Po zakażeniu drobnoustrojami, organizm musi zostać ostrzeżony o obecności potencjalnych szkodliwych patogenów. Jest to osiągane poprzez wyspecjalizowane receptory znane jako receptory rozpoznawania wzorców (PPR), które są głównie wyrażane na komórkach odpornościowych.
Te receptory rozpoznają konserwowane struktury molekularne znane jako wzorce molekularne związane z patogenami lub uszkodzeniami (PAMP i DAMP), które występują w mikrobach takich jak bakterie, wirusy, pasożyty lub grzyby. Motywy te są zazwyczaj specyficzne dla danego mikroorganizmu (tzn. nie występują u gospodarza i dlatego są uważane za „nie-swoje”). Są one również niezbędne dla jego żywotności, a zatem w mniejszym stopniu podlegają zmianom, które utrudniałyby ich rozpoznanie przez gospodarza.
Jednym z najlepiej scharakteryzowanych PAMP jest lipopolisacharyd (LPS), specyficzny składnik bakterii Gram -, który jest rozpoznawany przez receptor Toll-podobny TLR4.
Poniżej przedstawiono kilka przykładów PAMP (rysunek 1):
Glikany
- Lipoglikany, takie jak lipopolisacharyd, składnik błony zewnętrznej bakterii Gram-
- Peptydoglikany, takie jak bakteryjny dipeptyd muramylowy
- b-1,3-glukany ze ściany komórkowej różnych gatunków grzybów
Białka
- bakteryjna flagellina
Kwasy nukleinowe (RNA lub DNA)
Kwasy nukleinowe drobnoustrojów zwykle mają cechy, które są rozpoznawane przez gospodarza jako nieswoje.
- Lokalizacja: mikrobiologiczne kwasy nukleinowe mogą znajdować się w specyficznej lokalizacji, takiej jak endosomy, gdzie normalnie kwasy nukleinowe gospodarza nie są obecne. Na przykład, TLR7 rozpoznaje wirusowe RNA w endosomach.
- Właściwości: mikrobiologiczne kwasy nukleinowe mają często specyficzną strukturę, długość lub modyfikację, taką jak bakteryjne DNA, które zawiera niemetylowane powtórzenia dinukleotydu CpG lub wirusowe dwuniciowe (ds) lub jednoniciowe (ss) RNA.
W celu wykrycia patogenów takich jak bakterie i wirusy układ odpornościowy jest wyposażony w receptory zwane receptorami rozpoznawania wzorców (PRR), które są wyspecjalizowane w ich rozpoznawaniu. Receptory te są kluczowym elementem wrodzonego układu odpornościowego. Są one głównie wyrażane przez komórki prezentujące antygen, takie jak komórki dendrytyczne i makrofagi, ale występują również w innych komórkach odpornościowych i nieimmunologicznych.
PRRs są podzielone na cztery rodziny:
- Receptory podobne do tolu (TLR)
- Receptory podobne do domeny oligomeryzacji wiążącej nukleotydy (NLR)
- Receptory lektynowe typu C (CLR)
- Receptory podobne do RIG-1 (RLR)
Receptory te są strategicznie zlokalizowane w komórce. Są one obecne na powierzchni komórki, aby rozpoznać patogeny zewnątrzkomórkowe, takie jak bakterie lub grzyby, w endosomach, gdzie wyczuwają najeźdźców wewnątrzkomórkowych, takich jak wirusy i wreszcie w cytoplazmie.
Receptory te rozpoznają konserwowane struktury molekularne patogenów. Te motywy zwane wzorcami molekularnymi związanymi z patogenami lub mikrobami (PAMP lub MAMP) są zwykle specyficzne dla mikroorganizmu i niezbędne do jego przeżycia. Dotychczas zidentyfikowane PAMP to białka (np. bakteryjna flagelina), kwasy nukleinowe (np. wirusowy ssRNA) lub glikany (np. bakteryjny lipopolisacharyd (LPS)).
Cztery rodziny PRR zwykle różnią się pod względem rozpoznawania ligandu, transdukcji sygnału i lokalizacji subkomórkowej (rysunek). Po aktywacji indukują one różne odpowiedzi komórkowe, w tym transkrypcję kilku genów, które ostatecznie prowadzą do eliminacji patogenu. Często też współpracują ze sobą, aby zapewnić optymalną odpowiedź. Poza rolą w odporności wrodzonej, niektóre z tych receptorów (np. NLR) są również zaangażowane w wykrywanie sygnałów „zagrożenia” wynikających z zaburzeń normalnych procesów komórkowych.
.