Når en mikrobiel infektion opstår, har kroppen brug for at blive advaret om tilstedeværelsen af potentielle skadelige patogener. Dette sker ved hjælp af specialiserede receptorer, der er kendt som mønstergenkendelsesreceptorer (PPR’er), som overvejende udtrykkes på immunceller.
Disse receptorer genkender bevarede molekylære strukturer, der er kendt som patogen- eller skade-associerede molekylære mønstre (PAMP’er og DAMP’er), som findes i mikrober som f.eks. bakterier, vira, parasitter eller svampe. Disse motiver er normalt specifikke for mikroorganismen (dvs. de er ikke til stede i værten og betragtes derfor som “ikke-selv”). De er også afgørende for dens levedygtighed og er derfor mindre udsat for ændringer, som ellers ville gøre deres genkendelse af værten vanskeligere.
En af de bedst karakteriserede PAMP’er er lipopolysaccharid (LPS), en specifik komponent i gram – bakterier, som genkendes af Toll-like receptor TLR4.
Nedenfor er der nogle eksempler på PAMP’er (figur 1):
Glykaner
- Lipoglykaner som f.eks. lipopolysaccharid, en bestanddel af gram-bakteriernes ydre membran
- Peptidoglykaner som f.eks. bakterielt muramyldipeptid
- b-1,3-glucaner fra cellevæggen hos forskellige svampearter
Proteiner
- bakterieflagellin
Nukleinsyrer (RNA eller DNA)
Mikrobielle nukleinsyrer har normalt egenskaber, der af værten genkendes som ikke-selv-selv-skabende.
- Placering: Mikrobielle nukleinsyrer kan findes på bestemte steder, f.eks. i endosomer, hvor værtens nukleinsyrer normalt ikke er til stede. F.eks. kan TLR7 genkende viralt RNA i endosomer.
- Egenskaber: Mikrobielle nukleinsyrer har ofte en specifik struktur, længde eller modifikation, f.eks. bakterie-DNA, som indeholder umethylerede gentagelser af dinukleotid-CpG, eller viralt dobbeltstrenget (ds) eller enkeltstrenget (ss) RNA.
For at kunne opdage patogener som bakterier og vira er immunsystemet udstyret med receptorer kaldet mønstergenkendelsesreceptorer (PRRs), der er specialiseret i deres genkendelse. Disse receptorer er et centralt element i det medfødte immunsystem. De udtrykkes hovedsageligt af antigenpræsenterende celler som f.eks. dendritiske celler og makrofager, men de findes også i andre immunceller og ikke-immunkrævende celler.
PRR’erne er inddelt i fire familier:
- Toll-like receptors (TLR)
- Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors (NLR)
- C-type lectin receptors (CLR)
- RIG-1-like receptors (RLR)
Disse receptorer er strategisk lokaliseret i cellen. De findes på celleoverfladen for at genkende ekstracellulære patogener som f.eks. bakterier eller svampe, i endosomerne, hvor de registrerer intracellulære angribere som f.eks. virus, og endelig i cytoplasmaet.
Disse receptorer genkender bevarede molekylære strukturer af patogener. Disse motiver, der kaldes patogen- eller mikrobe-associerede molekylære mønstre (PAMP’er eller MAMP’er), er normalt specifikke for mikroorganismen og er afgørende for dens levedygtighed. PAMP’er, der hidtil er blevet identificeret, er proteiner (f.eks. bakteriel flagellin), nukleinsyrer (f.eks. viralt ssRNA) eller glykaner (f.eks. bakteriel lipopolysaccharid (LPS)).
De fire PRR-familier adskiller sig normalt fra hinanden i deres ligandgenkendelse, signaltransduktion og subcellulære lokalisering (figur). Ved aktivering inducerer de forskellige cellulære reaktioner, herunder transkription af flere gener, som i sidste ende vil resultere i eliminering af patogenet. De samarbejder også ofte med hinanden for at sikre, at responset er optimalt. Ud over deres rolle i den medfødte immunitet er nogle af disse receptorer (f.eks. NLR) også involveret i at opfange “faresignaler” som følge af forstyrrelser af normale cellulære processer.
