσό της ενεργοποίησης της STAT3, η PTPεC επηρεάζει τη σηματοδοτική ακολουθία που οδηγεί στην ενεργοποίηση της STAT3115.

 

 

© 2011 PNEUMON Magazine, Hellenic Bronchologic Society.
Developed by LogicONE Logo LogicONE