Cómo su interacción da forma a la inmunidad en infecciones y enfermedades autoinmunes

En una revisión reciente publicada en Inmunidad celular y molecularlos investigadores analizan las funciones reguladoras de los glicanos y las proteínas relacionadas con los glicanos (GBP) en la modulación de las respuestas inmunitarias, en particular en el contexto de la inflamación autoinmune y la infección crónica.

estancia: Redes de regulación inmunitaria coordinadas por glicanos y proteínas relacionadas con glicanos en autoinmunidad e infección. Crédito de la imagen: Kateryna Kon/Shutterstock.com

fondo

El sistema inmunológico protege al cuerpo de amenazas externas y anomalías internas. Cualquier trastorno puede provocar inflamación, trastornos autoinmunes o incluso malignidad. Los glicanos son componentes esenciales del sistema inmunitario, ya que interactúan con las GBP, como las lectinas, para crear interfaces que influyen en varios procesos inmunitarios, incluidas las infecciones y el cáncer.

La glicosilación de proteínas facilita la comunicación celular, particularmente dentro del sistema inmunológico. Por lo tanto, cualquier cambio en los glicanos celulares puede conducir a estados patológicos.

Los patógenos también usan glicanos para promover la infección, un mecanismo que se usa a menudo durante el desarrollo de vacunas. Los glicanos pueden dictarse a sí mismos y, por lo tanto, explicar algunas estrategias microbianas e interacciones autoinmunes. Sin embargo, se necesita más investigación para dilucidar cómo los glicanos y las GBP influyen en las respuestas inmunitarias para comprender su papel en la inflamación y la infección.

Glicosilación de proteínas

La glicosilación de proteínas, una modificación postraduccional crítica, dicta importantes funciones celulares en tejidos y organismos. Esta modificación está muy extendida, con anomalías que se encuentran en muchas enfermedades humanas.

El «glicoma» incluye una miríada de glicanos asociados con proteínas y lípidos. Estos glicanos impulsan procesos como el plegamiento de proteínas, la comunicación celular, el desarrollo y las interacciones esenciales en el sistema inmunitario.

GBP, incluidas las galectinas y las lectinas de inmunoglobulina que se unen al ácido siálico (siglecs), a menudo se considera el «código del azúcar» para la información biológica. Esencial para la biología y la medicina, la comprensión de la glicosilación de proteínas depende de la maquinaria celular en el retículo endoplásmico (RE) y los compartimentos de Golgi que contribuyen a la diversidad de glicanos.

Las glicoproteínas ligadas a N constituyen una gran parte de esta modificación y son esenciales para la homeostasis celular. En términos comparativos, las glicoproteínas ligadas a O, incluida la miosina, contribuyen a las diversas funciones relacionadas con la glicosilación.

Los glicanos desempeñan funciones estructurales, metabólicas e informativas, ya que influyen en muchos procesos que van desde la enfermedad hasta la inmunidad. Está claro que las modificaciones de glicanos influyen significativamente en los mecanismos de la enfermedad y, como resultado, pueden servir como biomarcadores en escenarios clínicos.

Sincronizando la tolerancia inmune: glicanos y GBP

Pound puede interpretar los glicanos en la superficie de las células inmunitarias, que posteriormente desencadenan respuestas inmunitarias críticas, como la identificación de «lo propio» de lo «no propio». Los glicanos y la libra esterlina forman interacciones multifacéticas, actuando como reguladores fundamentales de la tolerancia inmunológica. Dentro de este sistema, GBP define específicamente estructuras específicas de glicanos, que influyen en funciones como el reconocimiento de patógenos y la activación de células inmunitarias.

Tres familias de lectinas, incluida la lectina de tipo C, galectina y siglic, desempeñan funciones críticas en la regulación inmunitaria.

Las lectinas de tipo C reconocen principalmente polisacáridos específicos para controlar tanto la inmunidad innata como la adaptativa. La galectina, que está ampliamente presente en las células inmunitarias, interactúa con estructuras de azúcar específicas en las superficies celulares, lo que afecta varias funciones que van desde la endocitosis celular hasta la señalización. Estas proteínas pueden regular las respuestas antiinflamatorias y antiinflamatorias.

En términos comparativos, los siglecs interactúan con los glicanos que contienen ácido siálico, que están involucrados en la fagocitosis y en las interacciones patógenas.

Glicanos y GBP en infección

En las interacciones patógeno-huésped, ocurren muchas interacciones celulares y moleculares, muchas de las cuales involucran glicanos y GBP. Por ejemplo, en las reacciones inmunitarias mediadas por anticuerpos, la relación entre los glicanos y las GBP es esencial, y la unión de los glicanos a los anticuerpos determina las respuestas proinflamatorias o antiinflamatorias.

Los glicanos microbianos, que son distintos de los epítopos patógenos como las proteínas y el ácido ribonucleico (ADN), son vitales en la diferenciación entre autofecundación y no autofecundación. La dinámica entre el glioma patógeno y la GBP derivada del huésped no se comprende por completo; Sin embargo, el sistema inmunitario del huésped utiliza diferentes GBP para identificar patógenos, que influyen tanto en la respuesta inmunitaria innata como en la adaptativa.

Las células eucariotas, como los hongos, poseen la maquinaria de ER y Golgi para la glicosilación, en la que el N-glicoma es similar a las células de mamíferos. Los genes del hospedador, incluida la molécula de adhesión 3 específica de célula específica de célula no integrina (DC-SIGN) y Dectin-1, reconocen estructuras de glicano específicas en hongos. Por ejemplo, durante el reconocimiento de glicanos Candida albicans La infección afecta las respuestas de DC humanas.

Los virus aprovechan las enzimas del huésped para la glicosilación mediante la producción de glicanos similares a los que se encuentran en las células infectadas. Este tipo de glicosilación afecta la capacidad del sistema inmunitario para reconocer virus, así como la capacidad del virus para infectar y evadir la inmunidad. El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus-2 (SARS-CoV-2), el agente causante de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), exhibe estructuras de glucano que son importantes para la interacción celular.

Las bacterias también exhiben mecanismos de glicosilación y unión de nitrógeno. Tuberculosis micobacteriana (Mtb) tienen glicanos fundamentales para la infección, ya que dictan la internalización, la colonización y la infección adicional.

La galectina también interactúa con los glicanos de la superficie bacteriana, lo que afecta la motilidad bacteriana y las respuestas inmunitarias. Estos resultados demuestran que una red compleja de glicanos y GBP media varios aspectos de la infección.

Glicanos y GBP en inflamación crónica y enfermedades autoinmunes

En la progresión de tejido sano a tejido inflamado, se observan cambios en la glicosilación celular. La inflamación y las enfermedades autoinmunes conducen a cambios significativos en los patrones de glicosilación celular, como la disminución de la expresión de la enzima N-acetilglucosaminiltransferasa V (MGAT5).

La enfermedad inflamatoria intestinal (EII), una afección gastrointestinal grave, a menudo se acompaña de anomalías en la glicosilación. Por ejemplo, los ratones sin N-glucanos ramificados en β1,6 tienen más probabilidades de desarrollar colitis aguda. Sin embargo, el tratamiento con norte– La acetilglucosamina (GlcNAc) reduce la gravedad de esta afección.

La glicosilación también afecta la actividad de GBP, incluida la galectina. Por ejemplo, la interrupción de la señalización de galectina-1 en pacientes con EII tiene implicaciones significativas para la inmunidad intestinal.

Durante la fase de resolución de la inflamación autoinmune, los glicanos desempeñan un papel en la restauración de la homeostasis de las células inmunitarias. Estas interacciones complejas reflejan el importante papel de la glicosilación en la inflamación y los trastornos autoinmunes.

conclusiones

En la era posgenómica, el estudio de los glicomas ha revelado vías inmunitarias esenciales, profundizando así nuestra comprensión de la inmunidad innata y adaptativa. Los glicanos y GBP, como galectinas y siglecs, son clave para estos procesos, ya que modulan los puntos de control inmunológico y las funciones de las células T, mientras que diferentes patógenos usan glicanos para las interacciones con el huésped.

Las células huésped reflejan estas estructuras de glicanos, ya sea amplificando la inmunidad o ayudando a resolver la enfermedad. Sterling decodifica estas interacciones; Sin embargo, se necesita más investigación para comprender mejor el concepto de glicoinmunología y, en última instancia, aprovechar esta información para desarrollos terapéuticos en afecciones que van desde infecciones hasta cánceres.