Proteínas de
Reconocimiento de
Patógenos Infecciosos:
Proteínas de Reconocimiento de
Peptidoglican
Pablo Aguilar
Maria Jose Acuña
Maria Gabriela Alvarado
Proteínas de reconocimiento de peptidoglican
• Presente en moluscos,
insectos, equinodermos y
vertebrados
• Proteínas transmembrana
con al menos un grupo
carboxi-terminal de
dominio PGRP
(Peptidoglican Recognition
Proteins)en el extremo
externo (hacia la matriz
extracelular
Respuesta Inmune
Reconocimiento y defensa
contra:
•Microorganismos
•Virus
•Sustancias potencialmente
perjudiciales para el organismo
Inmunidad
Innata
Humoral
•Sistemas de
complemento
Celular
•Macrofagos
•Granulocitos
•Celulas NK
Adquirida
Humoral
•Anticuerpos
Celular
•Linfocitos
•Celulas
dendriticas
Inmunidad Innata

Sistema más antiguo y común en el reino animal

Detecta microbios a través de un juego limitado de
receptores codificados por lineaje germinal y el
sistema no mantiene record (no tiene memoria) de
los microbios que ya han pasado por el sistema

Barreras propias del cuerpo que no permiten la
entrada de materiales nocivos al cuerpo.

Primera línea de defensa de la respuesta inmune.

La piel, el ácido estomacal, la mucosa, el reflejo de
la tos, enzimas en las lágrimas y las grasas de la
piel.
-El peptidoglican se encuentra en la
membranas de bacterias y actúan también
como una barrera de inmunodeficiencia
innata.
- En la inmunidad innata de los animales
hay procesos de reconocimiento para el
peptidoglican de las bacterias
Reconocimiento de peptidoglican
en el sistema inmune innato
Composición de las
membranas de las bacterias
-Las paredes celulares de las bacterias y las
cianobacterias (eubacterias) son rígidas y están
compuestas por una red de polisacáridos llamada
peptidoglicán.
-La cantidad de peptidoglican presente en las paredes
celulares de las bacterias varía de acuerdo a la especie
y es una de las bases para la clasificación de las
bacterias.
- Al realizar una tinción en ellas basada en una solución
de cristal violeta se pueden identificar las bacterias:
Gram Positivas
Gram Negativas.
-La tinción diferencial de Gram se utiliza para
distinguir cantidad de peptidoglican sobre la
membrana plasmática de las bacterias
-El método se basa en teñir el peptidoglican con
violeta cristal y un mordiente (Yodo) por el que el
peptidoglican tienen mucha afinidad y luego lavar con
alcohol.
Gram positivas
Gram negativas
Gram positivas
-Las bacterias Gram+ se tiñen de
violeta.
-Poseen una gran cantidad de
peptidoglican sobre la membrana
plasmática.
-Los receptores de peptidoglican
generalmente actúan sobre estas
bacterias
Gram
negativas
-Bacterias que tienen una capa muy delgada de
peptidoglican entre la membrana plasmática y una capa
externa de lipopolisacáridos.
-Los lipopolisacaridos son los que generalmente producen
infecciones.
-Las bacterias Gram – se tiñe con safranina y se tornan color
rosado.
Peptidoglican
• Polímero de carbohidratos y amino ácidos
(PEPTIDOS)
• Forma una capa homogénea en la parte externa
de la pared celular bacteriana
• Capa más gruesa en bacterias Gram-positivas
• Protección, estructura, sostén, fisión binaria
• Cadenas lineares
alternando dos azúcares:
N-acetil glucosamina
(NAG) y N-acetil ácido
murámico (NAM)
• Los azúcares alternantes
se unen mediante enlaces
B-1,4 glicosídicos
• Cada NAM se encuentra
unido a una cadena de
amino ácidos corta (por
lo general contiene
alanina y ácido glutámico)
Naturaleza de la PGRP
La parte del receptor de tanto los
PGRPs como los PGLYRPs * son de
naturaleza peptídica, y al unirse con el
muramil-tri/tetra/penta péptido del
peptidoglican se forma una unión
péptido-péptido, la cual es muy fuerte.
*Cuando los PGRPs se encuentran en el
cuerpo humano su nomenclatura cambia a
PGLYRPs. Y existen cuatro tipos.
Complejo Receptor Ligando
Estructura
• Tienen receptor para
peptidoglican en uno (o
varios) de sus dominios de
PGRP
• La mayoría tiene dos
cisteínas cercanas en la
parte media del dominio
PGRP para formar un
puente disulfuro
• Dominio hidrofóbico del lado
opuesto de la molécula a
donde se encuentre el
receptor de peptidoglican
A: Fragmento
de peptidoglican
B: Estructura
del complejo
PGRP y MTP
(muramil
tripéptido)
C: Mapa de
densidad
electrónica del
ligando MTP
Unión PGRPpeptidoglican
• Tallo del péptido del ligando se inserta al fondo
del receptor
• N-acetyl ácido murámico en el medio del
receptor
• Receptor puede acomodar en parte superficial
N-acetilglucosamino
• Se forman puentes de hidrógeno entre NAM y
PGRP
Contacto
intermolecular
entre complejo
PGRP-MTP
PGRPs en insectos
•
Transducción de señales de
inmuno deficiencia
• Se inducen cascadas
proteolíticas que generan
1. Productos antimicrobiales
2. Inducción de fagocitosis
3. Hidrolización del
peptidoglican
• Protegen contra
infecciones
En los insectos los PGRPs NO son
efectores, a excepción de:
PGRP-SC1B
• Proteína soluble
• Ha demostado actividad catalítica con
el peptidoglican
• Hidroliza enlace entre azúcar y péptido
Proteínas Toll
• Proteína en la membrana involucrada en
inmunidad innata y funciona creando una
secuencia de señales al ser activado mediante
fungi o bacterias Gram +
• La activación de Toll induce la creación de
péptidos antibacterianos (ej. Drosomysina,
Gram+ y Diptericina, Gram-)
• PGRPs elementos necesarios para inducción de
efecto de Toll debido a que las Toll son proteínas
muy conservadas y no reconocen el
peptidoglican tan bien como los PGRPs
Mecanismo de reconocimiento
receptores Toll
Reconocimiento de peptidoglican
en mamíferos
• Nods
1. Nueva familia de
patrones
moleculares
asociados a
patógenos (PAMP)
intracelulares
2. Tienen receptores
involucrados en
detección de
peptidoglican
• PGRPs
1. 4 tipos
2. Contienen sitio de
anclaje para
peptidoglican
3. Se localizan en
membranas
4. Pueden estar
empaquetadas en
vesículas
PGRPs en mamíferos
•
TODOS LOS PGLYRPs
SON SOLUBLES EN
MEDIO ACUOSO
PGLYRP-2 :
1. Hidroliza el
peptidoglican de las
bacterias
2. Antibacteriales
3. Reduce su actividad
proinflamatoria
4. Se secreta del hígado
al torrente sanguíneo o
la presencia de
bacterias en el epitelio
la induce
•
PGLYRP-1, PGLYRP-3 , PGLYRP-4:
1. Matan bacterias al interactuar con
pared celular, en lugar de
permeabilizarla como lo hacen la
mayoría de las proteínas
antibacterianas
2. Bactericidas
3. Se cree que la actividad bactericida de
estas PGRPs evolucionó para los
vertebrados, ya que por el momento
no se han descubierto rastros en
insectos
Funcionamiento
PGLYRPs:
• Al interactuar con membrana interfiere
con funcionamiento normal de la
bacteria y su crecimiento
• Requieren calcio y N-glicosilación para
llevar a cabo actividad bactericida
• Bactericidas (matan 99% de baterias)
• Proteínas de reconocimiento y de
actividad
Mecanismo General
• Dominio carboxi-terminal de PGLYRP-1 y
PGLYRP-3 tienen receptores específicos
para el peptidoglican, en específico para
el muramil-tri/tetra/penta péptido
• Al haber contacto se da un cambio
conformacional y la proteína se une en
forma permanente a la pared celular
bacteriana
Propuesta de
mecanismo de
PGRP con base en
PGRP-SC 1B
• Ion Zn2+ actúa como catalítico eletrofílico
• Zn2+ acepta par de electrones de carbonilo
en NAM, polarizándolo
• El carbonilo se vuelve suceptible a un
ataque nucleofílico por parte del agua
catalítica unica al Zn2+
OTROS MECANISMOS
INVOLUCRADOS EN EL
RECONOCIMIENTO
DE BACTERIAS
•Nods (solo en mamiferos)  otra forma de
reconocimiento de peptidoglican aparte de los PGRPs, pero
independientes de los mecanismos Toll
•Proteina LC (en Drosophila Melanogaster)
•Heat Shock Proteins
•Toll- Like receptors
Nods
1. Proteínas citoplasmáticas
2. Funcionan mediante mecanismos que
parecieran ser independientes al Toll
3. Nod1=> en el citosol de células
epiteliales infectadas con GramNod2=>expresión más pronunciada en
células de lineaje mieloide (sensor
general de Gram + y - )
Cryoprina
El receptor de
peptidoglican que ha sido
reportado más
recientemente, y todavía no
se conoce mucho de él.
Mutaciones de Nod2 y
cryoprina
•
Han sido asociados al desarrollo de
enfermedades inflamatorias
1. Muckle Wells Syndrome (MWS)
2. Familial cold autoinflamatory syndrome
(FCAS)
3. Chronic infantile neurological cutaneuos
and articular syndrome (CINCA)
Limitaciones
•
A pesar del progreso en los últimos años, este
sigue siendo un tema del que se conoce muy poco
•
Queda por saber:
1.
Estructuras y especifidades de PGRPs de insectos
y mamíferos
Funciones y algunos mecanismos de PGRPs de
insectos
Funciones múltiples y desconocidas de PGRPs de
mamíferos, junto con su mecanismo de se
desconoce por completo
El papel que juegan los PGRPs in vivo y sus
asociaciones clínicas
2.
3.
4.
Fuentes
•
•
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•
•
•
•
The role of peptidoglycan recognition in innate immunity. Stephen E. Girardin and Dana J.
Philpott. Peptidoglycan and innate immunity. Eur. J. Immunol. 2004. 34: 1777–1782. © 2004
WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
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Guan, Abhijit Roychowdhury, Brian Ember, Sanjay Kumar, Geert-Jan Boons, and Roy A.
Mariuzza. PNAS. December 7, 2004. Vol1. No. 49.
Peptidoglycan Signaling in Innate Immunity and Inflammatory Disease. Christine McDonald,
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No. 21, Issue of May 27, pp. 20177–20180, 2005 © 2005 by The American Society for
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Mammalian PGRPs: novel antibacterial proteins. Roman Dziarski* and Dipika Gupta. Indiana
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Peptidoglycan Recognition Proteins A NOVEL FAMILY OF FOUR HUMAN INNATE IMMUNITY
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Dziarski. From the Northwest Center for Medical Education, Indiana University School of
Medicine, Gary, Indiana. July, 2001
Peptidoglycan Recognition Proteins Are a New Class of Human Bactericidal Proteins.
Xiaofeng Lu, Minhui Wang, Jin Qi, Haitao Wang, Xinna Li, Dipika Gupta, and Roman Dziarski.
From the Indiana University School of Medicine-Northwest, Gary, Indiana. December, 2005
Dual strategies for peptidoglycan discrimination by peptidoglycan recognition proteins
(PGRPs). Chittoor P. Swaminathan, Patrick H. Brown, Abhijit Roychowdhury, Qian Wang,
Rongjin Guan, Neal Silverman, William E. Goldman, Geert-Jan Boons, and Roy A. Mariuzza.
Center for Advanced Research in Biotechnology, W. M. Keck Laboratory for Structural Biology,
University of Maryland Biotechnology Institute. November, 2005
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