pathogen destruction versus intracellular survival revidsado

7/22/2019 Pathogen Destruction Versus Intracellular Survival Revidsado

1/9

Pathogen destruction versus intracellular survival: the role of lipids as phagosomal fate determinants

Introduccin

Las clulas especializadas del sistema inmune, como los macrfagos y neutrfilos, y participar activamente

engullir microorganismos invasores en una vacuola intracelular por un proceso llamado fagocitosis (1, 2). Dentro

de esta vacuola, tambin conocido como un fagosoma, el invasor organismos mueren y se degrada por una serie

de microbicidas y mecanismos digestivos. Por lo tanto, la fagocitosis representa un importante componente de larespuesta inmune innata. Adems, debido a es activada por los receptores de superficie que provocan una

exquisita orquestada serie de eventos de membrana del citoesqueleto y remodelacin, fagocitosis puede

tambin ser considerada como un paradigma muy til para investigar la transduccin de seales.

Fagocitosis puede ser conceptualmente dividido en dos mdulos: la formacin de la vacuola que contiene la

naciente ingerido de partculas (formacin fagosoma), y su posterior evolucin en

un compartimiento de degradacin (maduracin del fagosoma) (Figura 1). La maduracin es necesario porque el

fagosoma naciente no es microbicida eficaz: su contenido es una muestra de la inocuidad medio extracelular y

la membrana que se deriva de la plasmalema. En consecuencia, la membrana y phagosomal contenido luminal

deben someterse a remodelacin considerable a

transformar el entorno inicialmente inerte en un microbicida una. Este proceso de maduracin, no slo ayuda a

acabar con la infeccin, sino que tambin genera y los antgenos de las rutas para su presentacin en

Molculas de MHC con el fin de activar el poder de adaptacin de la sistema inmune (3).

La maduracin del fagosoma se considera generalmente involucran principalmente una compleja secuencia de

eventos de fusin y fisin con subcompartimentos de la va endoctica (Figura 1). En muchos sentidos,

recapitula fagosoma maduracin de la progresin de la carga a lo largo de la va endoctica, con la ventaja

aadida de que el tamao de la vacuola permite un seguimiento detallado e inequvoco de el compartimiento de

maduracin por microscopa de luz. Durante y / o inmediatamente despus del cierre del fagosoma, los fusibles

fagosoma con endosomas tempranos, la adquisicin de Rab5 y antgeno precoz endosoma 1 (EEA1) (1). A

travs de eventos de fisin y las interacciones posteriores con fines de endosomes, el fagosoma se despoja de

los primeros endosomal marcadores y adquiere un endosoma tardo-como fenotipo Fagosomas finales son

positivos para el cido lysobisphosphatidic (LBPA), Rab7 y lisosoma protenas asociadas a la membrana

(lmparas). En ltima instancia, los orgnulos se fusionan con los lisosomas para fagolisosomas formulario.

Estos representan la degradacin fagolisosomas decisiva compartimiento, despus de haber acumulado undepsito de antimicrobianos potentes que consiste en enzimas hidrolticas, pptidos catinicos, y notablemente

una lquido cido luminal (1). En el curso de la maduracin, un poderoso sistema oxidativo compuesta de la

NADPH oxidasa y auxiliares enzimas tambin se activa.

Con el advenimiento de la protemica y pequeos, interfiriendo las tcnicas de ARN, cientos de protenas han

sido vinculados a los procesos de la formacin y maduracin del fagosoma (4-6). Por el contrario, mucho ms

menos atencin se ha prestado a los lpidos como co-directores de la fagocitosis. En los ltimos aos, sin

embargo, han sido testigos de un notable resurgimiento en el estudio de los lpidos en el caso de fagocitosis. La

un renovado inters en los socios ha sido histricamente postergados alimentado en parte por el desarrollo de

biosensores genticamente codificados para controlar la dinmica de los lpidos en las clulas vivas (7). Dichos

sensores estn

construcciones en general, quimrico compuesto por una protena fluorescente junto con un dominio que

reconoce definido headgroups lpidos. Esta y otras estrategias han producido evidencia de que coordinar los

lpidos de sealizacin, la focalizacin y la trata de eventos el curso de la generacin y maduracin del

fagosoma (8). Lpidos subyacen a la formacin de metaestable, de tamao nanomtrico microdominios dentro

de la membrana plasmtica (9), donde las plataformas de sealizacin supuestamente se renen para iniciar la

fagocitosis (10-12). En Adems, las especies de lpidos son necesarios tanto como sustratos y como activadores

de las enzimas responsables de la generacin de importantes segundos mensajeros (8). Por ltimo, headgroups

lpidos especficos reclutar protenas que poseen dominios de unin de lpidos y / o la curvatura conferir y la

carga a la superficie de la membrana, la promocin de electrosttica


2/9

atraccin y retencin de protenas. El objetivo de esta revisin es poner de relieve la importancia de los lpidos

como directores principales de protena de la focalizacin y el trfico de membrana, con fagosoma formacin y

maduracin como un paradigma.

Metabolismo de los lpidos durante la formacin del fagosoma y maduracin

Los lpidos son la clave para la fagocitosis normal. Sin embargo, en varios casos microorganismos patgenos o

cooptar o interrumpir el metabolismo de los lpidos para modular la maduracin del fagosoma, y tambin hay

casos en los que un metabolismo defectuoso de lpidos phagosomal puede resultar en la enfermedad. Para

facilitar la comprensin de las alteraciones clnicas asociadas con la formacin y maduracin del fagosoma,

comenzamos con una breve descripcin del metabolismo de los lpidos a lo largo del proceso de fagocitosis.

Esp ecies fo sfo ino stido s. Fosfatidilinositol (PI) constituye aproximadamente el 10% del total de lpidos en la

pared interna de la la membrana plasmtica (8) y por lo tanto un componente importante de la formacin

fagosoma. El anillo de inositol de PI pueden ser fosforilados en cualquiera de las tres posiciones (D-3, D-4 y D-5)

para producir monophosphoinositides que puede ser fosforilado al bis-y trisphosphorylated las especies.

Phosphoinositide la mayora, pero no todos, conocen especies han sido identificadas en la formacin y / o

maduracin fagosomas (8) y se discuten brevemente a continuacin.

PI-4 ,5-bisfosfato [PI (4,5) P2] (Figura 2A) es constitutivamente presente en la membrana plasmtica, lo que

representa aproximadamente el 2% de el prospecto interior (8). Se somete a una rpida acumulacin y

transitorios por encima de los niveles basales en el sitio de la participacin de las partculas y se propaga con losseudpodos que se extienden alrededor de la partcula (Figura 2B). La acumulacin transitoria de PI (4,5) P2 se

debe probablemente a la accin de tipo I, PI-4-fosfato [PI (4) P] 5-quinasa (PIP5KI) (13). Este enzima es

constitutivamente asociada a la membrana plasmtica y es por lo tanto, presente en la base del fagosoma

cuando el fagocticas objetivo involucra a sus receptores (13, 14). Aunque en un principio reposo, PIP5KI es

activado por Rho GTPasas de la familia y / o fosfatdico cido (PA), que se genera a nivel local en el momento de

la fagocitosis (15-17), lo que resulta en la acumulacin observada P2 PI (4,5). A medida que avanzan

seudpodos, PI (4,5) P2 desaparece de la base de el fagosoma formando (14), llegando a ser indetectable en el

sellado vacuola (Figura 2B). PI (4,5) P2 pueden ser eliminados, ya sea por la degradacin o por la fosforilacin

de la PI-3 ,4,5-trifosfato [PI (3,4,5) P3] (Figura 2A). La aparicin de la inositol-3 ,4,5-trifosfato (IP3) y diacilglicerol

(DAG) en los sitios de la fagocitosis implica PLC, en particular la isoforma (PLC), pero tambin podra

contribuir fosfatasas de PI (4,5) P2 hidrlisis. La degradacin de los PI (4,5) P2 por phosphoinositide 4 - y / o 5-

fosfatasas se ha informado durante la endocitosis (18), pero an no se ha documentado en la fagocitosis. Es de

destacar que la 5-fosfatasa synaptojanin 2 se asocia con Rac1 (19) y puede contribuir a la eliminacin de PI P2

(4,5) durante el cierre del fagosoma.

Es significativo que algunos de los PI (4,5) P2 escapa a la degradacin y se convierte es de PI (3,4,5) P3 en la

clase I PI3K. PI (3,4,5) P3 es fcilmente detectable en la Copa fagocticas poco despus de la participacin de

las partculas y restos presentes en la membrana phagosomal por aproximadamente 1 minuto despus sellado

(Figura 2B) (20). Dos molculas puede poner fin a la acumulacin de PI (3,4,5) P3: dominio SH2 que contiene

inositol 5-fosfatasa (SHIP, rbitros 21-23.), Que es reclutado para la copa fagocticas, y fosfatasa y tensina

homlogo (PTEN), una fosfatasa 3 '. La este ltimo no se acumula en los sitios de la fagocitosis, lo que sugiere

que esta enzima tiene un efecto ms global (24).

PI-3-fosfato [PI (3) P] (Figura 2) se encuentra normalmente en las primeras endosomas. En primer lugar es

detectable en el fagosoma dentro de 1-2 minutos de sellado y una duracin aproximada de 10 minutos (Figura2B) (20). Phagosomal PI (3) P se genera principalmente por la fosforilacin de PI de la PI3K de clase III, hVps34

(25). En consecuencia, la inyeccin de anticuerpos inhibidores especficos para Vps34 en las clulas fagocticas

se opone a PI (3) P acumulacin de fagosomas (20). El mecanismo de mediante el cual PI (3) P se elimina de la

maduracin del fagosoma sigue sin estar claro. Simplemente podra volver a PI a travs de la accin de 3-

fosfatasas de la familia miotubularina. Por otra parte, PI (3) P puede ser fosforilado al PI 3,5-bisfosfato [PI (3,5)

P2] (Figura 2A) por la quinasa FYVE phosphoinositide dedo que contienen (PIKfyve), el cual est contratado a

los sitios de PI (3) enriquecimiento de P por su dominio FYVE (Figura 2B) (26, 27).

Fosfatidi lserina. Fosfatidilserina (PS) (Figura 2) se enriquece en la membrana plasmtica, en concreto el folleto


3/9

interior, donde se constituye al menos el 15% de los lpidos (28). En contraste, poco PS es detectable en el

folleto exterior de las clulas sanas, en reposo (28). Este distribucin asimtrica se pierde durante la apoptosis, y

de la apariencia PS en la superficie exterior sirve para identificar las clulas destinadas a la fagocitosis y la

degradacin (29). Sin embargo, adems de la transmembrana luchando visto en la clula diana de apoptosis, la

externalizacin de PS tambin se ha sugerido que se produzca en la membrana de la fagocitosis celular (30). El

transportador ATP vinculante cassette 1 (ABC1) se pensado para mediar en la externalizacin de PS, y este

evento se puede un requisito esencial para algunas formas de la fagocitosis (30, 31). En la actualidad, poco se

sabe acerca de la distribucin PS, el metabolismo y funcionar durante el curso de la maduracin del fagosoma.

Bruto bioqumicos Los estudios sugieren que los niveles se mantienen relativamente sin cambios entre

fagosomas tempranos y tardos, en aproximadamente el 10% de la contenido total de fosfolpidos (32), pero la

disposicin transmembrana del PS no se conoce. Los roles potenciales de la PS en la maduracin del fagosoma

se examinan ms adelante con respecto a la carga de la superficie. PA. PA (Figura 2) representa el 1% -2% de

los lpidos celulares (28) y ahora es apreciado como un importante mensajero segundo implicado en la

supervivencia celular y la proliferacin, el trfico vesicular y del citoesqueleto reorganizacin (33). En clulas de

mamferos, PA puede ser generada por ya sea la fosfolipasa D-mediada (PLD-mediada) hidrlisis de

fosfatidilcolina (PC) o la fosforilacin de la DAG por DAGkinase (33). La va anterior podra ser un componente

importante de un circuito de lpidos de sealizacin en la que phagosomal PI (4,5) P2 PLD se activa para

producir PA, mientras que PA estimula tipo I PIP5KIs, rendimiento ms PI (4,5) P2 (34). Aspectos de la va delPLD han sido Estudi en los fagocitos (35, 36), pero hasta la fecha no existen definitiva mediciones del contenido

de PA de fagosomas y cuantitativos no la atribucin de su origen.

Colesterol . La naturaleza plana y rgida de colesterol (Figura 2A) permite que se asocie de forma preferente con

los esfingolpidos en microdominios de membrana. Estos membrana plasmtica "balsas" han ha implicado en

multitud de procesos celulares como la seal de el trfico de transduccin y de la membrana (revisado en ref. 9),

incluyendo la entrega de membrana para la copa de fagocitosis (37). Menos apreciado es la distribucin

diferencial de colesterol entre los diferentes compartimentos endoctica. Por ejemplo, los lisosomas tienen

relativamente poco colesterol, mientras que a finales endosomas son el colesterol ricos. La mayor parte del

colesterol a finales de los endosomas se encuentra en las vesculas internas que se han ganado a finales de

endosomes la alternativa rganos de la designacin multivesiculares (MVBs) (38). Por otra parte, varios

microdominios de finales de los endosomas, tanto en la limitacin y la las membranas de la vescula intraluminal,

recientemente se han descrito (39). Se diferencian en su composicin y propiedades fsicas, que podra tener

un impacto sobre las protenas y los lpidos de clasificacin. Es interesante para considerar si una red similar de

microdominios ricos es presentes en los fagosomas, y si influye en el colesterol fagosoma la motilidad y la

particin de protenas Rab, como se describe para endosomas (40). En este sentido, fagosomas maduracin

han sido encontr que el colesterol se acumulan poco a poco (Figura 2B), que se separa en microdominios

enriquecidos con flotillin-1, heterotrimeric Protenas G, y las subunidades de la ATPasa de tipo vacuolar (V-

ATPasa), la bomba de protones responsable de la acidificacin phagosomal (4, 32,

41, 42). Estas observaciones plantean la posibilidad de crudo tentadora que las plataformas de sealizacin y el

transporte de iones existen en fagosomas.

Protenas de reclutamiento a los lpidos phagosomal mediada por lpidos de unin de mdulos

Los lpidos se ha descrito anteriormente desempean mltiples funciones como determinantes de la formacin

de phagosomal y el destino. Los lpidos sirven estas funciones en parte, al influir en la curvatura de membrana ycontribuyendo principalmente a la carga de la superficie de la bicapa. Sin embargo, el funcin de la mejor

estudiada y probablemente la ms importante de los lpidos es la coordinacin de la contratacin y retencin de

los principales fagocticas protenas. Esto se logra principalmente por la interaccin selectiva entre los mdulos

de protenas especializadas y su objetivo lpidos.

Consideraciones estructurales y cinticas. Lpidos vinculante mdulos representan una clase de protenas

dominios o motivos que se unen reversiblemente los grupos polares de los lpidos especficos (Tabla 1). En

combinacin con espacial y temporalmente limitado metabolismo de los lpidos, como se describe por encima de

la fagocitosis, las protenas como objetivo mdulos discretos superficies de las membranas y permitir una


4/9

respuesta coordinada de sealizacin. Detalles estructurales relacionados con los lpidos vinculante dominios

han sido revisado recientemente (43, 44) y no son ms discutidos aqu. Una molcula de sealizacin gil debe

asociar rpidamente con su objetivo para iniciar una respuesta y debe disociarse igualmente con rapidez para

darlo por terminado. Para garantizar la especificidad adecuada con rapidez sobre la cintica / apagado, es ms

eficaz que mltiples, relativamente baja afinidad objetivos determinantes en lugar de una sola, una alta afinidad.

La avidez de tal interaccin es alta solamente cuando mltiples factores determinantes se ligan de forma

concomitante. En este contexto, los lpidos vinculante dominios funcionan a menudo en cooperacin con otros

objetivos dominios como parte de un sistema de deteccin de componentes mltiples capaz de a reconocer que

coincide objetivo membrana motivos (44, 45). Por continuamente en bicicleta entre los estados de lpidos los que

no, objetivo de lpidos dominios efectivamente muestra la concentracin de lpidos locales (43) y responder con

prontitud a los cambios en el metabolismo lipdico.

Esto podra ser particularmente importante en el caso de los fosfoinostidos, que son abundantes en la formacin

y / o maduracin fagosomas y tienen altas tasas de rotacin (46). Cmo lpidos individuales contribuyen a la

orientacin de protenas depende en su estructura y su abundancia relativa. Estas propiedades son mejor

ilustrado por la fosfoinostidos y su unin respectivos dominios. Debido a la gran abundancia de PI (4,5) P2, las

protenas que se unen a la selectividad puede tener comparativamente ms bajos y la afinidad (47). Por el

contrario, los dominios que se dirigen a poco 3-fosfoinostidos debe hacerlo con una mayor especificidad y

afinidad. Pleckstrin homologa (PH) dominios que se unen PI (3,4,5) P3 con un alto despliegue de afinidadmltiples residuos bsicos para participar de los tres grupos de fosfato en una hidrgeno fuerte red de vnculos

(48, 49). FYVE y homologa Phox (PX) los dominios, que reconocen la PI monofosforilada (3) P, utilizar

diferentes estrategias. En estos casos, el aumento de los resultados de afinidad de la interaccin simultnea

electrosttica con el 3-fosfato y la penetracin de la membrana de los residuos no polares (50, 51). En el caso

de algunos FYVE de dominio que contienen protenas, la dimerizacin aumenta la avidez de unin (52).

A pesar de su importancia, no hay consenso de unin a la estructura PA ha surgido hasta la fecha. Las

protenas conocidas que se unen a todos los presentes PA aminocidos bsicos en la superficie de los lpidos

que interactan, pero no tienen secuencia definitiva o la homologa estructural. La propensin a la PA para

formar enlaces de hidrgeno, junto con su carga negativa, se han propuesto como factores principales para la

toma de PA un sitio de acoplamiento favorecido para los residuos bsicos (53).

Lpidos de un in de m dulos en la fagoc itosis. Los lpidos desempean un papel esencial en fagocitosis:

reclutamiento, retencin y regulacin de la funcionalidad actividad de una gran cantidad de protenas (8). PI (4,5)

P2 es la clave para el citoesqueleto remodelacin durante la extensin de pseudpodos y atrapamiento de

partculas, la promocin de la nucleacin de actina novo (54, 55), la eliminacin de las protenas nivelacin de los

extremos de pas de los filamentos de actina (56), la activacin de filamento cortar las protenas, como gelsolina

(57), y la promocin de filamento entrecruzamiento (58). Muchas de las protenas actina-regulacin poseen

policatinico motivos (59) que son atrados electrostticamente a la PI (4,5) P2. Cabe destacar que, en

combinacin con GTP Cdc42, PI (4,5) P2 vinculante activa la protena del sndrome de Wiskott-Aldrich (WASP)

para inducir actina asamblea. Las mutaciones en el dominio de los lpidos vinculante de WASP prevenir

localizacin de membrana plasmtica y la reorganizacin del citoesqueleto (60). Adems, la PI (4,5) P2 pueden

ser reconocidos por stereospecifically PH, de 4,1 Ezrin-radixina-moesina (FERM), AP180 N-terminal de

homologa (Anth), y epsin N-terminal de homologa (Enth) dominios (Tabla 1). Ezrin, un prototipo de FERM de

dominio que contienen protena que se sabe actina de anclaje a las membranas, se ha detectado en fagosomas(61) y estuvo implicado en la modulacin de la maduracin (62). La identificacin de adicionales PI (4,5) P2

ligandos en los sitios de la fagocitosis est pendiente. PI (4,5) P2 se retiran rpidamente de fagosomas naciente,

que coincide con la actina desmontaje. En su estela, PI (3,4,5) P3 se acumula y sirve como un objetivo vinculante

para los dominios PH de protenas adaptadoras como el factor de crecimiento epidrmico, protena unida a dos

asociados carpeta protena 1 (GAB1) y GAB2, que son cruciales para el montaje de la plataforma de sealizacin

generado por los receptores de fagocitosis (63). Aunque su acumulacin es de corta duracin, PI (3,4,5) P3 sirve

como un objetivo importante de la seal. Que ayuda a reclutar a la familia WASP verprolin homloga protenas

(WAVE;. ref 64) y miosina X (65) para la formacin de fagosomas, contribuir a la asamblea de la maquinaria del


5/9

citoesqueleto que las unidades de extensin de pseudpodos y sellado (Figura 2B). PI (3,4,5) P3 tambin

promueve la contratacin de la copa de fagocitosis PLC a travs de su dominio PH (66). PLC estimula an

ms PI (4,5) P2 hidrlisis y al mismo tiempo la generacin de DAG. Limita a la membrana de la fagosoma

formando (Figura 2), sirve como un DAG de acoplamiento sitio para las protenas que poseen dominios C1, tales

como ERP, Ras- GRP, quinasas DAG, y, ms notablemente, la novela clsica y la PKC isoformas (67, 68), lo

que puede contribuir a la formacin del fagosoma y la maduracin y / o la respuesta inflamatoria (Figura 2B).

Fosfoinostidos tambin un papel decisivo en el despliegue de la arsenal antimicrobiano phagosomal. La NADPH

oxidasa responsable complejo para la generacin de superxido se rene en la membrana en una forma

dependiente en el dominio de su PX p47phox subunidad (69), que es soluble antes del inicio de la fagocitosis. La

PX dominio de p47phox tiene una afinidad preferencial por PI (3,4) P2 (43). PI (3) P, que aparece poco despus

de las juntas de fagosoma, sirve dos funciones principales en el curso de la maduracin. La primera implica la

asociacin con diversos efectores que reconocen su headgroup y son reclutados a fagosomas para coordinar

los eventos de fusin con fines de endosomes (1). EEA1 se acumula en los primeros fagosomas en parte por la

unin a PI (3) P a travs de su dominio FYVE (Figura 2B), y se cree que tanto el puente y el apoyo de la fusin

de Rab5- y Rab4 de soporte de las membranas (25). Factor de crecimiento de hepatocitos regulados

sustrato de la tirosina cinasa (horas) es similar anclado en principios phagosomal PI (3) P a travs de un dominio

FYVE (70). Se moviliza la multmeros endosomal clasificacin del complejo necesario para el transporte

(ESCRT), que impulsa la membrana interna en ciernes durante MVB formacin (71). Aunque la naturaleza de lamultivesiculares fagosoma no est bien establecida, existe evidencia de intraphagosomal vesculas (72). Horas

ha sido directamente implicado en la maduracin del fagosoma: su agotamiento conduce a una disminucin de

la LBPA y deja sin efecto la acidificacin luminal se ve en plena madurez fagosomas (70). PI (3) P tambin

ayuda a activar la NADPH oxidasa (73, 74). Oxidante generacin por NADPH oxidasa en fagosomas requiere la

subunidad p40 (P40phox), que es reclutado a la membrana phagosomal a travs de su IP (3) P dominio de

unin al PX (Figura 2B) (73, 74). Rac inicia y mantiene el ensamblaje del complejo oxidasa activa en la

membrana plasmtica, mientras que otros factores parecen ser necesarios para la funcin oxidasa en el

fagosoma, aparentemente a causa de RAC se desprende de la membrana de la fagosoma tras el sellado (75).

p40phox podran sustituir el RAC en el mantenimiento de la NADPH oxidasa activos en el fagosomas temprano.

Debido a que no se conocen selectiva, de alta afinidad de PI (3,5) P2- dominios de unin, que an no ha sido

posible visualizar este lpido en el transcurso de la maduracin del fagosoma. Por esta razn, la existencia de PI

(3,5) P2 en fagosomas, y mucho menos su funcin, sigue siendo especulativa. No obstante, algunos datos

indirectos proporcionan indicios de su localizacin probable y la funcin. El homlogo de la levadura de PIKfyve,

Fab1p, ha demostrado ser un regulador de la clasificacin vacuolar (76, 77). Adems, el trabajo en clulas de

mamferos se ha implicado PI (3,5) P2 en el mantenimiento de la integridad de endomembranas, la morfologa y

progresin (26, 78). Por extensin, PIKfyve y su producto PI (3,5) P2 se espera que contribuyan a la maduracin

del fagosoma. Un poco inhibidor caracterizado PIKfyve debe facilitar la evaluacin de la funcin de la enzima y

el producto de los lpidos en la fagocitosis (78). Adems de los fosfoinostidos y sus productos de degradacin,

otros lpidos, tambin ocupan un lugar destacado en el reclutamiento de protenas y la activacin de la

maduracin del fagosoma. PA es importante en este contexto, ya que contribuye a la asamblea y la activacin

de NADPH oxidasa al interactuar directamente con p47phox y es un potente activador de una serie de protenas

quinasas y de los lpidos, incluyendo la FGR, la tipo I PIP5KI, y la esfingosina 1-fosfato quinasa (79).

Curvatura como determinante de la contratacin de protenas para la membrana phagosomalEl trfico de membrana y la remodelacin de la superficie a menudo requieren de lpidos que sufren

deformaciones. Los cambios resultantes en la curvatura Actualmente se cree que contribuyen a la dinmica de

la membrana por la modulacin la composicin lipdica local, alterando la exposicin de los hidrofbicos restos,

y sirviendo como un ligando para los sensores de curvatura (44). PA es un ejemplo de la funcin de la curvatura

en la membrana de la modulacin la dinmica y el reclutamiento de protenas. PA tiene la distincin de

siendo el nico aninicos en forma de cono de lpidos (80), y en presencia de cationes bivalentes, se segrega en

PA-ricos dominios (81). Este combinacin de curvatura negativa (doblado alrededor de la bicapa las propiedades

de la headgroup lpidos) y promueve la separacin de fases fisin de membranas en sistemas modelo (82, 83) y


6/9

podra conducir similares los procesos de la fagocitosis. Por otra parte, la curvatura negativa inducidos en las

zonas de PA agregacin incrementa la exposicin de alquilo cadenas para el medio ambiente. Debido a la

interaccin con el medio acuoso es termodinmicamente desfavorables, alquilo la exposicin de la cadena

promueve interacciones hidrofbicas entre PA y las protenas. No es sorprendente que muchos PA-dominios de

unin contienen residuos hidrofbicos. De la nota, PA promueve el acoplamiento de la trata de personas rotenas

relacionadas, como el factor de ribosilacin del ADP (IRA), quinesina, y N-ethylmaleimide sensibles-factor (NSF)

(79). LBPA es un ejemplo de un cono invertido en forma de lpidos fusognica cuya capacidad para inducir la

curvatura de la membrana positivo (flexin de la lejos de la membrana lipdica headgroups) pueden modular la

membrana la dinmica y la funcin (84). En particular, este lpido tiene la intrnseca la capacidad para conducir

la deformacin de membrana y de la invaginacin presencia de un gradiente de pH similar a la generada por la

V-ATPasa entre el citosol y la luz de la tarde endosomes (84). De hecho, el tendencia de la LBPA para separar

e inducir la invaginacin se cree que subyacen a la formacin de vesculas internas dentro de endosomas

finales.

De manera ms general, la curvatura de la membrana en s es un factor determinante de la unin a membranas

de algunas protenas con un nico pltano como la forma. Por ejemplo, BAR (Bin, anfifisina, y RVS) dominios

dmeros y asumir una curva espiral de la bobina que se apoya en la estructura bicapa lipdica. Estos dominios se

cree que uno u otro sentido o estabilizar una superficie de la membrana curva (44). Curiosamente, los dominios

son a menudo BAR se encuentran en las proximidades de otros lpidos dominios de unin, tales como PH y PXdominios. En conjunto, estos sensores de lpidos pueden funcionar como una unidad de deteccin de la

coincidencia. Por ejemplo, la clasificacin nexina-1 (SNX1) est dirigido a la superficie muy curvadas endosomal

a travs de la actividades conjuntas de la PI (3) P-vinculante PX y BAR curvatura de deteccin dominios (45). Si

nexins clasificacin y deteccin de la coincidencia similares unidades operan en fagosomas queda por

demostrar.

Cargo como un factor determinante de la contratacin de protenas para la membrana phagosomal

Aproximadamente una quinta parte de la membrana plasmtica se compone de fosfolpidos aninicos, con la

mayora de los encontrados en la pared interna (Figura 3A). El carcter aninico de los lpidos confiere al interior

la superficie de un potencial electrosttico. Las implicaciones biofsicas de una superficie de membrana

negativos son mltiples y complejas (ver ref. 85 para los detalles tericos). En pocas palabras, que producen un

campo elctrico que atrae a las molculas catinicas, tales como los iones inorgnicos y pptidos catinicos,

dentro de aproximadamente 1 nm de la membrana (a distancia llamada la longitud de Debye). El potencial

electrosttico asociado con el campo elctrico que se llama el potencial de superficie y es distinto

del potencial de membrana ms familiar elctrica diferencia. Esta ltima es una tensin electrodiffusional

atribuibles a diferencias en la permeabilidad de la membrana de diversos iones inorgnicos.

Una protena de membrana puede percibir la suma de la transmembrana potencial y la diferencia en los

intercambios intracomunitarios y extracompartamental potenciales superficiales. Por el contrario, las protenas

perifricas experiencia slo las fuerzas electrostticas de la superficie potencial. Lpidos y protenas afectan

recprocamente en el Debye longitud. Pptidos catinicos que interactan con la membrana, tales como el

dominio catinica de la alanina-myristoylated ricos C-quinasa sustrato (MARCKS) de protena, puede atraer y

secuestro de fosfolpidos aninicos en grupos funcionales, la eliminacin del pptido de la membrana

comunicados de los lpidos para actuar en efectores, tales como otros lpidos dominios de unin (86).

Debido a su mayor sensibilidad a la atraccin electrosttica, los fosfolpidos polivalentes [como PI (4,5) P2], y nomonovalente lpidos, son los principales objetivos de secuestro por membraneadsorbed polibsicos pptidos

(87, 88). Por otro lado, la superficie negativa manifiestamente sirve como un dirigidos motivo de varias protenas

de sealizacin. Un dominio polibsicos solo, sin embargo, no es suficiente para localizar la mayora de las

protenas de la membrana. En consecuencia, el dominio polibsicos a menudo trabaja en conjunto

con una segunda membrana de metas de adorno, como miristoil o prenil fracciones o las cadenas laterales de

aminocidos hidrfobos (89). La interaccin electrosttica con la carga superficial provee a las clulas

con un interruptor binario electrosttica para apuntar a las protenas catinicas a la la membrana de una manera

regulada (90). Si la carga de la protena es alterado, su afinidad por la superficie negativo disminuye, lo que


7/9

podra haciendo que se desvinculen de la membrana. Una reduccin en la red cargo de una protena puede ser

provocada por la fosforilacin, o por su asociacin con una protena aninicos, tales como la calmodulina.

Una manera menos apreciadas para alternar el interruptor electrosttico es alterar la carga de la superficie a

travs de cambios en el metabolismo de los lpidos, tales como los experimentados por la membrana durante la

fagocitosis. Para una mejor entender cmo afecta el metabolismo de lpidos carga superficial, nuestro laboratorio

oratoria biosensores desarrollados genticamente codificados para cuantificar la superficie de carga en el

prospecto interior durante la fagocitosis de las clulas vivas (75). En las clulas en reposo, la mayora de los

sensores catinicos dirigidas exclusivamente a los folleto citoslica de la membrana plasmtica, destacando su

aninicos de la naturaleza. Sorprendentemente, la superficie de carga de la invaginacin phagosomal

membrana se encuentra a caer precipitadamente, mientras que el unengaged zonas de la membrana plasmtica

se mantuvo inalterada (Figura 3B). La alteracin de la carga se asoci con una, y es, probablemente,

atribuibles a la cada de la PI (4,5) P2 niveles descritos anteriormente (75). Varias preguntas se derivan de esta

observacin inicial. Qu es el destino de la carga superficial phagosomal a lo largo de la maduracin lpidos

va, y que contribuyen a la evolucin de la carga de el fagosoma? Son los fosfoinostidos polivalente de la

primaria determinantes de la carga de la superficie, como en el caso de la formacin del fagosoma, o son

especies monovalentes (como PS) responsable? La folleto citoslica de la va endoctica se encontr que era

negativa acusado, aunque menos que la membrana plasmtica (91). Curiosamente, esta negatividad fue

conferido a la gran fagosomas por PS y no por fosfoinostidos (91). Que moderadamente catinico protenas,tales como c-Src, Rac2 y Cdc42, localizado en las membranas rica en PS sugiere que la acumulacin de los

fosfolpidos aninicos desempea un papel directo en la seleccin de protenas (Figura 3B) (91).

Otros lpidos, sin duda debe contribuir a la adaptacin de phagosomal carga de la superficie, aunque la

confirmacin de espera el desarrollo de sondas adecuadas. La generacin de los aninicos PA a travs de

la hidrlisis de la PC sin carga y se espera muy abundantes para aumentar la densidad de carga negativa, al

igual que las especies raras inositide como PI (3) P y PI (3,5) P2. En la ltima etapa phagosomal, LBPA

aumentara su carga negativa a la superficie phagosomal, aunque su presencia en el folleto citoslico no se ha

verificado directamente. El estudio de la electrosttica en la superficie de la fagocitosis de regulacin es todava

en su infancia, sin embargo, varios ejemplos de modulacin de carga de superficie que afectan a la fagocitosis

ya han sido documentados. Separacin de membrana asociada a MARCKS durante la formacin del fagosoma

(Figura 3B) se ha demostrado (92), aunque su funcionamiento importancia no est clara (93). Potencialmente

ms relevantes son las efectos de la superficie potencial de las pequeas GTPasas, como Rac1, que tener

motivos policatinico en su regin hipervariable (Figura 3B). Activacin de las GTPasas como por factores de

intercambio de nucletidos requiere antes de la disociacin del PIB inhibidor de la disociacin (GDI). Hemos

sugiri que la carga superficial de las funciones de la membrana plasmtica como el escurridizo GDI-disociar los

factores (GDF), preferentemente atrapando la pequea fraccin de disociar espontneamente Rac1

PIB en la membrana plasmtica, en las inmediaciones de la FMAM (s) que son activados por los receptores de

fagocitosis (8). Por el contrario, activa Rac1 se espera que se disocian de la plasmalema cuando la carga de la

superficie disminuye en PI (4,5) P2 hidrlisis, y esto ha ha comprobado experimentalmente (75). Es de destacar

que constitutivamente activa mutantes de Rac1 tambin se pierden de fagosomas sellado con idnticos

cintica, lo que implica que la disociacin no es causado por la hidrlisis de GTP y por lo tanto no puede ser

atribuida a la terminacin del intercambio factor de actividad o de la activacin de GTPasas (75). Estos primeros

datos punto de la superficie de carga como un determinante importante de la protena objetivo y la disociacin alo largo del curso de la fagocitosis.

Ejemplos clnicos de defectos de lpidos phagosomal metabolismo y su subversin por patgenos

Interferencia bacteriana con el metabolismo lipdico phagosomal como estrategia de supervivencia. Debido a

que los lpidos son factores clave para la generacin de fagosoma y funcin microbicida, no es de extraar que

muchos agentes patgenos tienen formas de evolucin de cualquiera de cooptacin o la obstruccin de los

lpidos phagosomal metabolismo como estrategia de supervivencia (Tabla 2). Un ejemplo prototpico es

Salmonella enterica, que se inyecta en las clulas husped una phosphoinositide fosfatasa, Sigd (tambin

conocido como SopB). Esta enzima potente se degrada rpidamente PI (4,5) P2 en la membrana de la clula


8/9

husped de PI fosfato (PIP), con lo que subvierte la dinmica del citoesqueleto para facilitar entrada de la

bacteria y la maduracin de desvo de la vacuola invasin a un compartimiento nonlytic. Aunque acumulado en

las puntas exteriores de la invasin de volantes, PI (4,5) P2 se agota en la base de los volantes (94). El

agotamiento de la inositide coincide con, y se cree que contribuir a la disociacin de la actina de la base de

volante, donde la bacteria entra en la clula. Actina es necesario desmontar para el cierre de la vacuola y la

invasin de su progresin para convertirse en una infeccin bacteriana la supervivencia y el nicho de replicacin.

La desaparicin de PI (4,5) P2 y / o la aparicin de los productos generados por Sigd, PI-ms probable 5-fosfato

[PI (5) P], tambin juegan un papel clave en la direccin del trfico de membranas que culmina en la formacin

de la replicacin amplio vacuola, donde las bacterias estn protegidas de la sede bactericida factores (95). Sigd

tambin ha sido propuesta para producir PI (3) a travs de P desfosforilacin de PI (3,4,5) P3 (Figura 4) (96), lo

que influye en no slo la formacin de vacuolas, sino tambin su madurez. De manera similar, el agente causal

de la enfermedad del legionario, Legionella pneumophila, evita la va de degradacin phagosomal despus de

la entrada en los macrfagos, desviando la vacuola invasin de distancia de los lisosomas. El que contiene

Legionella-vacuola (LCV) fusibles en lugar de la va secretora benigna. Como en el caso de S. enterica,

fosfoinostidos son fundamentales para el proceso por el cual L. pneumophila redirige el trfico intracelular (95).

PI3K se ha implicado en LCV trata, as como en la replicacin bacteriana intravacuolar (97). Ms directamente,

el SIDC L. pneumophila protenas efectoras se une directamente al PI (4) P (98), que se acumula en los

vehculos comerciales ligeros. Mediante el anclaje a los vehculos comerciales ligeros a travs de IP (4) P, esteefector, junto con su paralog Sida, se cree que enlace con las protenas de la clula husped para comandar el

trfico de vesculas (95). Sin embargo, otro ejemplo de la participacin en el phosphoinositide patognesis de

las enfermedades infecciosas es proporcionado por Mycobacterium tuberculosis. M. tuberculosis es capaz de

invadir las clulas de forma activa, pero es internalizados por los macrfagos en lo que inicialmente es una

convencional fagosoma. Poco despus de la ingestin, la bacteria de desplegar un nmero de las armas que

les permitan detener el proceso de maduracin en una etapa temprana, lo que impide la progresin a

fagolisosomas ltica (99). Las bacterias generan un nicho intracelular favorable, en parte por la modulacin de la

adquisicin de PI (3) P de la vacuola (95). A limitar la produccin de este inositide, las bacterias secretan la

glicosilada PI analgico lipoarabinomannan, que inhibe la la activacin de Vps34 (100). En los conciertos, las

bacterias secretan cido fosfatasa EMPA, que desfosforila PI (3) P (101). La accin combinada de estos dos

efectores reducir el contenido vacuolar de PI (3) y P, de una manera que sigue siendo poco conocida, contribuir

a la detencin de la maduracin phagosomal en una fase temprana etapa y favorecer la supervivencia

intracelular de M. tuberculosis (Figura 4). Estas son slo algunas de las estrategias utilizadas por las bacterias

para sobrevivir intracelularmente, medios adicionales de focalizacin inositides de la clula husped por otros

agentes patgenos es probable que surjan con los estudios futuros. Paradigmas clnicos de la fagocitosis

defectuosa. Los errores congnitos de los lpidos metabolismo y / o modulacin de la seal durante la fagocitosis

proceso tambin se encuentran en el entorno clnico. Por ejemplo, mutaciones que afectan a la unin de la PI

(3,4) P2 en el dominio PX p47phox de impedir la generacin de especies reactivas de oxgeno por NADPH

oxidasa y puede resultar en la enfermedad granulomatosa crnica (102), una enfermedad asociada con la

recurrente y que amenazan la vida infecciones. Del mismo modo, las personas con sndrome de Wiskott-Aldrich

son inmunodeficientes y propensos a las enfermedades autoinmunes. En estos los pacientes de la protena

WASP inositide regulado es defectuoso. Porque WASP es un mediador clave de la formacin del fagosoma

(103), de Wiskott- Aldrich pacientes presentan deterioro de inmersin de las partculas opsonizadas ycomprometida la eliminacin de clulas apoptticas (revisado en ref. 104). El vnculo entre la defectuosa

liquidacin de clulas apoptticas y enfermedad autoinmune se desarrolla a continuacin.

Hereditaria de almacenamiento de lpidos trastornos, como la enfermedad de Gaucher, se puede poner en

peligro la competencia fagoctica y bactericida (105, 106). Gaucher Es un trastorno autosmico recesivo

glicolpidos de almacenamiento que resultados de la actividad insuficiente de lisosomal -glucocerebrosidasa,

la enzima responsable de la hidrlisis glucosilceramida. En la clnica, la enfermedad de Gaucher se presenta

como una multisistmica y heterogneo desorden, con hepatoesplenomegalia, anemia, trombocitopenia,

y dolor de huesos. Particularmente pertinentes a este debate, pacientes con enfermedad de Gaucher tienen un


9/9

mayor riesgo de enfermedades crnicas o infecciones fulminantes (105). Deterioro de los macrfagos y los

monocitos funcin probablemente contribuye a este aumento de la susceptibilidad. La suprimi la actividad de -

glucocerebrosidasa conduce a la acumulacin de los lpidos de glucosilceramida y otros en los lisosomas. El

resultado macrfagos cargados de lpidos, llamadas clulas de Gaucher, son caractersticos de la condicin.

Monocitos y macrfagos de pacientes con La enfermedad de Gaucher presentan disminucin de matar bacterias

y superxido generacin en comparacin con controles pareados (105, 106). Sorprendentemente, la capacidad

de las clulas de Gaucher para generar especies reactivas de oxgeno fue restaurado para controlar los niveles

de la terapia de reemplazo enzimtico (105). Glucosilceramida ha sido implicado en la regulacin de la

membrana transporte (107), y secundaria vas bioqumicas modulacin Metabolismo de la PC son conocidos

por ser alterado en los modelos de los macrfagos la enfermedad de Gaucher (108), sin embargo, los

mecanismos detallados por que la funcin fagocitaria se ve afectada sigue siendo difcil. La remocin de clulas

apoptticas por fagocitosis en los tejidos el desarrollo, la remodelacin y la homeostasis tiene un significado

particular en los contextos de resolucin de la inflamacin y la autoinmunidad. Los lpidos estn crticamente

involucradas en estos hechos. Como se describe anteriormente, la distribucin asimtrica de PS en la

membrana plasmtica se pierde durante la apoptosis, e involucra a los fosfolpidos externalizado PS receptores

de los macrfagos (109-111) para iniciar la depuracin de la clula. La ingestin de clulas apoptticas es a la

vez anti-inflamatorios y no inmunognicas. Adems de proteger a los tejidos vecinos de la exposicin a los

contenidos inflamatoria de las clulas que mueren, la absorcin de clulas apoptticas causas macrfagos asecretar antiinflamatorios citoquinas, como el TGF-1 e IL-10, mientras que la supresin de la la secrecin de

los mediadores proinflamatorias TNF- y IL-8 (29), que se producen normalmente en el compromiso con los

macrfagos patgenos. Cuando las clulas apoptticas no son eficientemente despejado, necrosis secundaria

puede producirse, dando lugar a la exposicin a antgenos propios y se rompe en la tolerancia a s mismo. Por

ejemplo, los ratones que carecan de la protena glbulo de grasa de leche FEAG factor 8 (MFGE8) de protena,

implicada en PS reconocimiento, muestran signos de autoinmunidad atribuibles a defectos en la remocin de

clulas apoptticas (29). En los seres humanos, las clulas apoptticas representan la fuerza impulsora detrs

de la respuesta autoinmune se ve en LES (112). Macrfagos de los pacientes con LES tienen un menor

capacidad de internalizar las clulas apoptticas (113), en la medida de lo que se correlaciona con progresin de

la enfermedad (114). Destaca el caso de lupus eritematoso sistmico la necesidad de borrar con eficacia las

clulas apoptticas por fagocitosis de evitar situaciones que puedan respuestas inflamatorias e inmunognica.

Observaciones finales

La fagocitosis es un arquetipo de un proceso complejo celular coreografa por el metabolismo lipdico. Al servir

como ligandos para lipidbinding dominios y la curvatura de la concesin y carga negativa a la membrana, lpidos

coordinar la distribucin espacial y temporal la redistribucin y la activacin de los efectores de la protena

mltiples. De esta manera, los lpidos juegan un papel fundamental en la generacin y transduccin de seales,

en la remodelacin del citoesqueleto, y en guiando los eventos de fusin y fisin que definen fagosoma

maduracin. Alteraciones en el metabolismo de los lpidos pueden tener graves consecuencias sobre la

fagocitosis, lo cual puede resultar en infecciosas, inflamatorios y trastornos autoinmunes.

pathogen destruction versus intracellular survival revidsado

Documents