Войти
IRAK-4 (киназа 4, ассоциированная с рецептором интерлейкина-1) из семейства IRAK представляет собой протеинкиназу, участвующую в передаче сигналов врожденных иммунных ответов от Толл-подобные рецепторы. Он также поддерживает передачу сигналов от рецепторов Т-клеток. IRAK4 содержит доменные структуры, аналогичные структурам IRAK1, IRAK2, IRAKM и Pelle. IRAK4 уникален по сравнению с IRAK1, IRAK2 и IRAKM тем, что он функционирует выше других IRAK, но по этому признаку больше похож на Pelle. IRAK4 важен для его клинического применения.
Животные без IRAK-4 более восприимчивы к вирусам и бактериям, но полностью устойчивы к заражению LPS.
Первая киназа, связанная с рецептором IL-1 (IRAK), наблюдалась в 1994 году в ходе экспериментов с линиями Т-хелперных клеток мыши D10N и EL- 4. Спустя два года был клонирован первый экспериментальный член этого семейства киназ, IRAK1. В 2002 году путем поиска в базе данных в Национальном центре биотехнологической информации в попытке распознать новых членов семейства IRAK была идентифицирована последовательность кДНК человека, которая кодировала пептид, обладающий значительной гомологией с IRAK1. Было обнаружено, что эта последовательность кДНК имеет пять аминокислотных замен по сравнению с IRAK1 и была названа IRAK4.
IRAK4 был предложен как гомолог гена Pelle у млекопитающих, обнаруженный в Drosophila melanogaster, и был предложен требовать его киназной активности для того, чтобы он функционировал при активации NF-κB. Это также было предложено Ли и др. что он может функционировать выше других IRAKs и, возможно, вызывать каскад событий фосфорилирования благодаря своей функции киназы IRAK1. Эта идея о каскаде событий фосфорилирования была подтверждена исследованием, в котором нокаут IRAK4 у мышей показал более тяжелый фенотип, чем другие эксперименты с нокаутом IRAK, и передача сигналов через рецептор Toll / IL-1 (TIR) практически исключена..
В 2007 году было обнаружено, что активность IRAK4 необходима для активации сигнальных путей, которые приводят к митоген-активируемым протеинкиназам (MAPK) или иммунным ответам, опосредованным Toll-подобным рецептором (TLR), но не был существенным для передачи сигналов Т-клеточного рецептора (TCR), как было первоначально предложено.
В последние годы роль IRAK4 в отношении меланома и другие виды рака были исследованы. Было обнаружено, что IRAK4 находится на более высоком уровне в некоторых линиях меланомы. Снижая активность IRAK4, можно определить новые химиотерапевтические агенты для лечения пациентов с запущенной меланомой, для которой в настоящее время нет эффективного лечения или лечения.
IRAK4 является треонин / сериновая протеинкиназа, состоящая из 460 аминокислот, которая содержит как домен киназы, так и домен смерти. Его киназный домен демонстрирует типичную двулопастную структуру киназ с N-концевой долей, состоящей из пятицепочечного антипараллельного бета-листа и одной альфа-спирали. С-концевая доля состоит в основном из ряда альфа-спиралей. Также в N-конце IRAK4 содержится удлинение из двадцати аминокислот, что является уникальным для IRAK4 среди киназ даже в семействе IRAK. На стыке двух долей расположен сайт связывания АТФ, который покрыт тирозиновым привратником. Тирозин в качестве привратника считается уникальным для семейства киназ IRAK. Белок также содержит три сайта автофосфорилирования, каждый из которых при мутации приводит к снижению киназной активности IRAK4.
Определена структура аутофосфорилирования петли активации. в котором петля активации Thr345 одного мономера находится в активном центре другого мономера в кристалле (PDB: 4U9A, 4U97).
Члены интерлейкина -1 рецептор (Il-1R ) и суперсемейство Toll-подобных рецепторов совместно используют внутрицитоплазматический домен рецептора Toll-IL-1 (TLR ), который опосредует рекрутирование интерлейкина -1 рецептор-ассоциированная киназа (IRAK) через TIR-содержащие адаптерные молекулы. Путь передачи сигналов TIR-IRAK, по-видимому, имеет решающее значение для защитного иммунитета против определенных бактерий, но является избыточным против большинства других микроорганизмов. IRAK4 считается «основным IRAK» в семействе IRAK млекопитающих, потому что это единственный компонент в пути передачи сигналов IL-1 / TLR, который абсолютно важен для его функционирования. Когда один из этих путей стимулируется, клетка запускается для высвобождения провоспалительных сигналов и запуска врожденных иммунных действий. Потеря IRAK4 или его внутренней киназной активности может полностью прекратить передачу сигналов по этим путям.
IRAK4 участвует в путях передачи сигнала, стимулируемых клеточными рецепторами, принадлежащими суперсемейству рецепторов Toll / интерлейкина-1. Толл-подобные рецепторы (TLR) стимулируются распознаванием патоген-ассоциированных молекулярных паттернов (PAMPS), тогда как члены семейства IL-1R стимулируются цитокинами. Оба играют важную роль в иммунном ответе. Связывание лиганда вызывает конформационные изменения внутриклеточного домена, что позволяет рекрутировать каркасные белки. Один из этих белков, MyD88, использует свои домены смерти для рекрутирования, ориентации и активации IRAK4. IRAK2 затем может фосфорилироваться и соединяться с IRAK4 и MyD88 с образованием комплекса миддосом, который дополнительно фосфорилирует и рекрутирует IRAK1. Комплекс миддосом и IRAK1 привлекают и активируют фактор 6, связанный с рецептором TNF (TRAF6), убиквитин-протеинлигазу. TRAF6 может полиубиквитинировать IKK-γ, а также сам себя, который рекрутирует TGF-β-активированную киназу 1 (TAK1), чтобы активировать ее способность фосфорилировать IKK-β. Оба эти пути работают, чтобы разрушить IKKγ, который высвобождает NFκB и освобождает его для транслокации в ядро. Кроме того, TAK1 может активировать JNK, чтобы индуцировать путь киназы MAP, который приводит к AP-1 -индуцированной экспрессии гена. Вместе AP-1 и NFκB приводят к усилению транскрипции цитокинов, продукции молекул адгезии и высвобождению вторичных мессенджеров инфекции.
Обзор сигнального пути через IRAK4 и комплекс миддосом. Центральным для всех этих сигнальных путей является киназа IRAK4. Результаты показывают, что IRAK4 является важным компонентом реакции животного на IL-1. Было обнаружено, что животные с дефицитом этой киназы неспособны распознавать вирусных и бактериальных захватчиков и были полностью устойчивы к летальным дозам липополисахарида (LPS). Это связано с функцией IRAK4 как структурного белка и как киназы. Обе эти функции необходимы для образования комплекса миддосом. Кроме того, было показано, что IRAK4 абсолютно необходим для передачи сигналов TLR. Мыши с дефицитом IRAK4 имеют сильно нарушенную способность продуцировать IL-6, TNF-α и IL-12 в ответ на лиганды TLR. Однако стоит отметить, что, несмотря на его важность для многих иммунных сигнальных путей, IRAK4, по-видимому, не участвует в передаче сигналов TCR.
Есть три компонента доказательств, которые иллюстрируют IRAK4. участие в передаче сигналов TLR. Во-первых, IRAK4 является начальной киназой рядом с рецептором TLR для активации последующих эффекторов, таких как цитокины и хемокины, в воспалительном каскаде. Во-вторых, делеция гена IRAK4 приводит к различным дефектам цитокинового ответа и, наконец, пациенты с дефицитом IRAK4 проявляют дефектный иммунитет в ответ на IL-1, IL-8 и другие лиганды, связывающие TLR. Учитывая то, что IRAK4 находится ниже по течению этих сигнальных событий, он является важной мишенью для лекарственной терапии различных воспалительных заболеваний, включая ревматоидный артрит, воспалительное заболевание кишечника и другие аутоиммунные заболевания.
Важная область медицины В настоящее время изучается роль гена IRAK4 в развитии рака простаты. Есть несколько взаимодействующих факторов, которые приводят к развитию этого заболевания, однако генетическая предрасположенность к хроническому воспалению считается одной из наиболее важных. Было обнаружено, что мутации в гене IRAK4 могут приводить к дисфункциональной передаче сигналов TLR и, в конечном итоге, к усилению врожденных иммунных ответов и, следовательно, к усилению воспалительного ответа. Со временем это может привести к развитию рака простаты.
Еще одно интересное применение гена IRAK4 было обнаружено в исследовании с участием пациентов с меланомой человека. Это исследование показало, что у пациентов с опухолями из меланиновых клеток наблюдалось повышение уровня фосфорилирования IRAK4. Ингибирование миРНК IRAK4 у мышей показало большую запрограммированную гибель клеток (PCD) и замедлило рост опухоли. Это экспериментальное исследование еще раз демонстрирует еще один способ нацеливания на IRAK4 в терапевтических целях.
Общая проблема с лекарственной терапией или нокдауном IRAK4 заключается в том, приведет ли его отсутствие к невыносимым побочным эффектам, учитывая, что IRAK4 играет чрезвычайно важную роль в сигнальном пути TLR. Было обнаружено, что дети с дефицитом IRAK4 имеют пониженный иммунитет к некоторым специфическим бактериальным инфекциям, но не к вирусным, паразитарным или другим микробным инфекциям. Однако по мере того, как эти дети вступают во взрослую жизнь, а материнские антитела больше не присутствуют, восприимчивость к инфекциям становится редкостью. В одном исследовании не было зарегистрировано никаких значительных бактериальных инфекций у всех обследованных пациентов старше 14 лет с дефицитом IRAK4. Это может означать, что на более поздних этапах жизни ингибирование IRAK4 может обеспечить преимущества против определенных заболеваний при сохранении иммунитета.
Следующим шагом в этой области исследований является создание безопасных ингибиторов IRAK4. Был достигнут скромный прогресс в разработке некоторых потенциальных ингибиторов IRAK4, в которых их механизм работает путем блокирования сайта связывания АТФ, управляемого тирозином. По состоянию на 2007 год все потенциальные препараты находятся на ранних доклинических стадиях разработки.
Ранние клинические испытания ингибитора IRAK4 начались к 2019 году.
