NK-клетки, несмотря на сходство с лимфоцитами, — важный компонент врожденного иммунитета. Они экспрессируют на поверхности два типа рецепторов: активирующие и ингибирующие.
В механизме внутриклеточной передачи сигнала от этих рецепторов есть прямые аналогии с сигнальными каскадами в системе адаптивного иммунитета. Недавно у NK-клеток была найдена и «иммунологическая память», хотя она не закреплена в уникальной конфигурации перестроенных клональных рецепторов.
Ранее концептуально уже рассматривались ингибирующие рецепторы, которые узнают молекулярный пароль по принципу «отсутствия своего». В последующие годы выяснилось, что на самом деле только распознавания «отсутствия своего» для лизиса в случае NK-клеток недостаточно и что требуется и присутствие активирующего сигнала. То есть уничтожение зараженной или трансформированной клетки-мишени происходит, если выполняются два условия: во-первых, отсутствует ингибирующий сигнал и, во-вторых, есть активирующий сигнал.
Активирующие рецепторы NK-клеток связаны с активностью двух гомологичных тирозинкиназ, которые называются ZAP-70 и SYK-72. ZAP-70 экспрессируется и функционируют не только в NK — клетках, но и в Т-клетках, a SYK-72 — в NK, Т — и В-клетках. В адаптивном иммунитете эти киназы участвуют в передаче сигнала от антигенных рецепторов, ZAP-70 — от Т-клеточного рецептора, SYK-72 — от В-клеточного рецептора.
ZAP70- и 8УК72-киназы связываются с коротким белковым «мотивом» во внутриклеточной части большого числа рецепторов, которые играют важную (и разную) роль в иммунитете, причем после того, как тирозин, входящий в этот мотив, оказывается фосфорилированным. В англоязычной литературе этот мотив называется ITAM (immunorcccptor tyrosine-based activation motif), он, как правило, состоит из отрицательно заряженной аминокислоты, после которой следует ключевой тирозин, после него — две произвольные аминокислоты, а затем либо лейцин, либо изолейцин. Для функционирования активирующего сигнального каскада таких мотивов в рецепторе должно быть два, а расстояние между ними может колебаться от 7 до 13 аминокислот. Эти мотивы есть во многих рецепторах, отвечающих за активацию и NK-клеток (рис. 5), и лимфоцитов, в том числе в Т — и В-клеточных рецепторах. Сигнальные пути этих рецепторов основаны на том, что ITAM-мотивы фосфорилируются src-киназами, и в ходе этого процесса образуется молекулярная «платформа» для рекрутирования на рецептор киназ ZAP70 или SYK72, причем взаимодействие проходит по так называемым SH2 белковым доменам в этих киназах. Связывание с рецептором приводит к активации тирозинкиназной функции ZAP70 или SYK72, что далее приводит к активации кальциевого пути, протеинкиназы С, MAP-киназ, NFkB и т. д.
Активирующие рецепторы, как правило, включают несколько субъединиц. Лигандсвязывающая субъединица рецептора имеет очень короткую цитоплазматическую часть, у которой нет способности связывать адаптерные белки и активировать сигнальные пути (такая же ситуация имеет место в рецепторных комплексах Т — и В-лимфоцитов).
Для передачи сигнала в трансмембранном домене лигандсвязывающих субъединиц имеются положительно заряженные аминокислоты — лизин или аргинин. За счет этого заряда осуществляется взаимодействие с двумя другими адаптерными субъединицами комплекса, которые имеют трансмембранные домены с отрицательными зарядами; в результате образуется относительно стабильный рецепторный комплекс. У вспомогательных субъединиц, напротив, практически отсутствует внеклеточный домен, но цитоплазматический домен содержит ITAM и платформу для посадки дополнительных сигнальных адаптеров. За связыванием лиганда следуют конформационные изменения, которые приводят к агрегации субъединиц, делая рецептор мишенью для src-киназ. После фосфорилирования рецептора происходит рекрутирование в рецепторный комплекс тирозиновых киназ SYK72 или ZAP70, их активация и запуск сигнальных каскадов.
Рецепторов такого типа — несущих заряженный трансмембранный домен и ассоциированных с адаптерными субъединицами с трансмембранным доменом противоположного заряда и ITAM-мотивом — в природе много. Но реально функционирующих сигнальных адаптерных субъединиц известно только четыре: DAP 10, DAP 12, FcgR-I и СОЗ-зета, причем один вид адаптера может связываться со многими «распознающими» субъединицами. Например, один из таких известных адаптеров для рецепторов NK-клеток — это молекула DAP 12. Другой адаптер, DAP 10, отличается тем, что вместо ITAM-мотива он имеет другую сигнальную часть, которая состоит из единственного мотива: «тирозин — любая аминокислота — аспарагин — метионин». Но мотив «тирозин — две любые аминокислоты — метионин» связывает (через 8Н2-домен) и активизирует Р13-киназу (которая, в свою очередь, запускает дальнейшие касакады, важные для пролиферации или выживания клеток), а «тирозин — любая аминокислота — аспарагин» — это мотив, который активирует сигнальный адаптер GrB2 (который, в свою очередь, может активировать Ras->ERK каскад). Т. е. сигнальный путь, который активируется адаптером DAP 10, отличается от пути, который активируется другими адаптерными субъединицами, у которых есть только ITAM-мотив.
Активирующий рецептор NK-клеток, с которым связывается DAP 10, называется NKG2D, и он интересен своими необычными лигандами. Это семейство лигандов называется RAE1 (retinoic acid enhanced), и его продукты экспрессируются на высоком уровне на опухолевых клетках, в результате чего опухолевые клетки и становятся хорошими мишенями для NK-клеток, которые активируются через NKG2D. Более того, если RAE1 экспрессируются в ответ на трансформацию клеток, то описанная система и есть реальный пример специализированного противоопухолевого надзора, осуществляемого NK-клетками. При вирусной инфекции первичным сенсором инфекции, по-видимому, являются рецепторы для РНК-вирусов (RIG-1 и MDA-5) и аналогичные рецепторы для ДНК-вирусов (DAI и AIM-2).
Рецепторный комплекс NKG2D похож на стандартный активирующий комплекс NK-клеток, но поскольку сигнальной субъединицей служит DAP 10, он активирует не киназу SYK72, а Р13-киназу.
Для реализации принципа распознавания «отсутствие своего» на тех же NK-клетках есть рецепторы с модулями, связанными с противоположной, т. е. ингибирующей функцией, которые называются ITIM (immunoreceptor tyrosin-based inhibitory motif). Такой модуль состоит из тирозина, за которым через 2 произвольные аминокислоты следует лейцин или изолейцин. Ингибиторные рецепторы имеют простую структуру: это трансмембранный полипептид первого или второго типа (т. е. его N-конец может смотреть либо наружу от мембраны, либо внутрь), в составе которого имеется внутриклеточный ITIM-мотив. Форфорилирование по тирозину создает платформу для рекрутирования на рецептор не тирозинкиназ (как было в случае ITAM), а тирозин-фосфатаз, причем связывание происходит по таким же БШ-доменам. Как уже отмечалось, лигандами для ингибирующих рецепторов могут быть молекулы МНС класса I на поверхности клетки-мишени.
И на NK-клетках, и на лимфоцитах рецепторы, содержащие ITAM, функционально сопряжены с рецепторами, содержащими ITIM. Когда ITAM-содержащий рецептор связывается с лигандом, он изменяет конформацию, фосфорилируется, связывает 5Н2-домены ZAP70 и SYK72 киназ, а уже эти киназы приводят к активации разнообразных сигнальных каскадов. Но в присутствии ингибирующего рецептора, содержащего ITIM, который после фосфорилирования может связать тирозин-фосфатазу SHP-1, возникающий сигнал будет ингибироваться. Конечный результат зависит от баланса между активирующими и ингибирующими компонентами (не просто от числа соответствующих рецепторов).
Итак, активирующие рецепторы NK-клеток через ряд сигнальных каскадов (в том числе через NKG2D) способны запускать дегрануляцию, а ингибирующие рецепторы способны предотвращать или ингибировать этот процесс. При дегрануляции из гранул NK-клеток высвобождаются специальные протсазы и другие эффскторныс молекулы, в т. ч. способные запускать апоптоз в клетках-мишенях.