Pattern-recognition receptor

Unter dem Begriff pattern-recognition receptors (PRRs, übersetzt etwa "mustererkennende Rezeptoren") werden eine Vielzahl unterschiedlicher Proteine zusammengefasst, die Pathogene anhand von charakteristischen Mustern (siehe pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) erkennen und so wesentlich an der Einleitung einer Immunantwort beteiligt sind. Einige PRRs kommen frei löslich im Blut vor, die meisten sind jedoch an die Oberfläche von Immunzellen gebunden oder finden sich in deren Zellinneren. PRRs auf der Zelloberfläche können die Phagozytose von Pathogenen ermöglichen oder aktivierende Signale in die Zelle weiterleiten. Die Aktivierung der Immunzellen ist auch die Hauptfunktion aller intrazellulären PRRs. Immunzellen können auf diese Aktivierung auf vielfältige Weise reagieren, etwa durch Freisetzung von löslichen Verteidigungsmolekülen, durch Abtöten von infizierten Zellen oder durch eine verbesserte Fähigkeit zur Antigenpräsentation. Aufgrund struktureller Ähnlichkeiten werden die zellgebundenen PRRs in mehrere Rezeptorfamilien unterteilt.

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Lösliche PRRs

Ein gut untersuchter löslicher PRR ist das Mannose-bindende Lektin, welches an Zuckermoleküle bindet, wenn diese in einer bestimmten Anordnung auf der Oberfläche von Mikroorganismen vorkommen. Diese Bindung löst die Komplement-Kaskade aus, wodurch der Erreger letztendlich unschädlich gemacht wird.

Oberflächen-PRRs

Scavenger-Rezeptoren

Die Scavenger-Rezeptoren (scavenger [engl.] = Straßenfeger) ermöglichen Fresszellen die Phagozytose von Pathogenen. Insgesamt wurden mindestens neun unterschiedliche Rezeptoren nachgewiesen, die auf Grund von Strukturmerkmalen in unterschiedliche Klassen (SR-A, -B, -C usw.) aufgeteilt werden. SR-A1 kommt vor allem in Makrophagen vor und bindet an unterschiedlichste polyanionische Liganden, was u.a. die Aufnahme von Bakterien (sowohl Gram-positiv als auch –negativ) und toten Zellen ermöglicht. Die Bedeutung dieses Rezeptors wird dadurch unterstrichen, dass zumindest in Mäusen bei Abwesenheit von SR-A bestimmte Bakterien nicht mehr wirksam abgewehrt werden können.

C-Typ Lektin-Rezeptoren

Diese Rezeptoren sind ebenfalls an der Phagozytose von Pathogenen beteiligt. Die Bindung an unterschiedlichste Erreger wie Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten erfolgt über eine Calcium-abhängige Erkennung von typischen Zuckerverbindungen. Zu den ungefähr 10 verschiedenen Mitgliedern dieser Familie zählt auch der Mannose-Rezeptor der Makrophagen, der Erreger auf eine ähnliche Weise erkennt wie das Mannose-bindende Lektin.

Toll-like receptors (TLRs)

Siehe auch den Hauptartikel Toll-like receptor.

TLRs erkennen unterschiedlichste Bestandteile von Bakterien, Viren, Pilze und Protozoen und lösen eine starke Aktivierung der Immunzellen aus, u.a. über den Transkriptionsfaktor NF- κB. Alle 11 Mitglieder dieser Familie sind Bestandteile der Zellmembran, manche sind aber nicht auf der Zelloberfläche sondern befinden sich in intrazellulären Organellen.

Intrazelluläre PRRs

NOD-like receptors (NLRs)

Von den mehr als 23 Varianten im humanen Genom sind nur wenige gut untersucht. Diese erkennen Bakterien und rufen eine Aktivierung der Immunzellen durch Mobilisierung des Transkriptionsfaktors NF-kB und dem Interleukin-1-aktivierenden Enzym Caspase-1 hervor. Diese Rezeptorfamilie weist strukturelle Ähnlichkeiten mit einer Klasse von Abwehrstoffen in Pflanzen auf, den R-Proteinen.

RIG-I-ähnliche Proteine

Die drei bisher bekannten Mitglieder dieser Familie (darunter das namensgebende RIG-I) haben eine RNA-Helikase-Aktivität und sind an der Erkennung von Viren beteiligt. Sie lösen eine Aktivierung von Immunzellen durch die Transkriptionsfaktoren der IRF-Familie und NF-kB aus.

Literatur

• Charles A. Janeway, Paul Travers, Mark Walport: Immunobiology. B&T; 6. Auflage (2005) ISBN 0815341016
• L. Peiser et al.: Scavenger receptors in innate immunity. In: Curr.Opin.Immunol. Bd. 14, Nr. 1, 2002, S. 123-128. Abstract
• E. P. McGreal et al.: Ligand recognition by antigen-presenting cell C-type lectin receptors. In: Curr.Opin.Immunol. Bd. 17, Nr. 1, 2005, S. 18-24. Abstract
• E. M. Creagh et al.: TLRs, NLRs and RLRs: a trinity of pathogen sensors that co-operate in innate immunity. In: Trends Immunol. Bd. 27, Nr. 8, 2006, S. 352-357. Abstract
• F. Martinon et al.: NLRs join TLRs as innate sensors of pathogens. In: Trends Immunol. Bd. 26, Nr. 8, 2005, S. 447-454. Abstract
• E. Meylan et al.: Intracellular pattern recognition receptors in the host response. In: Nature. Bd. 442, Nr. 7098, 2006, S. 39-44. Abstract