FUNGSI GANDA RESEPTOR LEKTIN-LIKE TIPE C DALAM SISTEM IMUN

Lektin tipe C terikat karbohidrat dan reseptor lectin-like berperan penting dalam sistem imun.

Keluarga besarnya dapat dibagi menjadi subtipe-subtipe sesuai dengan persamaan structural dan

perbedaan fungsinya. Selektin berperan penting dalam memediasi adhesi dan migrasi sel, dan

subfamili reseptor manose berperan khusus dalam mengikat dan mengambil pathogen. Kemajuan

terbaru menunjukkan bahwa beberapa reseptor lectin-like tipe II-C, seperti DC-SIGN, dapat

berfungsi sebagai reseptor adhesi dan sebagai reseptor pengenal pathogen fagositik, mirip

dengan reseptor Toll-like. Walaupun perbedaan utama dalam domain sitoplasmik dari reseptor-

reseptor ini dapat memprediksi fungsinya, penemuan terbaru menunjukkan perbedaan dalam

glikosilasi ligan dapat mengubah penggunaan reseptor lectin-like tipe C.

Pendahuluan

Sel sistem imun dilengkapi dengan banyak lektin dan reseptor lectin-like (LLR, protein terikat

karbohidrat) yang banyak di antaranya berperan penting sesuai dengan fungsinya. Selama dua

tahun yang lewat, pendekatan genomik untuk mendefiniskan leukosit dalam banyak terminologi

molekuler telah mengarah kepada identifikasi seri gen yang mengkode lektin atau reseptor lectin-

like. Banyak dari lektin ini adalah anggota keluarga lektin tipe C tergantung Ca2+ dan mengenal

ligannya melalui domain yang secara struktural berhubungan dengan pengenal karbohidrat

tergantung Ca2+ (CRD). Subset yang didefinisi dengan baik—selektin—secara primer berfungsi

sebagai reseptor adhesi sel yang memainkan peran penting dalam menampung leukosit.

Spesivisitas pengikatan molekul adhesi sel selektin berasal dari tempat ikatan yang luas dalam

CRD tunggal.

Sedangkan sel—sel yang berkontak melalui pengenalan ligan endogen adalah fungsi nyata dari

selektin dan reseptor NK lectin-like (tidak dibicarakan di sini), yang lain dispesialisasikan dalam

pengenalan pathogen dan oleh karena itu, menyusun molekul pengenal pola asal—keluarga

reseptor Toll-like (TLR)—yang dipikirkan dapat mengenal ligan asing selama fase awal dari

respon imun. Dalam pembahasan ini, kami akan membicarakan perbedaan antara TLR dan LLR

(lihat juga Box 1).

Pengenalan pathogen melalui kolektin terlarut, seperti protein serum terikat manose dan protein

surfaktan pulmoner, tetapi juga reseptor manose pada permukaan sel makrofag, dipengaruhi oleh

pengikatan residu monosakarida terminal karakteristik dari permukaan sel bakteri dan fungi.

Selektivitas yang luas dari tempat pengikatan monosakarida dan penyusunan geometrik dari

multipel CRD dalam lektin yang melekat dapat menjelaskan kemampuan mereka dalam

memediasi perbedaan antara self dan non-self.

Kami akan membicarakan beberapa cerita tentang LLR yang baru-baru ini ditemukan, yang

beberapa di antaranya diekspresikan oleh makrofag dan sel dendritik (DC) dan memainkan peran

penting sebagai reseptor adhesi sel dan sebagai reseptor pengal pathogen fagositik (PRR).

Akhirnya, kami akan membicarakan pentingnya glikosilasi ligan dengan respek terhadap

pengenalan oleh LLR.

Reseptor lectin-like tipe C dalam peningkatan leukosit

Selektin—sebuah famili yang terdiri dari 3 anggota (selektin E, L, dan P)—membentuk prototipe

LLR tipe C yang memediasi adhesi dan berada pada jaringan perifer. Kedua selektin E dan P

diekspresikan pada endothelium yang teraktivasi dan berperan utama dalam ekstravasasi limfosit

(gambar 1). Sialyl-Lewis X (sLeX) adalah predominan karbohidrat yang dikenal oleh selektin E

atau P. GlyCAM-1 (glycosylation-dependent cell adhesion molecule 1) dan CD34, diekspresikan

pada level rendah yang terdapat di endothelium, dapat mengikat selektin L. baru-baru ini, LOX-

1, yang diidentifikasi sebagai reseptor pemakan endothelial dengan dengan struktur LLR tipe C,

ditunjukkan dapat mendukung perputaran dan adhesi leukosit mononuklear dan platelet pada

endothelium. LOX-1 memainkan peran penting dalam ekstravasasi leukosit yang berdasarkan

pada stimuli inflamasi.

Mirip dengan di atas, reseptor manose makrofag (MMR) paralel dengan anggota famili selektin.

Melalui domain yang kaya sistein, MMR dapat mengikat makrofag lain dalam zona marginal

pada limpa, dan sel B pada pusat germinal. Ini dipikirkan dapat mengarahkan sel yang terhubung

MMR ke pusat germinal selama respon imun. Penemuan pada beberapa kelas karbohidrat yang

mengikat MMR menyebabkan terjadinya mekanisme regulasi fungsi dan peningkatan sel

terhubung MMR. Baru-baru ini, MMR diidentifikasi pada endothelium limfatik manusia yang

memediasi pengikatan limfosit melalui selektin L. Yang menariknya, MMr tidak terdapat pada

venula endothelial tinggi (HEV), mengindikasikan bahwa selektin L mengeksploitasi ligan untuk

memediasi pengikatan pada tempat masuk dan keluar limfosit dengan nodus limfe. Sel

endothelial mikrovaskuler dermal (DMEC) juga mengekspresika MMR dan berhubungan dengan

fungsi pemakan pada MMR, sehingga menyebabkan terjadinya fungsi ganda untuk LLR.

Bukti lain dari peranan lektin tipe C dalam peningkatan DC berasal dari observasi molekul

adhesi interseluler 2 (ICAM-2), diekspresi oleh endothelium yang menyokong penambatan dan

perputaran sel yang mengekspresi DC-SIGN. Interaksi DC-SGIN ICAM-2 meregulasi

transmigrasi DC yang diinduksi kemokin pada endothelium teraktivasi dan sisa pada in vitro,

mengindikasikan bahwa DC-SIGN—berdampingan dengan kapasitasnya dalam mengikat

pathogen seperti HIV-1—adalah sentral untuk peningkatan kapasitas DC yang tidak biasa ini.

Interaksi antigen-presenting-cell pada sel T

Proliferasi leukosit sesudah stimulasi antigenik selalu dihubungkan dengan sel yang membawa

antigen (APC)—pada kelompok sel T. Ada peningkatan bukti bahwa interaksi yang dimediasi

LLR tipe C berperan penting dalam proses ini.

Kami sebelumnya menunjukkan bahwa DC-SIGN, diekspresikan dalam jumlah tinggi pada DC,

mengikat ICAM-3 dan memediasi adhesi sementara DC dengan sel T. DC-SIGN awalnya

menyokong kontak antigen nonspesifik antara DC dan sel T, menyebabkan pengikatan dengan

reseptor T melalui stabilisasi DC pada zona kontak sel T.

Menariknya, dua reseptor lectin-like tipe C lainnya, dektin-1 dan lektin-1 yang berhubungan

dengan DC (DCAL-1), keduanya diekspresikan oleh makrofag dan DC, juga berikatan dengan

sel T. Fusi protein terlabel pada kedua protein mengikat permukaan sel T dan menyebabkan

proliferasi pada antibody anti-CD3. Ini menyatakan bahwa dektin-1 dan DCAL-1 pada DC

mengikat ligan seluler tidak terdefinisi atau karbohidrat pada sel T, sehingga mengantarkan

sinyal stimulasi sel T.

Ambilan antigen oleh reseptor lectin-like tipe C

Beberapa LLR tipe C juga berpartisipasi dalam mengenal dan mengambil pathogen. Sebaik

MMR klasik, yang diketahui beraksi sebagai reseptor endositik, DEC 205, BDCA-2 dan DC-

SIGN juga baru-baru ini menunjukkan mediasi dalam ambilan antigen. Sedangkan MMR

mengantar antigen pada endosom awal dan mendaur ulang permukaannya, DEC205, BDCA-2

dan DC-SIGN mengantar antigen ke endosom akhir atau lisosom, di mana mereka didegradasi.

Seperti juga pada tyrosine-based coated pit sequence-ambilan motif juga terdapat pada MMR

(YXXz atau FXXXXY, di mana X dapat berupa asam amino apa saja dan Z mendonasi asam

amino apa saja dengan rantai samping hidrofobik yang besar; tabel 1), domain sitoplasmik dari

DEC-205, BDCA-2, CLEC-1, dan DC-SIGN mengandung kelompok triasidik tambahan (EEE

atau DDD), penting untuk menarget vakuola proteolitik. Lebih lanjut, sebuah motif di-leusin

(tabel 1), terdapat dalam domain sitoplasmik dari Dc-SIGN, esensial untuk internalisasi.

Sel endothelial sinusoidal hati berhubungan dengan homolog DC-SIGN—merancang L-SIGN—

mempunyai spesivisitas ikatan ligan yang sama seperti DC-SIGN, tetapi tidak diekspresikan oleh

DC. Sinusoid hati dispesialisasikan pada pembuluh darah kapiler, dikarakteristik oleh adanya

makrofag di dalamnya yang melekat pada sel endothelial sinusoid hati (LSEC). Interaksi LSEC-

leukosit, yang mana mengekspresi molekul adhesi pada permukaan sel, tampaknya merupakan

mekanisme sentral dari surveilans imun perifer di dalam hati. MMR, dan sekarang juga L-SIGN,

diketahui diekspresikan oleh LSEC dan mungkin memediasi klirens dari banyak protein

antigenic potensial dari sirkulasi, dalam cara yang mirip dengan DC pada organ limfoid.

Reseptor lectin-like tipe C dan Toll-like adalah reseptor pengenal pathogen

Famili TLR adalah seri evolusioner yang terdapat banyak pada reseptor permukaan yang

mengenal pola molekuler berhubungan dengan pathogen (PAMP) terdapat pada permukaan sel

mikroorganisme (Box 1). Reseptor ini berganti peran sebagai PRR dan mengenal

lipopolisakarida bakterial, peptidoglikan, motif CpG tidak dimetilasi dari DNA bacterial atau

RNA double-stranded pada virus. Mereka juga berhubungan dengan famili reseptor Toll

Drosophila dan menyebabkan hubungan semu antara imunitas innate dan adaptif karena peran

mereka dalam aktivasi dan maturasi DC. Di dalam DC dan makrofag, sinyal melalui TLR

menginduksi pelepasan sitokin seperti interferon (IFN) dan IL-12 dan up-regulation dari molekul

tambahan untuk stimulasi sel T yang efisien.

Sedangkan TLR umumnya beraksi member sinyal pada DC, seperti yang telah dibicarakan di

atas, bukti-bukti terbaru menunjukkan bahwa LLR dapat beroperasi sebagai unsure pokok

pembentuk antigen yang kuat dan mengambil mekanisme makrofag. Seperti TLR, LLR

mengenal PAMP, tidak sama dengan TLR, tidak terdapat bukti bahwa LLR dapat membedakan

self dan non-self, yang dapat menjelaskan perbedaan mekanisme pengenalan PAMP dan proses

sinyal berikutnya oleh LLR.

Bukti yang mendukung bahwa LLR tidak berperan sebagai fagositik PRR, mereka juga mungkin

mensinergi atau mengantagonis sinyal TLR. Bagaimana mereka melakukannya masih belum

diketahui dengan jelas. Sebagai contoh, TLR-4 dan beberapa LLR mengikat fungi, dectin-1,

reseptor β-glukan, perlekatan mediator, dan mengambil fungi, mengeksploitasi immunoreceptor

tyrosine-based activation motif (ICAM). Walaupun β-glukan diekspresikan oleh banyak fungi,

strain pathogen hidup seperti Candida albicans berikatan erat dengan MMR dan DC-SIGN,

mengenali PAMP yang berbeda. Defisiensi TLR-4 pada tikus menunjukkan peningkatan infeksi

Candida albicans, kekurangan MMR menunjukkan bersihan protein serum yang jelek tetapi

tidak terkena infeksi Candida, dimungkinkan karena terjadi kekurangan LLR.

BDCA-2 lektin tipe C diekspresikan oleh DC plasmasitoid, sebuah subset DC yang muncul saat

infeksi virus, memproduksi IFN, menginduksi imunitas innate antiviral. Hubungan silang

BDCA-2 yang menggunakan antibodi menginduksi mobilisasi Ca2+, diparalel oleh fosforilasi

tirosin pada protein seluler. Selain itu, sekresi IFN yang diinduksi oleh berbagai stimuli, seperti

virus influenza dan DNA bakteri, dihambat oleh ligasi BDCA-2 yang terus-mennerus,

mengindikasikan bahwa lektin memodulasi sinyal TLR. Ligan alami dari BDCA-2 masih belum

teridentifikasi.

Mycobacteria juga dapat berinteraksi secara simultan dengan TLR dan lektin tipe C. ikatan

lipoprotein mycobacteria dengan TLR pada DC merangsang produksi IL-12, yang esensial untuk

respon imun inate yang mengeliminasi mycobacteria intraseluler.

Beberapa kelompok menunjukkan bahwa lipoarabinomannan termanosilasi yang berasal dari

mycobacterium berikatan dengan DC melalui MMR dan DC-SIGN dan menghambat produksi

IL-12 yang dimediasi TLR. Observasi ini menunjukkan bahwa ikatan komponen mycobacterium

yang simultan dengan MMR, DC-SIGN dan TLR dapat menjauhkan sistem imun dari respon

Th1 protektis yang mengarah pada respon Th2 tolerogenik, memfasilitasi larinya imun dari

mycobacteria, mendemonstrasikan keseimbangan kritik antara TLR dan sinyal LLR.

Spesivitas reseptor lectin-like tipe C sebagai akibat dari perbedaan pada glikosilasi ligan

Beberapa studi melaporkan pentingnya glikosilasi ligan LLR oleh transferase dan bagaimana

aktivitas transferase terinduksi inflamasi dapat memperngaruhi perilaku sel. Sebagai contoh, L-

selektin memediasi pergerakan limfosit pada HEV dalam organ limfoid sekunder melalui

interaksi dengan ligan HEV GlyCAM-1, CD34, dan podocalyxin. Ligan-ligan ini harus

disialisasi, fukosilasasi, dan sulfasasi untuk pengenalan optimal oleh L-selektin. Sebagian itu,

glikosiltranferase bertanggung jawab pada pembentukan struktur cabang dari glikan O pada

GlyCAM-1 dan CD 34.

Galaktose 6-sulfotranferase menunjukkan distribusi jaringan yang luas, tetapi N-asetil

glukosamin (GlcNAc) 6-sulfotransferase direstriksi pada HEV, sehingga berkontribusi pada

perbedaan tempat pelekatan. Selain itu, ekspresi endothelial sleX atau glikan sulfo-sLeX pada

venula postkapiler bisa tidak ada atau rendah kadarnya, sedangkan ekspresi yang kuat terlihat

pada jaringan yang mengalami inflamasi, dikarenakan adanya leukosit. Renkonen dkk

menunjukkan bahwa setiap organ membawa sendiri pola sleX atau glikan sulfo-sLeX, menyatakan

bahwa tiap organ memiliki kode glikan unik sendiri-sendiri yang bertanggung jawab pada

peningkatan leukosit selektif organ. Observasi mereka juga menegaskan efek mayor perbedaan

glikosilasi pada leukosit homing walaupun sedikit.

Lebih lanjut, leukosit dari defisiensi ligan-1 glikoprotein P-selektin (PSGL-1) pada tikus

menunjukkan kelainan pergerakan. Hampir mirip dengan itu, tikus yang kekurangan inti 2 β1-6-

N-glukosaminiltransferase (core2-/-) menunjukkan penurunan pergerakan leukosit, dikarenakan

beberapa kelainan pada ikatan P-selektin dengan PSGL-1. Ini tidak hanya menunjukkan GGSL-1

adalah ligan mayor E-/P-selektin tetapi glikosilasi yang tepat juga penting. Sitokin inflamasi,

seperti IL-2 dan IL-15 yang disekresi selama respon imun produktif, menginduksi aktivitas

transferase, menghasilkan perubahan pada glikosilasi PSGL-1, memperkuat konsep yang

menyatakan bahwa milieu sitokin berefek langsung pada limfosit homing.

Serupa dengan selektin, ikatan ligan pada grup lectin tipe C tipe II juga tergantung pada

perbedaan kecil dalam penyusunan residu karbohidrat dan cabang-cabangnya. Sebagai contoh,

MMR, tetapi tidak DC-SIGN, mengenal moieties manose tunggal di akhir, sedangkan DC-SIGN

mempunyai afinitas yang tinggi untuk residu manose yang lebih kompleks dalam susunan yang

spesifik. Sehingga, ketika lektin tipe C berbagi tempat CRD dan mengikat struktur yang

mengandung manose, struktur yang berlawanan berbeda cabang dan tempat karbohidratnya,

membentuk susunan unik dari profil pengenal karbohidrat pada DC. Proses ini diilustrasi pada

gambar 2, di mana bentuk yang berbeda dari grup darah antigen LeX menghasilkan ikatan yang

lengkap pada LLR tipe C yang berbeda. Domain yang kaya sistein pada MMR mengenali

oligosakarida bersulfat pada LeX; DC-SIGN mengenal bentuk yang tidak tersialilsasi pada LeX;

dan P- dan E-selektin mempunyai afinitas pada keduanya.

Multimerasi reseptor lectin-like tipe C

Beberapa LLR tipe C diperkirakan membentuk kompleks multimerik yang berisi dimer sampai

tetramer. Ini adalah satu cara yang mungkin untuk meningkatkan ikatan ligan yang berisikan

moieties gula repetitive. Alternatifnya, pembentukan yang mengkonfirmasi atau

mengelompokkan grup reseptor pada permukaan sel—terlihat sebagai integrin—dapat juga

berkontribusi pada ikatan ligan yang kuat. Homodimer P-selektin mempunyai karakteristik

fungsional yang unik dibandingkan dengan bentuk monomerik dan dimerisasi terjadi pada

reticulum endoplasmic dan kompartemen Golgi pada sel endothelial (EC). Lebih jauh, CRD DC-

SIGN ketika dikelompokkan dalam domain tetramer ekstraseluler, dapat berarti sebagai penguat

spesifik untuk unit repetitif multipel pada molekul host yang menjadi target oleh DC-SIGN dan

dapat juga menjelaskan interaksi antara reseptor-reseptor ini dengan protein amplop gp120 pada

HIV, yang berkontribusi terhadap infeksi virus. Kami menemukan DC-SIGN pada level

organisasi yang berbeda pada DC, tergantung status perkembangan mereka dari precursor

monosit; kami juga menemukan bahwa LLR bekerja multivalensi untuk menstabilisasi ikatan

ligan, mirip dengan molekul adhesi lainnya (Cambi dkk, tidak dipublikasikan).

Kesimpulan

Penemuan terbaru dari LLR multitude yang diekspresikan oleh sel pada sistem imun dan

identifikasi fungsi mereka, menunjukkan bahwa LLR umumnya mempunyai dua tujuan.

Pertama, mereka memediasi kontak sel-sel, antara leukosit mereka sendiri atau berinteraksi

dengan endothelium. Kedua, fungsi permukaan LLR sebagai PRR pada makrofag dan DC.

Dalam respek ini, LLR menyerupai TLR, walaupun mereka berbeda jelas pada fungsi sinyal,

yang sisanya dilepas dari ikatan. Keseimbangan antara sinyal dari LLR dan TLR terlihat kritis

pada tipe respon imun, menghasilkan eliminasi pathogen yang lengkap atau tidak.

Akibat dari perbedaan glikosilasi ligan LLR sampai sekarang tidak dapat dijelaskan. Mereka

berefek langsung pada spesivitas ikatan LLR, dan mempunyai akibat yang penting untuk

perkembangan, survival, migrasi, dan reaktivitas sel sistem imun. Kompleksitas yang

membingungkan dari ligan yang berasak dari banyak glikosiltransferase dan glikosidase—di

mana menambah atau mengurangi karbohidrat moieties, sikontrol oleh milieu seluler (contohnya

sitokin dan mediator inflamasi), yang dapat berbeda tidak hanya berbeda jaringannya tetapi juga

selama inflamasi dan perkembangan leukosit dan kapasitas mereka dalam mengikat

patogendapat berbeda pula.