TLR及信号通路课件(Toll样受体及其信号转导)
Toll样受体
TLRs在肿瘤细胞的表达
• 研 究 表明，肿瘤细胞表达 TLRs ，并且 TLRs 信号有助于肿瘤的免疫逃逸和发展。 用 RT-PCR 筛选了不同组织来源的鼠源肿 瘤 细 胞株中 TLRs 的表达，包括 MC26 （ 肠 癌）， 4T1( 乳腺癌 ) ， RM1( 前列腺 癌 ) ， B16( 黑色素瘤 ) ， LLC1 （肺癌）， 这 些 肿瘤细胞系都表达多种 TLRs 。一些 有 关 人胃癌细胞、前列腺癌TLR 能结合机体自 身产生的一些内源性分子 ( 即内源 性配体 ) 。免疫佐剂可增强抗肿瘤 免疫，其分子和细胞机制得到进一 步阐明 TLR 也在其中扮演重要角色。 由于肿瘤发展过程中可以产生一些 能被 TLR 识别的内源性配体，所以 TLR 在肿瘤免疫监视中可能发挥了 一定作用
• 定义1：果蝇Toll受体同源物，属固有免疫中的 模式识别受体(PRR)。胞外结构域由多个亮氨酸 重复序列组成，识别病原体相关分子模式；胞内 段为TIR结构域，参与启动信号转导。 • 定义2：果蝇Toll受体同源物。是一类细胞表面 和细胞内受体。可识别各种微生物产物，与配体 结合后可起始信号传递途径，因不同细胞而引起 不同反应。
Toll样受体的分布
TLRs分布的细胞多达20余种， 在对人类白细胞的研究中发现， TLR1能在包括单核细胞，多形核细 胞，T、B淋巴细胞及NK细胞等多种 细胞中表达，TLR2、TLR4、TLR5 只在髓源性细胞(如单核巨噬细胞) 上表达，而TLR3只特异性表达于树 突状细胞
Toll样受体的结构
Toll样受体在获得性免疫系统中作用
• 首先， Toll 样受体在获得性免疫中 的具有识别作用。机体最强的抗原 呈递细胞——树突细胞可表达 TLR 。 借助 TLR ，使树突细胞被活化而成熟， 提供获得性免疫的共刺激信号。因 此 TLR 是微生物成分引起树突细胞活 化的桥梁。
tlr信号转导原理
tlr信号转导原理引言：tlr信号转导是指Toll样受体（Toll-like receptor，TLR）家族在免疫系统中起到信号传导的重要作用。
TLR是一类跨膜受体，主要存在于免疫细胞表面，能够识别和结合到病原体的分子模式，并启动相应的免疫应答。
本文将介绍TLR的结构特点、信号转导机制以及其在免疫应答中的重要作用。
一、TLR的结构特点TLR是一类由多个跨膜蛋白组成的受体家族，目前已经发现了十多种不同的TLR。
这些TLR的结构特点有以下几个方面：1. 跨膜结构：TLR大部分由一个跨膜蛋白组成，跨膜区域具有保守的氨基酸序列。
2. 外显区域：TLR的外显区域分为N端和C端两部分，N端是TLR 家族的保守结构域，能够识别和结合到病原体的分子模式。
3. 受体配体：不同的TLR能够识别和结合到不同的病原体分子模式，如TLR2能够识别和结合到细菌的脂多糖，TLR3能够识别和结合到病毒的双链RNA等。
二、TLR的信号转导机制TLR的信号转导机制主要包括三个关键步骤：识别和结合、信号传导和免疫应答。
1. 识别和结合：TLR的外显区域能够识别和结合到病原体的分子模式，如细菌的脂多糖、病毒的双链RNA等。
2. 信号传导：识别和结合后，TLR能够激活下游信号分子，启动信号传导通路。
TLR主要通过两条信号传导通路进行信号转导：MyD88依赖通路和TRIF依赖通路。
a. MyD88依赖通路：大部分TLR通过MyD88依赖通路传递信号。
在这条通路中，TLR与MyD88蛋白结合，激活下游信号分子，最终激活核转录因子NF-κB和IRF，促进炎症因子和抗病毒因子的产生。
b. TRIF依赖通路：少数TLR通过TRIF依赖通路传递信号。
在这条通路中，TLR与TRIF蛋白结合，激活下游信号分子，最终激活IRF和NF-κB，促进抗病毒因子的产生。
3. 免疫应答：信号传导通路的激活会引起一系列的免疫应答，包括炎症反应、抗病毒应答和抗肿瘤应答等。
炎症相关的信号转导通路PPT精品课程课件讲义
一、介导炎症启动和炎细胞激活的模 式识别受体及其信号转导通路
Signalings mediated by pattern recognition
receptors activate inflammatory cells and
initiate inflammation
致炎因子总体上可分为两大类：
Toll-like receptors (TLRs， 膜受体）
清道夫受体(Scavenger Receptors, 膜受体）
C型凝集素（lectin ） receptors (CLRs，膜受体） RIG-I like receptors (RLRs，为胞质的RNA解旋酶） NOD-like receptors (NLRs; cytoplasmic sensors)
激活信号转导，促进转录，启动炎症反应 Figure 2.Initiation of Inflammation Usually Requires Signals from Both Microbes and Injured Tissue
（一）模式识别受体的分类 (Classes of pattern recognition receptors)
钙信号通路
激活磷脂酶A2(PLA2)，产生花生四烯酸 及其衍生 物脂质炎症介质：
前列腺素（ Prostaglandins, PGs）
白三烯（Leukotrienes， LTs） 血栓素（TXA2)
血小板激活因子（PAF）等。
LPS PMN
LPS TLR4 MyD88
Hale Waihona Puke IRAKTRAF6
PI3K
TAK-TAB-TAB2
for advanced glycation end products, RAGE)等
第四章 TLRs和免疫识别模式.ppt
图4.1 (A) IL-1R/TLR的超家族成员(包 括：哺乳动物、果蝇、植物和青蛙， 分别以蓝、红、绿和紫色表示)。所有 这些成员都含有保守的胞浆结构域， 亦即TIR结构域。亚组-1的成员：也就 是Ig亚组，都含有细胞外的Ig结构域， 并包括受体及其结合IL-1,IL-8的附件蛋 白，还有单独和T1/ST2结合的受体。 亚组-2，也就是LRR亚组，包括LPS (TLR- 4)的信号传递受体和革兰氏阳性 菌的分子受体，如肽聚糖和脂蛋白受 体(TLR-2)。一些植物的成员也属于该 亚组(用绿色表示)。接头分子亚组包括： MyD88、Mal和TRIF，该亚组专门是 作胞浆中的接头分子。MyD88是IL-1、 RI、IL-18R、TLR-2和TLR-4信号传递 接头分子，而Mal 则是TLR-2和TLR-4 信号传递的接头分子。 (B)TIR结构域 中的三个非常保守的区域(框1、框2和 框3)，该图列出的是来自31个家族的 数据。其整个结构域大约200个氨基酸 残基，氨基酸数目在保守框之间可能
凝集素，细胞巨化病毒和单纯疱疹病毒的结构蛋白等。另外，原生动物，如 原虫枯氏锥虫、刚地弓形虫、硕大利什曼原虫和恶性疟原虫也含有TLR2的 配体，如GPI锚定物。
(3). TLR5
很多病原体都能运动，用鞭毛作为其运动的动力。鞭毛 的主要组成是鞭毛蛋白，它是一种TLR5重要的激活因子。 TLR5识别鞭毛蛋白的D1结构域，该结构域在多个不同的种 中都是共同的。上皮细胞的TLR5是在基底面一侧 (basolateral side,BL)表达的，因此鞭毛蛋白只有当生有鞭毛 的病原体跨过上皮入侵时才能识别。最近的报道证明有沙门 氏菌所产生的单体鞭毛蛋白在感染小肠上皮细胞时，不仅产 生了鞭毛相关的多聚体成分，而且直接激活宿主细胞，合成 和分泌了溶血磷脂(lysophospholipids)。
Toll样受体信号传导机制综述
内容提要
TLR通过对某些病原体或其产物所共有的高度保守的 通过对某些病原体或其产物所共有的高度保守的 通过对某些病原体或其产物所共有的高度 病原相关分子模式（ 相关分子模式 病原相关分子模式（PAMP）的结合发挥调节作用。 ）的结合发挥调节作用。 对这个过程中信号传导途径的综述有以下四个部分。 对这个过程中信号传导途径的综述有以下四个部分。
TLRs信号传导的 信号传导的MyD88依赖机制 信号传导的 依赖机制
• 含TIR结构域的接头蛋白分子家族中第二个 被鉴定的是TIRAP。研究表明，TIRAP经由 蛋白酪氨酸激酶Btk磷酸化后，参与TLR2和 TLR4信号传导的MyD88依赖机制。
TLRs信号传导的 信号传导的MyD88非依赖机制 非依赖机制 信号传导的 非依赖
L/O/G/O
Toll样受体信号传导机制综述 样受体信号传导机制综述
08级七年临床一班 张璨 0801024
摘要
• Toll样受体家族 样受体家族(Toll-like receptors, TLRs)成员在 样受体家族 成员在
固有免疫反应，尤其是调节吞噬细胞特异性识别微 固有免疫反应，尤其是调节吞噬细胞特异性识别微 免疫反应 是调节吞噬细胞特异性 生物病原体抗原 分泌促炎细胞因子并诱导机体适 抗原， 促炎细胞因子并 生物病原体抗原，分泌促炎细胞因子并诱导机体适 应性免疫反应抗微生物 抗微生物病原体感染中发挥重要调控 应性免疫反应抗微生物病原体感染中发挥重要调控 作用。目前对TLRs信号传导途径的研究认为主要存 作用。目前对 信号传导途径的研究认为主要存 在髓样分化蛋白88(MyD88)依赖性和 依赖性和MyD88非依赖 在髓样分化蛋白 依赖性和 非依赖 性两条主要调控途径 本文仅就 调控途径。 仅就Toll样受体信号传 性两条主要调控途径。本文仅就 样受体信号传 导途径的研究进展作以简要综述。 导途径的研究进展作以简要综述。 关键词：Toll样受体；信号传导；接头蛋白；TIR
信号转导教学课件ppt
G蛋白偶联受体信号转导的通路
01
GPCR与配体结合后，引起G蛋白的活化，释放出GDP并替换为GTP，进而引起 下游效应分子的激活。
02
G蛋白可激活多种效应分子，如AC、PLC等，进而产生第二信使分子，如cAMP 和DAG，进一步调节细胞的生物学效应。
03
GPCR信号转导通路还包括抑制性通路和非抑制性通路，抑制性通路通过降低细 胞内cAMP水平来抑制细胞活动，而非抑制性通路则通过激活PLC并产生DAG和 IP3来促进细胞活动。
分类
根据结构和功能，细胞因子可分为白细胞介素(IL)、干扰素 (IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)等。
细胞因子受体的结构与功能
结构
细胞因子受体是一类跨膜蛋白，由胞内区和胞外区组成，胞内区具有酪氨酸 激酶活性。
功能
细胞因子受体通过与相应配体结合，传递信号至细胞内，触发一系列生物学 反应，如增殖、分化、凋亡等。
磷酸化
激活的受体通过磷酸化修饰，进一 步激活下游信号分子。
酶联型受体信号转导的通路
MAPK通路
酶联型受体激活后，通过MAPK通路传递信号，引发细胞反应。
JAK-STAT通路
酶联型受体激活后，通过JAK-STAT通路传递信号，调节细胞增殖和分化。
04
细胞因子信号转导
细胞因子的定义与分类
定义
细胞因子是由免疫细胞和非免疫细胞产生的一类小分子可溶 性蛋白，具有调节免疫应答和炎症反应等多种生物学功能。
信号转导与药物研发
了解信号转导的机制有助于开发新的药物，针对异常的信号转导过程进行干预和 治疗。
06
信号转导研究方法
基因敲除与敲入技术
基因敲除技术
利用同源重组或转座子等技术，将特定基因从染色质中剔除 ，以研究基因功能。
TLR及信号通路课件(Toll样受体及其信号转导)
TLR发现
Discovery of Toll / TLRs
Toll mutation
TLRs 发现/研究进展 /潜在应用：
TLR基因克隆和功能鉴定； TLR信号传导通路鉴定； TLR在发育、抗感染免疫和 其他生物学过程中的作用； TLR: 疾病干预的靶点。
人类与果蝇Toll / TLR进化树比较
Impaired responses to CpG ODN in TLR9-/- cells. (Peritoneal macrophages)
Resistance to CpG ODN-induced shock in TLR9-/- mice
dh$
SS M¶D88-D9 cI9ht
hb t'0 ih "
M\088
TIRAP
HF-«B
TRAM TRJ F
HF-«B Ty[w I IFLI
NF-<B
•••@• klyDBB•dependo‹›I pet:hway Inflammatory cytokines
TLR
Virus-infected cells
Plesma membrane
Endolysosome
?
Alignment of human and mice toll like receptor 9
Identity of 75.5% + Conserved LRR
Alignment of the cytoplasmic domains of human TLR family members
Conserved TIR domain
LRR
23 LRR ； Dimer: LRR12 /20 LRR20: 参与配体结合
toll样受体信号通路
Toll 样受体(TLRs)是一个模式识别受体家族，它们在进化上高度保守，从线虫到哺乳动物都存在TLRs，目前在哺乳动物中已发现 12 个成员[1]．TLRs 主要表达于抗原递呈细胞及一些上皮细胞，为玉型跨膜蛋白，胞外区具有富含亮氨酸的重复序列，能够特异识别病原微生物进化中保守的抗原分子———病原相关分子模式 (pathogen-associatedmolecular patterns, PAMPs)[2]．为了有效地抵抗入侵的病原体，机体需要对多种 PAMPs 产生适当的免疫应答，TLRs 可以通过识别 PAMPs 诱发抵抗病原体的免疫反应．而且 TLRs 也参与识别有害的内源性物质．TLRs 的激活可诱导很强的免疫反应，有利于机体抵抗病原体感染或组织损伤，但是过度的免疫反应也会带来不利影响，如产生内毒素休克、自身免疫性疾病等．为了保证 TLRs 介导正确的免疫应答，机体存在精密的负调控机制，及时抑制 TLRs 信号，维持机体的免疫平衡[3]TLR 家族成员(TLR3 除外)诱导的炎症反应都经过一条经典的信号通路(图 1)，该通路起始于TLRs 的一段胞内保守序列———Toll/IL-1 受体同源区(Toll/IL-1 receptor homologous region，TIR)．TIR可激活胞内的信号介质———白介素 1 受体相关蛋白激酶 (IL-1R associated kinase， IRAK) IRAK-1 和IRAK-4、肿瘤坏死因子受体相关因子 6(TNFR-associated factor 6, TRAF-6)、促分裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)和 I资B激酶 (I资B kinase， I资K )，进而激活核因子资B(nuclear factor 资B，NF-资B)，诱导炎症因子的表达．TLRs 信号通路上的许多接头蛋白都具有 TIR结构域：髓系分化因子 88(myeloid differentiationfactor 88， MyD88)、MyD88- 接头蛋白相似物(MyD88-adaptor like，Mal)、含有 TIR 结构能诱导干扰素茁的接头分子 (TIR domain-containingadaptor inducing interferon 茁，TRIF)、TRIF 相关接头分子(TRIF-related adaptor molecule，TRAM)和SARM (sterile 琢 and armadillo motif-containingprotein)[4]．它们参与 TLRs 所介导的信号转导，其中MyD88 最重要，参与了除 TLR3 外所有 TLRs介导的信号转导．MyD88 首先通过 TIR 与 TLRs 相结合，接着募集下游信号分子 IRAK-4，IRAK-4 磷酸化激活IRAK-1，随后活化 TRAF6．活化的 TRAF6 具有泛素连接酶(E3)的活性，能够结合泛素结合酶(E2)，进而泛素化降解 IKK-酌．这种泛素化降解可以活化TGF-茁激酶(TGF-茁 activated kinase 1， TAK1) 和TAK1 结合蛋白 (TAK1 binding protein， TAB1、TAB2、TAB3)．活化的 TAK1 会催化 IKK-茁磷酸化，最终激活 NF-资B，促使炎症因子的表达．除了共同的 NF-资B 激活通路，不同的 TLRs 还存在着其特有的信号通路，一些TLRs 具有募集 Mal、TRAM 和 TRIF 的作用．不同的接头分子在信号传导中发挥的作用不同[5]，TRIF 在脂多糖(LPS)激活的 TLR4 途径和 Poly(I∶C)激活的 TLR3 途径中都起到了重要的作用，而 TRAM 仅在 TLR4 的途径中发挥作用．TLRs 的激活是一把双刃剑，它可以通过刺激先天性免疫应答和提高获得性免疫反应来保护机体，但是它所引起的持续性炎症反应也会对机体产生损伤，自身免疫、慢性炎症和感染性疾病都与它有一定关系．例如LPS 持续刺激TLR4 就可以引起严重的败血病和感染性休克，此外，类风湿性关节炎、慢性阻塞性肺心病、结肠炎、哮喘、心肌病、狼疮和动脉粥样硬化的发生也与 TLRs 的激活有关．因此 TLRs 的激活必须受到严格的负调控，以保持免疫系统的稳定．对于负调控机理的研究是近几年免疫学的热点，以下将介绍 TLRs 负调控的研究进展(图 1)．。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
hTLR1
hTLR6
hTLR10
hTLR2
* dToll9
hTLR9
人类
hTLR7
hTLR8
hTLR5
hTLR3
hTLR4
dToll6
dToll8
dToll7
18Wheeler 果蝇
dToll dToll5
dToll3
dToll4
果蝇：9Toll; 人类：10TLR;
鼠：9TLR;
II: TLR的分子结构与配体
---NOD样受体 ---RIG-1样受体
NLR: MDP系吞噬溶酶体中解离的革兰阳性菌胞壁肽聚糖相关成分，属PAMP
NLR
TLR
RLR
Toll样受体（ TLR ）：
• TLR发现； • TLR的分子结构与配体； • TLR的胞内分布和定位； • TLR信号转导与调控； • TLR的生物学功能； • 靶向TLR的疾病治疗
•可被固有免疫的特定受体所识别;
•病原体赖以生存、变化较小的主要部分(如病 毒的双链RNA和细菌的脂多糖)， 因此病原体 很难发生突变逃逸固有免疫的作用。
PAMP分类：
PAMP
糖类/脂类 细菌胞壁
病毒/细菌 胞核/产物
脂多糖：革兰阴性菌 肽聚糖：革兰阳性菌
糖 脂：分枝杆菌 甘露糖Cp：G酵DN母A菌
Toll样受体及其信号转导
Toll like receptor (TLR) and its cell signaling
内 容：
• 病源体相关的分子模式（PAMP） 与模式识别受体(PRR)
• Toll样受体（ TLR ）
社会有机体的：
病源体相关的分子模式（PAMP） 模式识别受体(PRR)
小偷小摸 交通违规
M\088
TIRAP
HF-«B
TRAM TRJ F
HF-«B Ty[w I IFLI
NF-<B
•••@• klyDBB•dependo‹›I pet:hway Inflammatory cytokines
TLR
Virus-infected cells
Plesma membrane
Endolysosome
TLR信号转导与调控
LPS
配体 受体
TLR通路组成
接头蛋白：MyD88 衔接蛋白
TLR 的配体：
a
TLR8If¶?o(??l}?½?@'[A
配体（PAMP）介导TLR的活化
TLR结构示意图
胞外区
跨膜区：富含Cys 胞内区:TIR，蛋白
相互作用区
•TLR 二聚化： 比如TLR3/4二聚体，TLR2/ TLR1异二聚体等。
TLR结构简图富含亮氨酸 重复来自列(TLR/IL-1R)
模式识别受体特点：
•胚系基因编码； •组成性地持续表达； •快速应答； •识别各种病原体表达的PAMP。
模式识别受体种类与分布：
• 体液中的模式识别分子:PRR的游离形式
---五聚体蛋白： 识别PAMP成分中的磷酸胆碱。 ---甘露糖结合凝集素：识别PAMP的碳水化合物。 ---脂多糖识别蛋白
模式识别受体种类与分布：
dsRNA
poly(I:C) dsRNA
Autophagosome
(TLR3/7/8/9):
Bacteria
MyDB8
DNA TLRB
IRF3
ER UNC93B1
TLRs
Inflammatory cytokines T , ÷ ‹••‹
IRF7 Inflammatory cytokines T„ » I lFN
单链RNA 双链RNA
PAMP主要成分脂多糖(A)和肽聚糖(B)的结构 Mur(MurNac)：乙酰胞壁酸；Glc(GIcNac)：乙酰葡糖胺。
认识脂多糖 （LPS）
• 脂多糖是PAMP的一个典型代表。对脂多糖的识别在固有 免疫中有特殊的地位。
• 首先，脂多糖为革兰阴性菌的胞壁成分，免疫刺激作用最 强，全身感染会引起内毒素休克。这一致命的综合征是全 身细菌感染后大量细胞因子特别是TNF~a的分泌所引起， 可导致脑、心、肾、肝等要害器官的衰竭，因而LPS又称 内毒素。
TLR发现
Discovery of Toll / TLRs
Toll mutation
TLRs 发现/研究进展 /潜在应用：
TLR基因克隆和功能鉴定； TLR信号传导通路鉴定； TLR在发育、抗感染免疫和 其他生物学过程中的作用； TLR: 疾病干预的靶点。
人类与果蝇Toll / TLR进化树比较
• LPS还是固有免疫信号转导研究的突破口之一，由此发现 了相应的受体TLR4，及一些当初未知的炎症基因信号转 导和激活方式，开拓了研究固有免疫识别的新局面。
模式识别受体 Pattern recognition receptor，PRR
•模式识别受体是主要由免疫系统细胞 表达的、识别微生物特定分子结构即 病原相关分子模式的免疫受体。
LRR
23 LRR ； Dimer: LRR12 /20 LRR20: 参与配体结合
TLR3 ectodomain
TIR 结构域介导的细胞互作 TIR
TIR 结构域介导的信号传递与调控
TLR的胞内分布和定位
TLR的组织分布
• TLR广泛分布于免疫器官和心、脑、肺、肝、肾 等器官组织内；
• TLR主要表达在免疫细胞，在某些上皮细胞和成 纤维细胞也有表达；
• 不同的TLR可表达于不同细胞上；
• 同一细胞可表达多种TLR。
Expression patterns and PAMP specificities
TLR胞内定位: 细胞膜配体； 内体、溶酶体和内质网TLR
@$gTLR TLR /2/4/5/6/1
Trlacyl LPS
TLR2-TLR1
Endosorne
• 细胞表面模式识别受体
---甘露糖受体 （巨噬细胞） ---清道夫受体 （巨噬细胞）: LPS;脂蛋白；氧化LDL等 ---Toll样受体 (TLR 1/2/4/5/6/10)
识别PAMP的甘露糖受体（A）和清道夫受体(B)
模式识别受体种类与分布：
细胞内模式识别受体
---Toll样受体 (TLR3/7/8/9)
治安联防/片警 交通警察 铁
违章摆摊
血城管
官员腐败
中纪委 防
劫持人质
暴警察
外敌入侵
陆海空三军
Health-threatening pathogens
a
I PAMP
HO
HO
HO
|
OH
HO
HO._ H O —P— O
H
HM '
‘ O — P— O H HO
病源体相关的分子模式（PAMP）的特点
•结构恒定,进化保守；