Mikrobitartunnan yhteydessä elimistön on saatava varoitus mahdollisten haitallisten patogeenien läsnäolosta. Tämä tapahtuu erikoistuneiden reseptoreiden, niin sanottujen hahmontunnistusreseptoreiden (PPR) avulla, jotka ilmentyvät pääasiassa immuunisoluissa.
Nämä reseptorit tunnistavat konservoituneita molekyylirakenteita, joita kutsutaan patogeeni- tai vaurioassosioituneiksi molekyylimalleiksi (PAMP ja DAMP) ja joita esiintyy mikrobeissa, kuten bakteereissa, viruksissa, loisissa tai sienissä. Nämä motiivit ovat yleensä mikro-organismille spesifisiä (eli niitä ei esiinny isännässä ja siksi niitä pidetään ”ei-itsenäisinä”). Ne ovat myös välttämättömiä sen elinkelpoisuuden kannalta, joten ne ovat vähemmän alttiita muutoksille, jotka muutoin vaikeuttaisivat niiden tunnistamista isännän toimesta.
Yksi parhaiten luonnehdituista PAMP-molekyyleistä on lipopolysakkaridi (LPS), gram – bakteerien spesifinen komponentti, joka tunnistetaan Tollin kaltaisella reseptorilla (Toll-like receptor TLR4).
Alhaalla on joitakin esimerkkejä PAMP:ista (kuva 1):
Glykaanit
- Lipoglykaanit, kuten lipopolysakkaridi, gram- bakteerien ulkokalvon komponentti
- Peptidoglykaanit, kuten bakteerien muramyylidipeptidi
- b-1,3-glukaanit eri sienilajien soluseinästä
Proteiinit
- bakteerien flagelliini
Nukleiinihapot (RNA tai DNA)
Mikrobien nukleiinihapoilla on tavallisesti piirteitä, jotka isäntä tunnistaa ei-itselliseksi.
- Sijainti: Mikrobien nukleiinihappoja voi löytyä tietyistä paikoista, kuten endosomeista, joissa isännän nukleiinihappoja ei yleensä ole. Esimerkiksi TLR7 tunnistaa viruksen RNA:n endosomeissa.
- Ominaisuudet: Mikrobien nukleiinihapoilla on usein erityinen rakenne, pituus tai modifikaatio, kuten bakteeri-DNA:lla, joka sisältää metyloitumattomia kaksinukleotidi-CpG:n toistoja, tai viruksen kaksijuosteisella (ds) tai yksijuosteisella (ss) RNA:lla.
Bakteerien ja virusten kaltaisten taudinaiheuttajien havaitsemiseksi immuunijärjestelmällä on reseptoreita, joita kutsutaan hahmontunnistusreseptoreiksi (pattern recognition receptors, PRR) ja jotka ovat erikoistuneet niiden tunnistamiseen. Nämä reseptorit ovat synnynnäisen immuunijärjestelmän keskeinen osa. Niitä ilmentävät pääasiassa antigeenin esittelevät solut, kuten dendriittisolut ja makrofagit, mutta niitä esiintyy myös muissa immuunijärjestelmän soluissa ja muissa kuin immuunijärjestelmän soluissa.
PRR:t jaetaan neljään perheeseen:
- Tollin kaltaiset reseptorit (TLR)
- Nukleotidia sitovan oligomerisaatiodomeenin kaltaiset reseptorit (NLR)
- C-tyypin lektiinireseptorit (CLR)
- RIG-1:n kaltaiset reseptorit (RLR)
Nämä reseptorit ovat strategisesti lokalisoituneina soluun. Niitä on solun pinnalla tunnistamassa solunulkoisia patogeenejä, kuten bakteereja tai sieniä, endosomeissa, joissa ne aistivat solunsisäisiä tunkeutujia, kuten viruksia, ja lopuksi sytoplasmassa.
Nämä reseptorit tunnistavat patogeenien konservoituneita molekyylirakenteita. Nämä motiivit, joita kutsutaan patogeeni- tai mikrobi-assosioituneiksi molekyylimalleiksi (pathogen- tai microbe-associated molecular patterns, PAMP tai MAMP), ovat yleensä mikro-organismille spesifisiä ja välttämättömiä sen elinkelpoisuuden kannalta. Tähän mennessä tunnistettuja PAMP-molekyylejä ovat proteiinit (esim. bakteerien flagelliini), nukleiinihapot (esim. virusten ssRNA) tai glykaanit (esim. bakteerien lipopolysakkaridi (LPS)).
Neljä PRR-perhettä eroavat yleensä toisistaan ligandien tunnistamisen, signaalinsiirron ja solunsisäisen lokalisaation suhteen (kuva). Aktivoituessaan ne indusoivat erilaisia soluvasteita, mukaan lukien useiden geenien transkriptio, jotka lopulta johtavat patogeenin eliminointiin. Ne tekevät usein myös yhteistyötä keskenään varmistaakseen, että vaste on optimaalinen. Sen lisäksi, että osa näistä reseptoreista (esim. NLR) on mukana synnynnäisessä immuniteetissa, ne osallistuvat myös normaalien soluprosessien häiriöistä johtuvien ”vaarasignaalien” havaitsemiseen.
