Mustererkennungsrezeptoren und Viruserkennung

Mustererkennungsrezeptoren (PRRs) sind die keimbahnkodierten Sensoren, über die das angeborene Immunsystem Virusinfektionen erkennt. Sie erkennen konservierte molekulare Signaturen, insbesondere virale Nukleinsäuren an Orten oder in Formen, wo Wirtsmoleküle normalerweise nicht vorkommen, und initiieren die Signalgebung, die Interferone und Entzündungsreaktionen hervorruft.

Definition

Mustererkennungsrezeptoren sind keimbahnkodierte Wirtssensoren, die konservierte Pathogen-assoziierte molekulare Muster, einschließlich viraler Nukleinsäuren, erkennen und bei Bindung eine Signalgebung auslösen, die Typ-I-Interferone und Entzündungsmediatoren induziert.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die Hauptfamilien der PRRs, die an der Viruserkennung beteiligt sind: endosomale Toll-like-Rezeptoren, zytosolische RIG-I-ähnliche Rezeptoren, die virale RNA erkennen, und DNA-Sensoren wie den cGAS-STING-Signalweg. Er beschreibt, was diese Rezeptoren erkennen und welche Reaktionen sie auslösen, als Referenzmaterial zur angeborenen Erkennung und nicht als klinische Leitlinie.

Core questions

• Welche molekularen Merkmale unterscheiden virale Nukleinsäuren von Wirtsnukleinsäuren?
• Welche Rezeptorfamilien erkennen virale RNA versus virale DNA und in welchen zellulären Kompartimenten?
• Wie konvergieren PRR-Signale auf die Induktion von Interferon- und Entzündungsgenen?
• Wie unterscheiden sich verschiedene Zelltypen in ihrem Erkennungsrepertoire?

Key concepts

• Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs)
• Toll-like-Rezeptoren (TLR3, TLR7/8, TLR9)
• RIG-I-ähnliche Rezeptoren (RIG-I, MDA5)
• Zytosolische DNA-Erkennung (cGAS-STING)
• Adapter- und Signalmoleküle (MAVS, MyD88, TRIF, STING)
• Kompartimentierte Erkennung viraler Nukleinsäuren

Mechanisms

Verschiedene PRR-Familien patrouillieren in unterschiedlichen Kompartimenten. Endosomale Toll-like-Rezeptoren erkennen virale Nukleinsäuren, die während einer Infektion aufgenommen werden, einschließlich doppelsträngiger RNA, einzelsträngiger RNA und unmethylierter DNA-Motive. Im Zytosol erkennen RIG-I-ähnliche Rezeptoren wie RIG-I und MDA5 virale RNA-Merkmale und signalisieren über den Adapter MAVS, während DNA-Sensoren einschließlich cGAS den STING-Signalweg aktivieren. Diese Rezeptoren unterscheiden virale von Wirtsnukleinsäuren anhand von Merkmalen wie Lokalisation, Struktur und Modifikation. Die Aktivierung aktiviert Transkriptionsfaktoren, die die Produktion von Typ-I-Interferon und entzündlichen Zytokinen vorantreiben und so die Erkennung mit der antiviralen Interferonantwort verknüpfen.

Clinical relevance

Die PRR-Erkennung initiiert die antivirale Interferonantwort und prägt die Entzündung, und ihr Verständnis ist die Grundlage für das Interesse an Adjuvantien und Interferon-modulierenden Strategien. Dieser Eintrag beschreibt Erkennungsmechanismen und ist keine Grundlage für individuelle diagnostische oder therapeutische Entscheidungen.

History

Die Identifizierung von Toll-like-Rezeptoren als Mustersensoren in den späten 1990er Jahren etablierte das Konzept der keimbahnkodierten angeborenen Erkennung. Im folgenden Jahrzehnt kamen zytosolische RNA-Sensoren (RIG-I und MDA5) und DNA-erkennende Signalwege hinzu, die in cGAS-STING kulminierten, und bauten eine geschichtete Karte auf, wie Wirtszellen Viren in verschiedenen Kompartimenten erkennen und Interferonantworten auslösen.

Key figures

• Shizuo Akira
• Osamu Takeuchi
• Taro Kawai
• Katherine Fitzgerald

Seminal works

• takeuchi-2010
• kawai-2006
• akira-2006

Frequently asked questions

Wie unterscheiden Mustererkennungsrezeptoren virale Nukleinsäuren von denen des Wirts?

Sie nutzen Unterschiede in Lokalisation, Struktur und chemischer Modifikation aus, indem sie beispielsweise doppelsträngige oder 5'-Triphosphat-RNA oder DNA im Zytosol erkennen, wo die eigenen Nukleinsäuren der Zelle normalerweise nicht in dieser Form vorliegen.

Was passiert, nachdem ein Mustererkennungsrezeptor ein Virus erkannt hat?

Die Rezeptorbindung aktiviert Signaladapter und Transkriptionsfaktoren, die die Produktion von Typ-I-Interferonen und entzündlichen Zytokinen vorantreiben und so die angeborene antivirale Antwort einleiten.