Involvemment of leucine rich repeats (LRR) domain containing proteins in molecular mechanisms of innate immunity of plants and animals

Abstract

Innate immunity is the first and in most organisms sole line of defence against pathogenic microorganisms. The activity of mechanisms of innate immunity starts with recognition of pathogenassociated molecular pattern (PAMP) by proteins that contain leucine rich repeats (LRR) domain. Plant proteins R contain TIR, NBD and LRR domains and recognize specifically fungal, bacterial or viral pathogens. After pathogen detection signal cascade is initiated that results in most cases with hypersensitive reaction in region of infection. In animals Toll-like receptors are best described PAMP-recognizing molecules to date. With its extracellular LRR domain they can bind pathogen-derived molecules but also molecules that are produced by host organism during infection. Such interaction leads to immunic reaction: production of chemokins, cytokines, regulators of transcription, translation and proteolytic processes or synthesis of secretional proteins including these belonging to complement system. NOD proteins are recently discovered mammalian intracellular PAMP receptors that resembles plant R proteins by its domain structure. They recognize components of bacterial cell wall and trigger inflammatory reaction by activation of nuclear factor (NF-kB). Mutations in NOD protein NOD2 has been found to be related to Crohn disease, early onset sarcoidosis, Blau syndrom and certain types of cancer.

Mechanizmy odporności nieswoistej są pierwszą, a u większości organizmów jedyną linią obrony przeciw patogennym drobnoustrojom. Działanie tych mechanizmów zaczyna się od rozpoznania charakterystycznego wzoru molekularnego związanego z patogenem (PAMP) przez białka zawierające powtórzenia bogate w leucynę (LRR). Ro linne białka R zbudowane są z domen TIR, NBD oraz LRR i specyficznie rozpoznają patogeny pochodzenia grzybowego, bakteryjnego, jak i wirusowego. Po rozpoznaniu obecności patogena zapoczątkowują one kaskadę sygnałową w większości przypadków prowadzącą do wywołania reakcji nadwrażliwości w rejonie infekcji. Najlepiej dotąd poznanymi zwierzęcymi białkami rozpoznającymi PAMP są receptory Toll-podobne. Podczas infekcji przy pomocy zewną- trzkomórkowej domeny LRR wiążą one cząsteczki patogena. Oddziaływania te prowadzą do wystąpienia reakcji immunologicznej: produkcji chemokin, cytokin, regulatorów transkrypcji, translacji i procesów proteolitycznych oraz białek sekrecyjnych, takich jak składniki układu dopełniacza. Białka z rodziny NOD to ostatnio odkryte wewnątrzkomórkowe receptory PAMP. Pod względem struktury przypominają one ro linne białka R . Ich funkcja polega na rozpoznawaniu składników bakteryjnych cian komórkowych i uruchamianiu reakcji zapalnych poprzez aktywację czynnika jądrowego NF-kB. Wykazano, że obecność mutacji w białku NOD2 ma związek z występowaniem choroby Leniowskiego- Crohna, młodzieńczej sarkoidozy, syndromu Blau a oraz pewnych typów nowotworów.