Journal of Autoimmune Diseases, 2005; 2: 2-2 (más artículos en esta revista)

Localización de la región sobre la inmuno-peroxidasa tiroidea en la patología tiroidea autoinmune: una actualización

BioMed Central
Damien Bresson (damienbresson@yahoo.fr) [1], Sandra A Rebuffat (sandra.rebuffat @ ibph.pharma.univ-montp1.fr) [1], Sylvie Péraldi-Roux (sylvie.roux @ ibph.pharma.univ - Montp1.fr) [1]
[1] CNRS UMR 5160, Centre de Biotechnologie et Pharmacologie pour la Santé, Facultad de Farmacia, 15 avenue Charles Flahault, BP 14491, 34093 Montpellier Cedex 5, Francia
[2] La Jolla Instituto de Alergia e Inmunología, Departamento de Desarrollo de Inmunología-3, 10355 Science Center Drive, San Diego, CA 92121, EE.UU.

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Resumen

Estudios recientes en el campo de la patología tiroidea autoinmune han centrado en gran parte en el trazado de células B auto-epítopos reconocidos por los principales autoantigens para mejorar nuestra comprensión de cómo estas moléculas son vistos por el sistema inmunitario. Entre estos autoantigens que son blanco de autoanticuerpos durante el desarrollo de la patología tiroidea autoinmune, peroxidasa tiroidea es un gran jugador. De hecho, las altas cantidades de anti-peroxidasa tiroidea autoanticuerpos se encuentran en el suero de los pacientes que sufren de Enfermedad de Graves y la tiroiditis de Hashimoto, respectivamente hiper e hipotiroidismo. Desde anti-peroxidasa tiroidea autoanticuerpos patients'sera principalmente de reconocer una discontinua inmuno-peroxidasa tiroidea en la región y debido a la complejidad de la estructura tridimensional de la peroxidasa tiroidea, han sido numerosas las investigaciones necesarias para localizar de cerca este inmuno región. El objetivo de la presente revisión es resumir los conocimientos actuales acerca de la localización de la inmuno-región reconocida por humanos tiroidea autoanticuerpos específicos generados durante el desarrollo de la patología tiroidea autoinmune.

1. Introducción

Enfermedades de tiroides autoinmune (AITD) son uno de los más frecuentes de órganos específicos de las enfermedades autoinmunes que afectan a más del 3% de la población total en todo el mundo. El espectro clínico puede ser dividido en dos grandes subtipos, (i) la hiperfunción glandular caracterizado por la enfermedad de Graves-, y (ii) hipofunción glandular como la tiroiditis de Hashimoto. En ambas enfermedades, hay una ruptura de la tolerancia y la generación de una respuesta de la inmunoglobulina G dirigidos contra los receptores de tirotropina (predominantemente en la enfermedad de Graves-[1, 2]], tiroglobulina, y peroxidasa tiroidea (TPO). Autoanticuerpos (aAbs) contra la orden de protección temporal, un denominador común de AITD, están presentes en el 90% de tiroiditis de Hashimoto y el 75% de la enfermedad de Graves-de los pacientes sueros [3]. Desde aAbs anti-TPO están presentes en alta concentración en los pacientes sueros [4, 5], son los encargados de inestimable de la respuesta autoinmune de tiroides y, por tanto, ampliamente utilizada para el diagnóstico de tales patologías. In vitro e in vivo citotóxicas efectoras funciones también se han descrito Como complemento C3 activación [6 - 8] y anticuerpos dependientes de la citotoxicidad celular [9 - 12] que conduzca a la conservación y ampliación de la destrucción de células tiroideas en la enfermedad de Hashimoto. Además, anti-TPO aAbs tienden a desempeñar un papel más importante en la presentación a las células T TPO [5, 13, 14]. Para entender el papel de anti-TPO aAbs en la patogénesis de AITD y de arrojar nueva luz sobre la forma en que la molécula TPO es visto por el sistema inmune, el trazado de anti-TPO epítopos de células B ha sido el objetivo de varios estudios durante el Últimas décadas. Estos hallazgos permitido una mejor localización de la región de inmuno-discontinuo (IDR) con la descripción de varios aminoácidos que participan en esta estructura sumamente compleja. Todos juntos, estos datos podrían ser de gran interés para el diseño racional de los competidores (como péptidos) que se pueden utilizar en combinación con otras inmunoterapias como tratamiento sistémico de anticuerpos, antígenos específicos de la inmunización o la generación de otros antígenos específicos de células T reguladoras capaces de bloquear Por lo menos por un período de tiempo, un proceso autoinmune y pueden aportar sinergias a hypothyroiditis demora.

2. TPO: estructura y función

TPO es una membrana, glicosilada hemoprotein que desempeña un papel clave en la síntesis de hormonas tiroideas por la catalización de la yodación de la tiroglobulina y el acoplamiento de algunos de los residuos para generar iodotyrosyl las hormonas tiroideas T4 y T3. TPO Humanos (hTPO) es un aminoácido 933 del tipo I integrante de membrana apical de proteínas que contiene un gran dominio citoplásmico extra-orientado hacia el lumen folicular, un corto que abarca la membrana de la región, y un 61 aminoácidos cola citoplásmica. El extra-celular región consta de 848 aminoácidos y cinco sitios potenciales de glicosilación. Alineación homologías estructurales y estudios han demostrado que hTPO está formado por tres ámbitos: a mieloperoxidasa (MPO)-like, un complemento proteico de control (PCC)-al igual, y un factor de crecimiento epidérmico (EGF)-al igual que los dominios, desde la N - A la C-terminal de extremidades [15] (Figura 1]. El alto grado de homología entre el MOP y las moléculas de TPO ha permitido la predicción de la estructura secundaria y de dominio de la organización de los TPO [16], que se compone principalmente de alfa-estructura helicoidal con relativamente poco beta-hoja de estructuras. Más recientemente, la estructura de cada dominio ha sido aclarada en parte por el modelado tridimensional [17, 18]. La estructura tridimensional de TPO, sin embargo, sigue siendo desconocida, aunque de baja resolución cristales se han obtenido [19, 20]. TPO se sabe que existen múltiples especies y emigra en SDS PAGE análisis como poco espaciados doublet, que se deriva de proteólisis endógena [21, 22]. La multiplicidad de N-terminal truncado formas de TPO contribuye a la diversidad de la cadena del polipéptido, la flexibilidad y la bisagra para observar las regiones que se llegue a una forma inestable de los TPO, han hecho difícil obtener diffracting cristales de alta resolución en tres dimensiones para el análisis estructural. Probablemente, la única manera de resolver la estructura tridimensional de TPO será el de "congelar" la molécula estable en una conformación por cristalizar un complejo TPO / anti-TPO Fab. Esta estrategia sería también muy informativo para definir todos los residuos que participan en la interacción. Sin embargo, debido a la dificultad en la obtención de cristales de diffracting, otras estrategias, como la competencia entre los anti-TPO aAbs, sitio de mutagénesis dirigida o de la construcción de la quimera, se han utilizado para delimitar células B autoepitopes sobre la molécula TPO [17, 23] .

3. Autoanticuerpos anti-TPO y inmuno región

Anti-TPO aAbs son marcadores serológicos específicos para el diagnóstico de AITD. Anti-TPO aAbs son producidos por los linfocitos B, células T a través de un mecanismo dependiente. Desde varios años, es bien sabido que los anti-TPO aAbs reconocen epítopes conformacionales que son altamente dependientes de la estructura tridimensional de la molécula TPO [2]. Estos TPO aAbs se sabe que se limite a dos regiones inmuno-(IDR), que contiene diferentes pero adyacentes superficie epítopo. En 1989, Ruf y Carayon del grupo [24] fue pionero en la localización de dominios en hTPO antigénica. El uso de un panel de anticuerpos monoclonales (mAbs) con diferentes afinidades y epitopic especificidades de hTPO, estudiaron la distribución de los epítopes en la superficie de la molécula hTPO. Estos mAbs se encontraron para interactuar con cuatro campos (lo que se denomina A a la D), el nativo de TPO. Pero, en la competencia experimentos con sueros de los pacientes que sufren de AITD, sólo la unión de la mAbs interactuando con los dos grandes dominios antigénicos (llamado A y B) fue inhibida por muy anti-TPO aAbs de los pacientes de suero, lo que demuestra que estas dos regiones de forma La IDR en la hTPO.

Durante las dos últimas décadas, una explosión en el desarrollo de las bibliotecas combinatoria tecnologías permiten la producción de anti-TPO humanos mAb fragmento de varios fagos pantalla de anticuerpos bibliotecas construidas por el uso de tiroides infiltrante de células B de la Enfermedad de Graves o tiroiditis de Hashimoto pacientes. El uso de un panel de cuatro anti-TPO fragmentos de anticuerpos (Fabs), de nombre SP1-5, WR1-7, TR1-8 y TR1-9, Chazenbalk y compañeros de trabajo [25] mostró que estas cuatro humana recombinante Fabs inhibir más de 90 % De los anti-TPO aAbs presentes en los pacientes afectados por los sueros AITD. Así, se han llegado a la conclusión de que estas cuatro Fabs reconocen epítopos que delinean la IDR de hTPO. Curiosamente, el IDR se encontró que se compone de dos regiones superpuestas (nombre dominios A y B) que se describió anteriormente con el ratón mAbs (pero los dominios se describen con una nomenclatura invertida) [25 - 27]. Nuestro grupo también contribuyó a aumentar el número y la diversidad de los humanos monoclonales anti-TPO aAbs uso de la tecnología de pantalla de fagos. Cuarenta y cuatro humanos anti-TPO aAbs fueron seleccionados de un "en la celda" biblioteca y tres al azar combinatoria bibliotecas construidas de diferentes subconjuntos de células B extraídos de biopsias de tiroides, enfermedad de Graves-pacientes [28, 29]. Estos humana recombinante anti-TPO aAbs, imitando el repertorio humano, firmemente desplazar la unión de anti-TPO aAbs presente en los pacientes de suero (80% de inhibición) a hTPO, y fundamentalmente reconocer la IDR.

Competitivo de los experimentos entre humanos anti-TPO aAbs de los pacientes y de los sueros anti-TPO aAbs (Fabs humanos o de ratón mAbs), se utilizaron para extraer contornos de la IDR / A y IDR / B de la molécula TPO. Sin embargo estudios de la competencia no permiten la localización precisa de la IDR, así como la identificación de los aminoácidos involucrados en la interacción. En consecuencia, se investigaron otros enfoques con el objetivo de (i) la definición de la contribución de cada uno de los dominios (A y B), en el IDR, (ii) la determinación de residuos de los principales implicados en el IDR / A y IDR / B-humanos específicos anti-TPO AAbs epítopes, y (iii) la comprensión de la relación que pudiera existir entre ambos dominios.

4. Contribución de la OPG-CCP-y al igual que los dominios, como en el IDR

La OPG-como ha quedado claramente de dominio encontrado a contribuir en el plegamiento de la IDR (IDR / A y IDR / B). Es importante señalar que el dominio de una definida por el murino mAbs B corresponde a la definida por el dominio Fabs humanos, y viceversa. Puesto que hemos utilizado humanos anti-TPO aAb en nuestros experimentos al igual que McLachlan y Rapoport del grupo [30], utilizamos aquí la nomenclatura de la IDR / A y B definido por este grupo. Banga y Gardas los grupos optaron por producir un panel de policlonal anti-sueros por vacunar a los conejos con una serie de superposición o adyacentes péptido secuencias expuestas en la superficie de TPO (TPO basada en el modelo). Mediante el uso de un conejo antisuero contra el péptido P14 (aa 599-617), que encuentra el éxito IDR / A epítopo sobre hTPO en el plan maestro de operaciones-como el dominio. Es importante destacar que esta región está incluida en el fragmento de hTPO recombinante (aa 589-633), que fue previamente identificado como un factor determinante autoantigenic [31].

Entre el grupo de mAbs producido por Ruf y Carayon del grupo [24], sólo mAb 47 se une a ambos, desnaturalizado y nativos TPO. Este mAb reconoce un epitopo lineal primero ubicado entre los residuos de aminoácidos 713-721 [32] y, posteriormente, restringido a los residuos 713-717 [33]. Curiosamente, mAb 47 era la que compite fuertemente con IDR / B-humanos específicos anti-TPO aAbs así definir por primera vez un corto inmunorreactivas IDR / B específicos de la región [30, 37]. Además, las mutaciones entre las posiciones 713-717 específicamente afectado a la unión de los pacientes a los sueros hTPO, definitivamente lo que demuestra que en esta región-como MPO dominio participa en el IDR / B epítopo. En los últimos cinco años, otras tres regiones (210-225, 353-363, 549-563) [15, 33, 34], la estructuración del IDR / B han sido identificados en el plan maestro de operaciones-como la región (Figura 2A]. Finalmente mediante un quimérico molécula TPO y MPO entre moléculas, los 121 amino-terminal de los residuos de TPO fueron excluidos de la IDR [35].

Por otra parte, la participación de la CCP-como dominio en el IDR es más difícil de demostrar. En 1998, Estienne et al, [36] situado a conformacionales epitopo de células B en el C-terminal final de TPO cerca de la membrana de dominio de anclaje de la molécula (aminoácidos 742-848). Dado que la mayoría de los anti-TPO aAbs de Hashimoto de los pacientes sueros reconoció un polipéptido recombinante que abarca esta región, los autores pensaron que esta región fue parte de la IDR. Un año más tarde, utilizando reticulocitos lisado de células-traducción libre criterio de TPO, Grennan et al [37] observó que el truncamiento de la TPO de los 771 residuos de aminoácidos tuvo poco efecto en aAb reconocimiento en todos los pacientes de los sueros de prueba, lo que sugiere que el IDR reconocido Por aAbs humanos debe oscilar entre los residuos de aminoácidos 742 y 771. Esta observación está de acuerdo con los principios de estudio de Estienne et al, pero más tarde, Xiong et al [38], utilizando la celda libre de traducción, llegó a la conclusión de que la región de 742-771 no contiene el IDR. Estos datos contradictorios ponen de relieve la dificultad de determinar la contribución de la CCP-como dominio en el IDR, especialmente cuando el dominio CCP-como se expresa y estudiado fuera del contexto tridimensional de la hTPO (ejemplificado con la traducción experimentos in vitro) . Para superar esos problemas, y con el objetivo de localizar el IDR discontinua de la orden de protección temporal, que se han combinado dos los avances tecnológicos (i) la selección de mimotopes por la pantalla de selección de fagos péptidos bibliotecas en un IDR / B recombinante humana específica anti-TPO aAb (T13) aAbs imitación de los pacientes sueros, y (ii) la alineación de la secuencia seleccionada mimotopes en la secuencia primaria de hTPO [33]. Se identificaron cuatro regiones distintas distribuidas entre la OPG-CCP-y como dominios. Las secuencias de 353-363, 377-386 y 713-720, se encuentran en el plan maestro de operaciones-como el dominio mientras que el último, en posición 766-775, se encuentra en el CCP-como dominio. Más interesante, la mutación de la región 766-775 derogó la obligatoriedad de la anti-TPO aAbs de Hashimoto y la enfermedad de Graves-pacientes. En el contrario, la EGF-como dominio de la molécula TPO está claramente excluido de la IDR [39], así como la región de contacto entre los dos monómeros TPO durante el dimerisation de la molécula [35].

Todos juntos, estos datos señala (i) la participación de varias regiones en el plan maestro de operaciones-como el dominio y por lo menos una región (766-775) en el PCC-como dominio para el plegamiento de la IDR y (ii) que uno de los principales Región (599-617) pertenece a la IDR / A, y cinco regiones (210-225, 353-363, 549-563, 713-720, y 766-775) la estructura IDR / B. Esto pone de relieve la naturaleza discontinua, así como la complejidad de la IDR y proporciona nuevos conocimientos sobre la OPG-CCP-y al igual como dominios posicionamiento. Ahora es evidente que-al igual que el plan maestro de operaciones y CCP-al igual que los dominios tienen que ser cerrada en la estructura tridimensional de hTPO para formar una inmuno vinculante superficie reconocida por la mayoría de los anti-TPO aAbs, por lo tanto, una hipótesis que podría CPP - Como de dominio pueden ser capaces de veces en el MOP-como de dominio a fin de que la unión de un solo aAb simultáneamente a la OPG-CCP-y como dominios (Figura 2B] [33].

5. Aminoácidos estructuración del IDR

Para mejorar nuestro conocimiento del IDR y para entender cómo la orden de protección temporal es vista por el sistema inmune durante la patogénesis de AITD, también es importante para determinar los residuos de aminoácidos que participan en la epítopos reconocidos por humanos anti-TPO aAbs. Entre las principales regiones identificadas en el tiempo, contribuyendo aminoácidos han sido identificados. Recombinante expresando hTPO mutantes con solo sustituciones de aminoácidos, varios grupos participaron a la caracterización de los residuos de aminoácidos esenciales. [17, 34, 40, 41]. Aunque, los siete principales residuos (R225, Y772, y K713 a D717) que participan en el IDR / B específicos anti-TPO aAbs epítopo se identificaron, sólo un aminoácido de residuos (K627), ha sido claramente asignadas a la IDR / A-específicas Humanos anti-TPO aAb epítopo.

6. Posicionamiento de los respectivos IDR / A y IDR / B

Las dos principales discontinua IDR (conocido como IDR / A y IDR / B) se han estudiado durante varios años para determinar la orden de protección temporal de secuencias de aminoácidos que intervienen en la unión de humanos anti-TPO aAbs. Con el tiempo, un conjunto de pruebas que demuestran IDR / A y IDR / B, aunque diferentes, se superponen en parte [25, 27]. Así, a pesar de la creciente cantidad de información disponible para la delimitación de cada dominio (A y B) la formación de todo el IDR, no está claro si estos dominios (i) el formulario de dos agrupaciones reconocidas por cualquiera de IDR/A- o IDR/B- Humanos específicos anti-TPO aAbs o (ii) son estructuralmente similares (con la misma superficie sobre la molécula TPO). Utilizando todas las referencias anti-TPO Abs (recombinante humana Fabs, mAbs ratón y conejo policlonal anti-péptidos), con el mismo criterio, la relación entre el IDR / A y IDR / B dominios ha sido objeto de investigación [42]. Hemos demostrado que los humanos IDR / A y IDR / B específicos anti-TPO aAbs reconocer esencialmente la misma región en la superficie de hTPO. Sin embargo, el IDR / A-aAbs uso específico de la región 599-617 como punto de anclaje para su unión a hTPO mucho más fuerza (Figura 3].

Tales observaciones subrayar, una vez más, la elevada complejidad de la IDR de la molécula TPO. Se ha demostrado así que ahora el IDR se estira a lo largo de la OPG-CCP-y como dominios de hTPO. En consecuencia, algunas regiones, como la región 599-617, 713-720, 772-775 y parecen estar demasiado lejos, en el modelo tridimensional de hTPO, para componer un solo epítopo, aunque discontinua. Además, una rápida inspección de las tres dimensiones TPO modelo muestra que la región de 599-617 (el principal punto de anclaje para el IDR / A-aAbs específicos) se encuentra en el lado opuesto de la OPG-como de dominio con respecto a la superficie vinculante inmuno - Compuesto por tres auto-reactiva TPO secuencias de péptidos (353-363, 713-720 o 766-775) (Figura 2B]. Hasta ahora, la única estructura tridimensional de hTPO conocido es un modelo de ordenador y toda la estructura de hTPO podría ser más compacto que el modelo sugerido. Por lo tanto, una flexibilidad en la bisagra entre la región de MPO-, y EGF-CCP-como dominios daría lugar a la formación de una molécula más de cerca plegado [17, 33]. Además, la membrana TPO, en la superficie de thyrocytes así como células CHO, existe como dímero disulfuro vinculadas [43]. Así, la presencia de TPO dímero espacial podría favorecer una reunión de los exámenes a fondo reconocido por IDR / A y IDR / B específicos anti-TPO aAbs. Dado que, anti-TPO aAbs epítopos son, en gran medida se limita a una faceta de la molécula nativa [24, 25, 33] esto puede permitir la formación de un dímero de la otra parte, como ya modelado por homología con la estructura cristalina de la molécula OPG [15].

7. Observaciones finales

Muchos se han hecho esfuerzos para caracterizar con precisión las regiones, así como los residuos de aminoácidos que forman la IDR de hTPO. Esto podría conducir al diseño racional de la terapéutica péptidos capaces de modular la respuesta inmune o bloquear tales como la presentación antigénica. Por lo tanto, sería de gran interés para determinar in vivo, mediante el uso de modelos animales para AITD, si será posible influir en las enfermedades de curso (rapidez, la gravedad, etc ..) por el uso de estas peptídicos inmunomoduladores interactuar con la presentación antigénica De las células B de células T.

Sin embargo, una gran pregunta sigue siendo: ¿Cuál es el significado clínico de los anti-TPO aAbs que están presentes en los dos bien caracterizado AITD (Enfermedad de Graves y la tiroiditis de Hashimoto)? Si bien, existe un consenso general de que uno de los más importantes marcadores de autoinmunidad tiroidea es la producción de tales específicos de tiroides aAbs. Su papel en la patogénesis de AITD aún es motivo de controversia.

Varias líneas de las pruebas muestran que no hay diferencia en el epítopo reconocido por anti-TPO aAbs producidos durante Enfermedad de Graves, la tiroiditis de Hashimoto y Euthyroiditis [44 - 46], y es bien sabido que la difusión de epítopo fenómeno no ocurre en los pacientes Sufren de estas enfermedades, por lo menos para los epítopos de células B [5]. Dado que, los componentes de la IDR / A y IDR / B, de hTPO están bien caracterizados, sería interesante evaluar los estudios longitudinales, epitopic si el patrón de cada uno de los pacientes está cambiando (de una IDR / A para IDR / B patrón Por ejemplo, o viceversa) en el curso de las enfermedades o después del tratamiento.

Lista de las abreviaturas

Peroxidase tiroides; TPO, Autoantibody; aAb, Autoantigen; aAg, Immunodominant Región; IDR, de enfermedades autoinmunes del tiroides; AITD, Complemento de Control de Proteínas; CCP, Myeloperoxidase; MPO, Factor de Crecimiento Epidérmico, EGF.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Agradecimientos

Los autores gracias Dr I. Robbins para leer detenidamente el manuscrito. D. Bresson es un beneficiario de una beca postdoctoral de la Fundación de Investigación de Diabetes Juvenil. SA Rebuffat es financiado por la Ligue Nationale Contre le Cancer.