Andrea Iannucci
IFI16 e LPS sinergizzano per attivare il TLR4
La proteina IFI16, codificata dal gene omologo della famiglia genica interferon-inducibile HIN200, è stata identificata all’inizio degli anni ’90 e da allora è stata associata a una varietà di attività biologiche.
Oltre a essere coinvolta nei processi di regolazione del ciclo cellulare, di apoptosi, di segnalazione di danno al DNA, la proteina IFI16 agisce come sensore virale e fattore di restrizione virale.
Recentemente, diversi studi hanno dimostrato un’espressione aberrante di IFI16 in una serie di condizioni infiammatorie croniche, tra cui ad esempio patologie infiammatorie intestinali, artrite reumatoide, e sclerosi sistemica.
Inoltre, nel siero dei pazienti affetti da tali patologie si ritrovano alti livelli di proteina IFI16 circolante e autoanticorpi anti-IFI16. Studi in vitro hanno infine dimostrato come la proteina IFI16 possa essere delocalizzata dal nucleo al citoplasma e rilasciata in seguito a esposizione a raggi UVB o infezione virale.
In queste condizioni, IFI16 viene infine rilasciata nella matrice extracellulare dove agisce come pattern molecolare associato al danno (DAMP), inducendo un fenotipo proinfiammatorio. I meccanismi molecolari che mediano l’attività DAMP di IFI16 sono ancora poco conosciuti e in fase di caratterizzazione.
Il lipopolisaccaride (LPS) è il principale componente della membrana esterna dei batteri gram-negativi ed è probabilmente il pattern molecolare associato ai patogeni (PAMP) più caratterizzato. È costituito da una componente lipidica (lipide A), che svolge un ruolo essenziale nell’attivazione dell’infiammazione, e da due porzioni saccaridiche suddivise in un core polisaccaridico e un antigene-O di lunghezza variabile. LPS è in grado di interagire con una serie di proteine sieriche o associate alla membrana delle cellule bersaglio prima di essere presentato al complesso TLR4/MD2 che rappresenta il suo recettore cellulare.
In seguito a questo legame, vengono attivati una serie di componenti cellulari che portano alla produzione di citochine pro-infiammatorie.
Il nostro gruppo ha dimostrato come la proteina IFI16 nell’ambiente extracellulare possa svolgere attività sinergica con LPS al fine di amplificare la risposta proinfiammatoria delle cellule endoteliali. In questo lavoro abbiamo caratterizzato funzionalmente il legame di IFI16 extracellulare con LPS come meccanismo patogenetico di malattia infiammatoria.
Utilizzando esperimenti in vitro su linee cellulari umane dimostriamo che IFI16: i) interagisce con alta affinità al lipide A di LPS attraverso il suo dominio HINB e ii) attiva trascrizionalmente l’espressione dei geni codificanti citochine pro-infiammatorie attraverso la via di segnalazione del recettore TLR4.
Più nel dettaglio, mediante diversi saggi di legame, dimostriamo come il dominio HINB di IFI16 medi la formazione di complessi con il lipide A di LPS.
Dal momento che alcuni batteri gram-negativi presentano LPS che differiscono per composizione del lipide A e per attività proinfiammatoria dal più comune LPS (proveniente da E.coli), utilizziamo diverse varianti di LPS con decrescente attività tossica e sorprendentemente troviamo affinità di legame molto simili.
Dal punto di vista funzionale, dimostriamo che la proteina IFI16 ricombinante o quella naturalmente rilasciata da cellule esposte a raggi UVB inducono in cellule epiteliali o monociti umani una importante produzione di citochine infiammatorie quali IL-6, IL-8 e TNF-α.
Questa ‘attività pro-infiammatoria di IFI16 è potenziata quando la proteina IFI16 viene preincubata con basse concentrazioni di LPS.
Questo effetto sinergico si osserva solo quando vengono utilizzate varianti di LPS ad elevata capacità tossica come quello derivato da E.coli. Infine, utilizzando saggi di legame su cellule o in vitro ed esperimenti di silenziamento genico dimostriamo che: i) il complesso TLR4/MD2 è il recettore di IFI16 e ii) l’attività infiammatoria di IFI16 è strettamente dipendente dalla presenza dell’adattatore intracellulare MyD88 capace di attivare una via di segnalazione che porta alla produzione di citochine proinfiammatorie.
In conclusione, i nostri risultati indicano un nuovo meccanismo patogenetico di infiammazione che coinvolge la formazione di complessi tra IFI16 extracellulare e diverse varianti di LPS in grado di legare e attivare la via di segnale TLR4/MD2-MyD88 con conseguente reazione cellulare pro-infiammatoria.