אינטרפרון Flashcards
מערכת האינטרפרון.
אינטראקציה בין וירוסים למערכת הגנה נוספת שיש לתא נגד הוירוסמערכת האינטרפרון. קו ההגנה הראשון שיש לתא מפני הוירוס.”
• הפעלת המערכת מתרחשת בשלב מוקדם.
• מעט זמן אחרי הצטברות הוירוס, מתחילים לראות הצטברות של אינטרפרון.
•האינטרפרון נמצא בתא מספר ימים קטן ואז נעלם. כשהוא נעלם מתחיל להתרחש ייצור נוגדנים שיהוו את קו ההגנה
השני כנגד ההדבקה הוויראלית.
:type I .
הכי יעילים אל מול הדבקה ויראלית. כמעט בכל התאים בגוף יכול להיות ייצור של אינטרפרונים אלו כשהתא
מודבק על ידי וירוס.
א. IFN-α family: משפחה של כמה גנים עם דרגת הומולוגיה גבוהה בין הגנים השונים. ב. IFN-β: גן אחד עם דרגת הומולוגיה נמוכה יחסית ל-IFN-α.
:type II .
א. IFN-γ: נקרא גם immune interferon. נוצר בתאים של מערכת החיסון, בעל השפעה על הפעילות שלה.
:type III
א. IFN-λ: עובדים כנגד וירוסים, הרצפטורים הספציפיים לאינטרפרונים האלו נמצאים על מספר מוגבל של סוגים של
תאים אפתילאליים. ב. עוד קבוצות קטנות.
אינטרפרונים
• קבוצה של חלבונים המעכבת רפליקציה של וירוס.
• הרבה מהם הם גליקופרוטאינים.
• מופרשים מהתא המודבק כדי להשפיע על תאים סמוכים. • החלבונים לא מתבטאים בתא באופן רגיל. הביטוי שלהם מושרה בתא שהודבק על ידי וירוסים או משרים אחרים.
הוא צריך את השעתוק של RNA ותרגום של חלבונים כדי לקבל ייצור של אינטרפרונים (לאחר הדבקה ויראלית).
• אלו חלבונים מופרשים, בעזרת signal peptide.
• החלבון הסופי הוא יחסית קטן, 143-146 ח”א. • האינטרפרונים יעילים אל מול סוגים רבים של וירוסים. יוצרת מצב כללי אנטי-ויראלי בתאים.
•אין צורך לייצור הרבה אינטרפרונים כדי שייווצר המצב האנטי-ויראלי.
• יכולים לגרום לעיכוב של וירוסי
RNA וגם ירוסי DNA.
• האינטרפרונים ספציפיים לאורגניזמים שונים. אינטרפרון שנוצר לתאי אדם לא יוכל לעבוד בתאי עכבר ולהפך.
הסיבה היא כי הם מופרשים מתא אחד וצריכים להתקשר לרצפטור על פני שטח לתא אחר. הרצפטורים שונים בין אורגניזמים לכן האינטרפרון לא יוכל להיקשר אליהם ביעילות.
ייצור האינטרפרונים
- תוצרים של מיקרובים יכולים להפעיל ביטוי של אינטרפרון. הדבקה ויראלית היא גורם חשוב שיכול להפעיל, אך גם מיקרובים נוספים יכולים להשפיע (rickettsia ,protozoa).
- גורם חשוב של בהפעלת הביטוי של אינטרפרון כתוצאה מהדבקה ויראלית: מולקולות של dsRNA.
2-5(A) synthetase / RNase L pathway
דוגמאות של גנים המופעלים על ידי אינטרפרונים:
• הביטוי שלו מופעל על ידי האינטרפרון, אבל הוא נמצא בתא במצב לא פעיל.
• רק כאשר יש בתא הדבקה עם וירוס שמייצר כמויות מסוימת של dsRNA, אז יש הפעלה של האנזים.
• הוא לוקח ATP ועושה אוליגומירזציה בקשר של 2 ל-5. כך נוצר אוליגומר שנקרא oligo A 2-5.
• ה-dsRNA שמפעיל את האנזים, לרוב זה במהלך הידבקות עם PICORNA-VIRUSES.
• במהלך ההדבקה של ה-RNA של הווירוסים, נוצרים replicative intermediates שכוללים גם dsRNA. נמצא
בכמויות גדולות ולכן מפעיל את האנזים.
• oligo A 2-5 שמצטבר מפעיל RNase L. הוא חלבון שמתבטא רק לאחר הטיפול באינטרפרון, לכן נקרא L לטנטי. • ניתן לבצע חיתוך של RNA וויראליים ולמנוע את המשך ההתרבות של הווירוס. • ישנה ספציפיות של פעילות נגד הווירוס ולא נגד RNA תאי. ה-RNase L מגיע אל מוקדי הרפליקציה של הווירוס,
שם מופעל משום ששם יש dsRNA. לכן ההפעלה של ה-RNase L רק במוקדי הרפליקציה. • המסלול הזה מעכב במיוחד את הרפליקציה של PICORNA-VIRUSES.
)PKR( ds RNA-dependent protein kinase
• הביטוי שלו הושרה על ידי אינטרפרון. מבוטא בתא הלא מודבק כאנזים לא פעיל.
• קינאז שמזרחן פקטור תרגום בתא eIF-2α. הזרחון של פקטור תרגום זה גורם לו לאינאקטיבציה.
• בתאים לא מודבקים ה-PKR לא פעיל. • ברגע שיש הדבקה עם וירוסים, ה-PKR מופעל על ידי מספר סוגים של וירוסים שונים:
EMC o: וירוס עם RNA חד-סיבי חיובי. .dsRNAוירוסעםגנום:reovirus o VSV o: וירוס עם RNA שלילי. .DNA וירוס של :vaccinia o
• בכל ההדבקות האלו כנראה נוצרות רמות מאוד נמוכות של dsRNA. כמויות אלו יכולות לגרום לאוטו-פוספורילציה של האנזים. זה מפעיל אותו, וכעת ה-PKR הפעיל יכול לזרחן את הפקטור תרגום.
• בצורה כזו יש עיכוב של תרגום החלבונים בתא ומניעה של התרבות הוירוס.
• להרבה וירוסים יש מנגנונים לעכב את ה-PKR. .PKR-דו-סיבי.המבניםהדו-סיבייםמעכביםאתהRNAמייצרכמויותגדולותשל:adenovirus o
לפי המחקרים, הצורה בה dsRNA מפעיל את ה-PKR זה על ידי גרימה לדימריזציה של ה-PKR. אם הווירוס מייצר כמויות מאוד גדולות של dsRNA, הסיכוי לדימריזציה יורד משום שכל מולקולה של חלבון נקשרת למולקולה אחת של dsRNA, אבל בגלל הכמות הרבה של ה-dsRNA, המולקולה הנוספת תיקשר למולקולה אחרת ולא תהיה דימריזציה.
ADAR: dsRNA-specific adenosine deaminase
• ה-dsRNA הוא הסובסטרט של האנזים ולא מולקולה שמפעילה את האנזים. • ה-ADAR עושה RNA editing. כלומר הוא עושה דה-אמינציה של אדנוזין והופך אותו לאינוזין. • כשיש אינוזין ב-RNA, כשה-RNA מגיע לתרגום, האינוזין מוכר בתוך G ולא בתור A, לכן יש שינוי בקודון שיתורגם. • נקבל מוטציה שחלה ב-RNA. • הכניסה של מוטציות בגלל ה-RNA editing תביא לשינוי בחלבון שייווצר. • ה-ADAR יכול לעשות היפר-מוטגנזה שתרגום לשינויים רבים בחלבונים הוויראליים ותעכב את הרפליקציה
הויראלית.
IRPs – מספר גדול של חלבונים שנוצרים בעקבות ההפעלה על ידי האינטרפרון.
• חלבונים הגורמים למצב אנטי-ויראלי.
• הרבה מחלבונים אלו נמצאים במצב לא-פעיל בתא כל עוד לא חלה הדבקה של
התא.
• שלהם יכולה להיות מופעלת רק כשווירוס נכנס לתא. • החלבונים IRP יכולים לעכב מספר משפחות וירוסים שונות, לא בהכרח כל חלבון
יעכב את כל משפחות הווירוסים.
• החלבונים השונים שהושרו על ידי האינטרפרון יפעלו נגד שלבים שונים
ברפליקציה של הווירוסים.
מנגנון הפעולה של האינטרפרונים
- האינטרפרון מופרש מהתא שהודבק, בו היה אינדוקציה של ביטוי האינטרפרון.
- נקשר לרצפטורים לאינטרפרון היושבים על גבי תאים סמוכים. הרצפטור הוא הטרו-דימר של 2 מולקולות רצפטור שונות.
- בעקבות הקישור לרצפטור, בחלק התוך-תאי, נקשרות 2 מולקולות אדפטורים שהם טירוזין-קינאז, Jak1 ו-Tyk2.
- מופעלים מסלולים של הולכת אותות. 5.
מולקולות האדפטורים גורמות לזרחון של חלבונים ממשפחת ה-STAT. - נוצר קומפלקס של STAT וחלבון נוסף. הקומפלקס הוא פקטור שעתוק
שנכנס לגרעין. 7. מתיישב ב-DNA על רצף בקרה שנקרא interferon stimulated response element( ISRE). זהו רצף בפרומוטור
של גנים רבים, שהודות לפקטור השעתוק מתחיל הביטוי שלהם. 8. מביאים לביטוי של גנים שנקראים interferon response gene( IRS). 9. ה-RNA שנוצרים מתורגמים לחלבונים interferon regulated proteins( IRPs).
תמונה הממחישה את הפעלת הביטוי של אינטרפרונים:
• יש בתא מערכת רצפטורים שיושבים בציטופלזמה, ER או ממברנת התא. הם אחראים לחוש נוכחות של תוצרים של מיקרובים שונים.
• במקרה של הדבקה ויראלית, הם חשים בהצטברות ה-dsRNA. • זה מפעיל את הרצפטורים, ולכן הם מתחילים מסלולים של הולכת
אותות, המביאים להיאספות של פקטורי שעתוק (IRF3 למשל). • פקטורי שעתוק אלו נכנסים לגרעין, מתיישבים על הפרומוטור של הגנים
לאינטרפרונים ומפעילים את הביטוי שלהם.
שלבים במערכת האינטרפרון שהווירוס מתמודד:
• וירוסים שמייצרים הומולוגיים של אינטרפרון. מופרשים מהתא
המודבק, נקשרים לרצפטורים של האינטרפרון ומונעים ממנו להתקשר אליהם ולהפעיל את מערכת הולכת האותות.
• וירוסים שמעכבים את הולכת האותות מהאינטרפרון לביטוי הגנים. למשל, T-antigen של וירוס ה-polyoma קושר את הטירוזין קינאז שיושב על הרצפטור ומונע ממנו לזרחן את פקטורי השעתוק שצריכים לעבור זרחון.
• וירוסים וחלבונים ויראליים שמעכבים את החלבונים שמופעלים על ידי האינטרפרון. מעכבים את ה-PKR, את ה-ADAR וכו’.
תרופות שכוללות אינטרפרונים
• אינטרפרון יכול לעבוד נגד המון וירוסים.
•
הוא משתתף בתהליך הריפוי הטבעי.
•
יש לו אנטיגניות נמוכה, לא מפעיל מערכת חיסון.
•
אולם – מתן אינטרפרון מבחוץ לא עובד מספיק טוב, כי צריך לתת כמויות מאוד גדולות כדי שיצליחו להגיע למקום
הנכון, וכמות גדולה היא לא בריאה לגוף. לא ניתן להשתמש בו בתור תרופה גלובלית חיצונית.
•
ניתן להשתמש באינטרפרון ביעילות יחסית נגד מספר הדבקות ויראליות, בייחוד hepatitis B + C.
• אפשר גם להשתמש בו נגד מספר הדבקות מפושטות של הרפס.
•
האינטרפרונים והמסלולים שהם מפעילים משפיעים על הפרוליפרציה של התא, לכן ניסו לבדוק האם הם יכולים
לשמש לטיפול בסוגי סרטנים שונים. מצאו שיש יעילות מסוימת בתור תרופה נוספת לטיפול בתאי סרטן מסוג Hairy cell leukemia, Chronic myelocytic leukemia ועוד כמה.
דוגמא: Interplay between the type I IFN pathway and HSV
• ההדבקה הויראלית גרמה לסינתזת אינטרפרון. • האינטרפרון נקשר לרצפטור בתא הבא. הוא מפעיל את מערכת ה-JAK-STAT. • חלבון ויראלי ICPO מעכב את הובלת האותות לתוך הגרעין ולביטוי של גנים. • אותו חלבון יכול למנוע זרחון של PKR (כלומר, למנוע את ההפעלה שלו). • חלבון נוסף שמונע זרחון של Us11 :PKR. • יש חלבון נוסף של הוירוס, ICP34.5, שנקשר לפוספטאז שיכול לגרום להורדת הזרחון
מהסובסטרט של ה-PKR. • הוירוס מייצר לעצמו מולקולה שדומה ל-OA 2-5, נקראת A derivatives’5’2. המולקולה
הזו יכולה להיקשר ל-RNase L, אבל לא מפעילה אותו. היא מתחרה עם OA 2-5.
