マンノース受容体

マンノース受容体 （ C光沢of D ifferentiation 206、 CD206 ）は、主にマクロファージ、未成熟樹状細胞、および肝類洞内皮細胞の表面に存在するC型レクチンですが、ヒトの皮膚などの皮膚細胞の表面にも発現しています。線維芽細胞およびケラチノサイト。 Endo180（CD280）、M型PLA2R、およびDEC-205（CD205）を含むエンドサイトーシス受容体ファミリーの最初のメンバーです。

受容体は、一部の微生物の表面にあるタンパク質に結合したグリカンの末端マンノース、 N-アセチルグルコサミン、フコース残基を認識し、自然免疫系と適応免疫系の両方で役割を果たします。追加機能には、硫酸化糖タンパク質ホルモンおよび病理学的事象に応じて放出される糖タンパク質を含む、循環からの糖タンパク質のクリアランスが含まれます。マンノース受容体は、クラスリン依存的に細胞膜とエンドソーム区画の間で連続的にリサイクルされます。

構造

ドメイン組織

マンノース受容体は、細胞外N末端と細胞内C末端を持つI型膜貫通タンパク質です。最初に不活性な前駆体として合成されますが、ゴルジ体でタンパク質分解によりその活性型に切断されます。受容体の細胞外部分は、原形質膜に最も近い8つの連続したC型炭水化物認識ドメイン（CRD）で構成され、その後に単一のフィブロネクチンII型リピートドメインとN末端システインリッチドメインが続きます。細胞質尾部は、適切なシグナル伝達モチーフを欠いているため、単独でシグナル伝達を行うことができません。

N末端システインリッチドメイン

N末端システインリッチドメインはリシンB鎖と相同であり、硫酸化糖部分に結合し、ピラノース環の3位および4位で硫酸化されたN-アセチルガラクトサミンおよびガラクトース残基に対して特に高い親和性で結合します。

他のリガンドには、コンドロイチン硫酸AおよびB、ならびに硫酸化LewisxおよびLewisa構造が含まれる。マンノース受容体は、このドメインが機能するファミリーの唯一のメンバーです。

フィブロネクチンII型リピートドメイン

フィブロネクチンII型リピートドメインは、マンノース受容体ファミリーのすべてのメンバーの間で保存されています。コラーゲンI-IVはこの領域に高い親和性で結合しますが、コラーゲンVは弱くしか結合しません。このドメインを介して、マンノース受容体は、受容体のレクチン活性とは無関係に、マクロファージおよび肝臓類洞細胞のコラーゲンを内部化します。 N末端のシステインリッチドメインとともに、このドメインはマウスとヒトの間で最も高度に保存されています（92％）。

C型炭水化物認識ドメイン（CRD）

マンノース受容体の細胞外領域にある8つのタンデムCRDは、互いに30％の相同性しか共有していません。それらはそれぞれ、機能的なC型CRDに共通するCa2 +およびリガンド結合に必要なアミノ酸残基の少なくともいくつかを含んでいます。 CRD 4および5のみが糖結合に必要なすべての残基を含み、プロテアーゼ耐性のリガンド結合コアを形成します。最も一般的なリガンドは末端マンノース残基ですが、 N-アセチルグルコサミンとフコースも結合します。

CRD-4とその糖リガンド間の主な相互作用は、マンナン結合レクチン（MBL）の結合メカニズムと同様の方法で、糖結合部位の保存されたCa2 +への直接連結によるものです。ただし、糖結合の自由エネルギーの4分の1は、糖環の一方の面と結合部位の保存されたチロシン残基の側鎖との間に形成される疎水性スタッキング相互作用に関連付けられています。マンノース受容体とMBLの間のマンノース結合の類似性にもかかわらず、これらの違いは、マンノース受容体によるマンノース結合が他のC型レクチンのものとは別個に進化したことを示唆しています。

個々に、CRDはマンノースに弱い親和性でのみ結合します。高親和性バインディングは、複数のCRDのクラスタリングに起因すると考えられています。このクラスタリングにより、高マンノースN結合オリゴ糖などの多価分岐リガンドの結合が可能になります。

配座

マンノース受容体は、少なくとも2つの異なる構造コンフォメーションで存在できることが示唆されています。 C型CRDはそれぞれ、多くのプロリン残基を含む10〜20個のアミノ酸のリンカー領域によって分離されており、その環状側鎖はかなり硬く、N末端システインリッチドメインが遠くまで伸びる立体配座に有利です。可能な限り原形質膜から。

あるいは、隣接するCRD間の相互作用がそれらを互いに近接して保持し、受容体の細胞外領域を曲げ、N末端システインリッチドメインをCRDと密接に接触させます。これは、潜在的なリガンドとの相互作用を最大化するために、CRD 4および5を膜から最も遠くに配置します。 CRD 4および5によって示されるタンパク質分解に対する抵抗性は、2つのドメイン間の物理的相互作用が発生することを示唆しており、それによってこのU字型の立体構造の存在を支持しています。

これらの2つのコンフォメーション間の遷移は、エンドサイトーシス中にリガンドの選択性と放出を調節するpH依存的に発生すると考えられています。初期エンドソームのより低い、より酸性のpHは、リガンド放出の原因であると考えられています。

タンパク質分解処理

マンノース受容体の機能的で可溶性の形態は、細胞外環境で見られるメタロプロテアーゼによる膜結合形態のタンパク質分解性切断により生成されます。

可溶性タンパク質は、受容体の細胞外領域全体から成り、炎症部位からのマンノシル化タンパク質の輸送に関与している可能性があります。マクロファージからのマンノース受容体の脱落は、 カンジダ・アルビカンスやアスペルギルス・フミガーツスなどの真菌病原体の認識により増強されることが示されており、これは可溶性形態が真菌病原体認識に役割を果たす可能性があることを示唆しています。このように、膜結合型と可溶性マンノース受容体のバランスは、感染過程中の真菌病原体の標的化に影響を与える可能性があります。

グリコシル化

マンノース受容体は高度にグリコシル化されており、そのN結合型グリコシル化部位はマウスとヒトの間で高度に保存されており、この翻訳後修飾の重要な役割を示しています。マンノース受容体のN結合グリカン上のシアル酸残基の存在は、硫酸化糖タンパク質とマンノシル化糖タンパク質の両方の結合におけるその役割にとって重要です。シアリル化は、硫酸化糖タンパク質への結合に影響を与えることが知られている受容体の多量体化を調節します。末端シアル酸残基も、マンノシル化グリカンへの結合に必要であることが知られています。シアル酸が存在しないと、マンノシル化グリカンに結合して内在化する受容体の能力が低下しますが、原形質膜への局在化やエンドサイトーシス活性には影響しません。

関数

病原体の食作用

C. albicans 、 Pneumocystis carinii 、 Leishmania donovaniを含む多くの病原性微生物は、マンノース受容体のC型CRDによって認識される末端マンノース残基が表面にグリカンを示し、それによって非自己のマーカーとして作用します。認識されると、受容体は結合した病原体を内在化し、食作用性経路を介して分解のためにリソソームに輸送します。このように、マンノース受容体はパターン認識受容体として機能します。受容体の細胞質尾部における二芳香族FENTLY（Phe-Glu-Asn-Thr-Leu-Tyr）配列モチーフの存在は、クラスリンを介した内在化に不可欠です。これは、C末端テールを欠くマンノース受容体でトランスフェクトされたCos-1細胞がC. albicansおよびP. cariniiをエンドサイトーシスできないという証拠によって裏付けられています。

驚くべきことに、マンノース受容体ノックアウトマウスは感染に対する感受性の増加を示さず、これは受容体が食作用に必須ではないことを示唆しています。ただし、他のメカニズムが補償するため、その関与を拒否することはできません。例えば、ノックアウトマウスにP.カリニを感染させると、感染部位へのマクロファージの動員が増加しました。さらに、食細胞の表面に存在するDC-SIGN、SIGNR1、Endo180などの他の受容体は、マンノース受容体と同様のリガンド結合能を示すため、これらのタンパク質が存在しない場合、これらのタンパク質は食作用を補償および誘導する可能性が高い。

病原体の内在化を助けるマンノース受容体の能力は、 結核菌およびand 菌による感染を促進すると考えられています。これらの細菌はマクロファージに存在し増殖し、ファゴリソソームの形成を防ぎ、分解を防ぎます。したがって、マクロファージへの入り口を媒介することにより、マンノース受容体をブロックすると、これらの病原体が標的細胞に感染して増殖するのに役立ちます。

クラスリン媒介エンドサイトーシス

肝類洞内皮細胞上のマンノース受容体のCRD領域は、可溶性高分子から大きな粒子状物質までの多くの廃棄物を除去します。これらには、リソソーム酵素、コラーゲンα鎖、I型プロコラーゲンのC末端プロペプチド、および組織プラスミノーゲン活性化因子が含まれます。結合研究は、各肝臓類洞内皮細胞が20,000〜25,000のマンノース受容体の表面プールを発現することを示しています。肝類洞内皮細胞のマンノース受容体は、Ke（エンドサイトーシス速度定数）4.12分-1の急速にリサイクルする受容体であり、受容体-リガンド複合体の表面プールの半減期は10秒に相当します。

200 nmを超える粒子状物質の食作用にマンノース受容体を使用するマクロファージとは対照的に、肝臓類洞内皮細胞のマンノース受容体は、クラスリンを介した高分子およびナノ粒子のエンドサイトーシス200 nmを媒介します。

抗原提示

マンノース受容体は、適応免疫系の未熟な樹状細胞による抗原の取り込みと提示にも役割を果たす可能性があります。受容体に結合すると、マンノシル化抗原は細胞内のエンドサイトーシスコンパートメントに取り込まれ、主要組織適合遺伝子複合体（MHC）分子または他の関連抗原提示分子にロードされます。この間接的な例は、マイコバクテリア由来の糖脂質抗原リポアラビノマンナンの処理です。リポアラビノマンナン（LAM）は、CD1bとの複合体でT細胞に提示されますが、マンノース受容体に結合することもできます。代替リガンドであるマンナンの存在はLAM依存性T細胞増殖を阻害するため、受容体は細胞外LAMに結合し、それを内在化し、CD1bにロードされるエンドサイトーシス小胞に輸送することが示唆されています。

成熟樹状細胞とマクロファージは、マンノース受容体を異なる方法で抗原提示に使用します。切断された可溶性受容体は循環抗原に結合し、システインリッチドメインを介してリンパ系器官のエフェクター細胞に誘導し、適応免疫系を活性化します。

細胞内シグナル伝達

マンノース受容体の細胞質尾部にはシグナル伝達モチーフが含まれていませんが、受容体は炎症性および抗炎症性サイトカインの産生に不可欠であることが証明されており、病原体の食作用における受容体のより受動的な役割を示しています。これは、シグナル伝達カスケードを引き起こすために、マンノース受容体が他の細胞表面受容体によって支援されることを示唆しています。例えば、ヒトマンノース受容体およびヒトToll様受容体2 cDNAと同時トランスフェクトされたHEK 293細胞は、 P。カリニ感染に応答してIL-8を分泌できるが、どちらかの受容体のみでトランスフェクトされたものはそうではないことが示されています。 2つの受容体が細胞表面で複合体を形成し、病原体の攻撃を受けたときにシグナル伝達を促進する可能性があります。

炎症の解消

マンノース受容体の別の重要な役割は、炎症反応中に循環に放出される分子のレベルを調節することです。病理学的事象に応じて、リソソーム加水分解酵素、組織プラスミノーゲン活性化因子、好中球ミエロペルオキシダーゼなどの糖タンパク質が放出され、侵入微生物との戦いを助けます。脅威が収まると、これらの糖タンパク質は宿主組織に損傷を与える可能性があるため、循環レベルを厳密に制御する必要があります。

これらの糖タンパク質の表面に存在する高マンノースオリゴ糖は、マンノース受容体によって最終的に認識され、循環から除去されるため、一時的な性質を示すように作用します。マンノース受容体ノックアウトマウスはこれらのタンパク質を除去する能力が低く、血液中の多くのリソソーム加水分解酵素の濃度が増加しています。

この機能と一致して、マンノース受容体は炎症中は低レベルで、炎症の消散中は高レベルで発現し、適切な時期にのみ炎症剤が循環から除去されるようにします。

糖タンパク質ホルモンのクリアランス

マンノース受容体のN末端システインリッチドメインは、硫酸化糖タンパク質ホルモンの認識と循環からのクリアランスにおいて重要な役割を果たします。

排卵時に卵の放出を引き起こすルトロピンなどの糖タンパク質ホルモンは、受容体の脱感作を避けるために、受容体をパルスで刺激する必要があります。表面のグリカンは硫酸化N-アセチルガラクトサミン（GalNAc）で覆われているため、マンノース受容体のシステインに富むリシン相同性ドメインのリガンドになります。このタグは、放出、刺激、および循環からの除去のサイクルを保証します。

硫酸化GalNAcキャッピング構造を追加するのに必要な酵素を欠くノックアウトマウスは、ルトロピンの半減期が長くなるため、受容体の活性化とエストロゲンの産生が増加します。メスのノックアウトマウスは、野生型のマウスよりも早く性的成熟に達し、発情周期が長くなり、産卵数が増えます。したがって、硫酸化GalNAcタグは、特定の糖タンパク質ホルモンの血清濃度を調節する上で非常に重要です。

タイプ

人間は2種類のマンノース受容体を発現し、それぞれが独自の遺伝子によってコード化されています：

健康と病気の応用

マンノース受容体の選択的内在化特性は、健康および疾患における多くの潜在的な用途を示しています。重要な生物活性タンパク質のグリコシル化を高度にマンノシル化された状態に操作することにより、それらの血清レベルを厳密に制御し、マンノース受容体を発現する細胞を特異的に標的とすることができます。改善されたマクロファージ活性化および抗原提示の標的としてマンノース受容体を使用する可能性もあります。

MRC2 / Endo180は、その4番目のCタイプレクチンドメインを介してBasigin / CD147と相互作用して、分子上皮間葉移行抑制複合体を形成します。糖化による基底膜の剛性の増加はまた、Endo180依存性の前立腺上皮細胞の浸潤を引き起こす可能性があり、この生体力学的メカニズムは前立腺癌の生存率の低さと関連しています。 Endo180-CD147上皮間葉移行抑制因子複合体の安定化と浸潤細胞における非複合型Endo180のターゲティングは、癌の進行と転移の予防に治療的利益をもたらす可能性があることが示唆されています。