Immunity (Italiano)
23.6.3 Immunity-Related GTPase (IRG) Family
Le immunity-related GTPases (IRGs) sono una famiglia di proteine indotte da IFNy che sono importanti nella resistenza contro un’ampia varietà di patogeni batterici e parassiti intravacuolari, tra cui T. gondii (Taylor et al., 2004, 2007; Zhao et al., 2009b). Delle centinaia di geni aumentati da IFNy, i geni IRG sono tra i più abbondanti., Queste proteine, precedentemente chiamate p47 GTPases, sono state descritte per la prima volta negli 1990 e nell’ultimo decennio numerosi studi hanno stabilito il ruolo delle proteine IRG nella resistenza al Toxoplasma (Hunn et al., 2011; Zhao et al., 2009b). La maggior parte dei lavori ha coinvolto i seguenti sette membri dell’IRG: Irgm1 (LRG-47), Irgm2 (GTPI), Irgm3 (IGTP), Irga6 (IIGPI), Irgb6 (TGTP), Irgd (IRG-47) e Irgb10. La maggior parte di queste proteine IRG è stata trovata per essere associata con inibizione di T., gondii in vitro e dei quattro geni IRG che sono stati eliminati (Irgm1, Irgm3, Irga6 e Irgd), tutti sono stati trovati per aumentare significativamente la suscettibilità all’infezione di T. gondii, stabilendo così il ruolo delle proteine IRG nella resistenza a T. gondii nei topi.
Le proteine IRG sono 46-47 kDa GTPases, contenenti un dominio di legame GTP simile a Ras (chiamato G1). La famiglia di proteine IRG è composta da due sottofamiglie, basate sul dominio di legame nucleotidico all’interno del dominio di legame G1 GTP con una sottofamiglia che ha un motivo amminoacidico GMS e l’altra sottofamiglia che ha un motivo GKS., I tre membri IRG della sottofamiglia GMS includono, Irgm1, Irgm2 e Irgm3 mentre i membri IRG, Irga6, Irgb6, Irgd e Irg10 appartengono alla sottofamiglia GKS. Le proteine GMS IRG sono regolatori delle proteine GKS che si legano alle proteine GKS IRG e le mantengono nello stato di inattivazione tramite un’interazione dipendente dal PIL (Hunn et al., 2008). I geni IRG sono presenti in tutto il phyla dei vertebrati, essendo presenti in cefalocordati, anfibi, pesci, rettili e mammiferi. Nel topo, la famiglia IRG è diversa, codificando circa 23 geni, 21 dei quali codificano proteine (Bekpen et al., 2005)., La famiglia IRG, tuttavia, sembra essere stata ripetutamente persa durante l’evoluzione senza geni IRG presenti in nessuno dei genomi di uccelli disponibili e il numero di geni IRG negli esseri umani drasticamente ridotto con solo due geni IRG, IRGC e IRGM, presenti (Bekpen et al., 2009, 2010).,
In IFNy cellule ospiti stimolate infette da Toxoplasma più proteine IRG localizzare alla membrana vacuolo parassitoforo Toxoplasma in pochi minuti di invasione, con la membrana vacuolare parassitoforo successivamente diventando vescicolata e infine interrotto, con conseguente rilascio del parassita nel citosol e la degradazione del parassita (Martens et al., 2005; Ling et al., 2006; Melzer et al., 2008). Nei macrofagi infetti da Toxoplasma, distruzione del T., gondii è accompagnato dall’inclusione del parassita negli autofagosomi e dalla successiva consegna autofagomica ai lisosomi (Ling et al., 2006; Butcher et al., 2005). La rottura vacuolare mediata da IRG si verifica anche nei fibroblasti e negli astrociti stimolati da IFNy, ma la via autofagia non è stata trovata coinvolta (Melzer et al., 2008; Zhao et al., 2009b; Martens et al., 2005). Tuttavia, i topi carenti nel regolatore autofagico, atg5, sono carenti nella loro capacità di controllare la replicazione di T. gondii che indica che la via autofagica è coinvolta in qualche modo (Konen-Waisman e Howard, 2007)., Atg5 è stato trovato per essere necessario per la consegna delle proteine di IRG al PV, sebbene questo sembri funzionare da un meccanismo indipendente dalla via normale di autofagia (Zhao et al., 2008). Infine, nei fibroblasti stimolati da IFNy l’interruzione PV mediata da IRG provoca necrosi delle cellule ospiti, a seguito del rilascio del parassita nel citoplasma ospite, indicando che la distruzione della cellula ospite può essere parte del meccanismo IRG in alcuni tipi di cellule (Zhao et al., 2009b).,
Il meccanismo IRG comporta un carico coordinato di GTPASI IRG sul Toxoplasma vacuolo con almeno sei proteine IRG (Irgm2, Irgm3, Irga6, Irgb6, Irgd e Irg10) localizzanti al Toxoplasma vacuolo (Khaminets et al., 2010). Il rivestimento delle proteine IRG al PV avviene entro un’ora dall’invasione ed è gerarchico con il caricamento di Irgb6 e Irgb10 per primi. Dopo l’infezione con T. gondii, le proteine GKS perdono la loro interazione con le proteine GMS e si accumulano alla membrana PV (PVM) nello stato legato GTP attivo che porta alla vescicolazione e alla rottura del PV (Hunn et al.,, 2008; Papic et al., 2008). Nonostante la grande quantità di informazioni ora comprese sugli aspetti molecolari e biochimici dell’inibizione mediata da IRG di T. gondii, i meccanismi coinvolti nella vescicolazione che portano all’interruzione del PV non sono ancora compresi. Le proteine IRG sono correlate alle GTPASI di tipo dinaminico note per mediare la formazione delle vescicole e la deformazione delle membrane ed è stato suggerito che la proteina IRG agisce in modo analogo mediando la vescicola del PVM, sebbene ciò non sia stato dimostrato (Hunn et al., 2011).,
I ceppi di tipo I sono resistenti all’inibizione IFNy mediata da IRG (Steinfeldt et al., 2010; Howard et al., 2011). Questa carenza nel controllo mediato da IFNy è associata a un fallimento di accumulo di proteine IRG sul PVM (Zhao et al., 2009a). Ciò è stato trovato per essere dovuto in gran parte alla chinasi polimorfica del rhoptry, ROP18, che nei ceppi di tipo I fosforila le proteine GKS IRG Irga6, Irgb6 e Irgb10, causando la dissociazione di IRG dal vacuolo e l’inibizione della rottura del PV (Zhao et al., 2009a; Steinfeldt et al., 2010; Fentress et al., 2010)., Un’altra proteina rhoptry, ROP5, è stata trovata per interagire direttamente con le proteine IRG, riducendo il rivestimento IRG e inattivando le proteine IRG (Fleckenstein et al., 2012; Niedelman et al., 2012). ROP5 può interagire con IRGs in assenza di ROP18. Tuttavia, le proteine rhoptry, ROP5 e ROP18 mentre mediano l’inibizione nelle cellule murine attivate da IFNy, non influenzano la sopravvivenza nelle cellule umane attivate da IFNy (Niedelman et al., 2012)., Questi risultati suggeriscono che, mentre ROP5 e ROP18 potrebbero essersi evoluti per bloccare gli IRG, potrebbero non avere effetti sulla sopravvivenza dei parassiti in specie che non hanno il sistema IRG, come gli esseri umani. Perché gli IRG sono una grande famiglia di proteine nel genoma murino e così ridotto negli esseri umani, o se controparte funzionale(s) esiste negli esseri umani, non è ancora chiaro.