3.8 CARD11 deficiency
Caspase recruitment domain 11 (CARD11), tunnetaan myös nimellä caspase recruitment domain membraaniin liittyvä guanylaattikinaasiproteiini 1 (CARMA1) on membraaniin liittyvien guanylaattikinaasien perheen jäsen ja toimii tukirakenteisena proteiinina, joka helpottaa makromolekyylikompleksien muodostumista yhdistäen TCR-ja BCR-välitteistä signalointia ja edistää TCR – ja BCR-välitteisen signaloinnin aktivoitumista.kanoninen NF-kB Signalointireitti (Bertin et al., 2001). Se ilmaistaan pääasiassa hematopoieettisissa ja lymfaattisissa kudoksissa, kuten pernassa, kateenkorvassa ja perifeerisissä leukosyyteissä (Bertin et al., 2001). Antigeenin ja reseptorin sitoutumisen ja PLC-γ: n aktivoitumisen jälkeen fosfatidyylinositoli 4,5-bisfosfaatti (PIP2) muuttuu inositoliksi 1,4,5-trisfosfaatiksi (InsP3) ja diasyyliglyseroliksi (Dag). Jälkimmäinen aktivoi proteiinikinaasi C (PKC)-β B-lymfosyyteissä ja PKC-θ T-lymfosyyteissä. PKC fosforyloi LINKERIN alueen CARD11 (Matsumoto et al., 2005; Sommer et al., 2005), inducing conformational changes that enable CARD11 to associate with B cell lymfooma 10 (BCL10) and lime-associated lymphoid tissue lymfooma translocation protein 1 (MALT1) (McCully & Pomerantz, 2008). CARD11–BCL10-MALT1 (CBM) – kompleksi aktivoi tuumorinekroositekijän reseptoriin liittyvän tekijä 6-proteiinin (TRAF6), joka aktivoi IKB-kinaasikompleksin (IKK), joka fosforyloi inhibiittoria IkBa, jolloin sen fosforylaatio ja ubikitinaatio tapahtuvat. Tämä vapauttaa ikba: n NF-kB: n alayksiköt. NF-kB-dimeerit voivat siis translokoitua tumaan ja sitoutua kohdegeenien konsensussarjoihin välittäen siten niiden transkriptiota (Fig. 4.2). Erityisesti CARD11 sitoutuu sääntelyyksikköön IKK-γ (tunnetaan myös nimellä NF-kB essential modulator, Nemo) (Stilo et al., 2004)ja moduloi polyubikvitinaationsa antigeenireseptoristimulaation jälkeen (Shambharkar et al., 2007). Tämä muutos on välttämätön IKK-kinaasiaktiivisuudelle (Shambharkar et al., 2007).
CBM-kompleksin rooli immuunitoiminnassa ja homeostaasissa osoitettiin edelleen, kun card11: n somaattiset gain-of-function-mutaatiot ja bcl10: n ja MALT1: n kromosomitranslokaatiot havaittiin diffuusia suurisoluista B-solulymfoomaa ja MALT-lymfoomaa sairastavilla potilailla (Shaffer, Young, & Staudt, 2012). Mielenkiintoista on, että lymfoomassa Havaittujen CARD11-pistemutaatioiden käyttöönotto antigeeniaktivoiduissa kypsissä B-lymfosyyteissä hiirillä määritti siirtymisen itseantigeenin aiheuttamasta B-solukuolemasta T-soluista riippumattomaan proliferaatioon, mikä osoittaa, että CARD11 toimii myös B-solujen toleranssin modulaattorina (Jeelall et al., 2012).
viime aikoina CARD11: n biallelisia funktion menetyksiä on havaittu potilailla, joilla on yhdistetty immuunipuutos. Stepensky ym. ovat kuvailleet verisukulaisille vanhemmille syntynyttä 13 kuukauden ikäistä naislasta, jolla oli toistuvia infektioita, muun muassa P. jirovecin keuhkokuume ja etenevä panhypogammaglobulinemia (Stepensky et al., 2013). Samoin Greil et al. raportoitu tapaus 6 kuukauden ikäinen nainen syntynyt verisukulaisille vanhemmille, joka esitti P. jiroveci keuhkokuume, ja agammaglobulinemia (Greil et al., 2013). Molemmilla potilailla oli normaali määrä perifeerisiä t-ja B-lymfosyyttejä, polyklonaalinen TCR-repertuaari ja säilyneet TRECs-ja kappa-reseptorin poistopiirien tasot, mikä viittaa siihen, että t-ja B-lymfosyyttien muodostuminen ei vaikuttanut. B-solut olivat kuitenkin epäkypsiä, ja siirtymävaiheen B-lymfosyyttien osuus kasvoi (Greil et al., 2013; Stepensky ym., 2013). Lisäksi sekä aiemmin hoitamattomat että siirtymävaiheen B-lymfosyytit ilmaisivat pienempiä määriä B-soluja aktivoivaa tekijäreseptoria (BAFF-R) (Stepensky ym., 2013). Molemmissa tapauksissa t-soluosastossa havaittiin merkittäviä poikkeavuuksia. Erityisesti molemmilla lapsilla verenkierrossa olevien Treg-solujen määrä oli selvästi vähentynyt. T-lymfosyyttien proliferaatio liukoiseksi anti-CD3: ksi lakkasi in vitro. T-ja B-lymfosyyttien stimulointi PMA: lla ja ionomysiinillä johti puutteelliseen IkBa: n hajoamiseen, P65: n fosforylaation ja tuman translokaation vähenemiseen sekä heikentyneeseen sytokiinituotantoon verrattuna siihen, mitä terveillä verrokeilla havaittiin. Lisäksi T-lymfosyytit, jotka aktivoituivat in vitro PMA: lla ja ionomysiinillä tai liukoisella anti-CD3/CD28: lla, tuottivat pienempiä määriä IL-2: ta, eikä ICOS: n, CD25: n ja OX40: n ilmentymistä pystytty säätelemään. Samoin B-lymfosyyttien stimulointi anti-IgM: llä johti CD25: n ja ICAM-1: n vähentyneeseen ilmentymiseen verrattuna kontrolleihin (Greil et al., 2013; Stepensky ym., 2013). Nämä tiedot viittasivat vahvasti NF-kB: n puutteelliseen aktivointiin. WES paljasti biallelic CARD11-mutaatioita molemmilla potilailla, erityisesti nonsense-mutaation (Q945*) (Greil et al., 2013), ja Exon 21: n poisto (Stepensky et al., 2013). Q945* – mutaation kulkeutuminen CARD11-puutteelliseen JPM50. 6 Jurkat T-solulinjaan johti kyvyttömyyteen aktivoida NF-kB ja selvästi puutteelliseen IL-2-tuotantoon (Greil et al., 2013). Card11 – / – hiirillä ja muokkaamattomilla hiirillä (joilla on hypomorfinen Card11-mutaatio) on samanlainen fenotyyppi, jolla on selektiivinen vika NF-kB: n aktivaatiossa, vähentynyt proliferaatio ja heikentynyt sytokiinituotanto vasteena TCR/BCR-stimulaatiolle, hypogammaglobulinemia ja huono vasta-ainevaste T-riippuvaisille ja t-riippumattomille antigeeneille (Hara et al., 2003; Jun et al., 2003). Kaiken kaikkiaan nämä havainnot tunnistavat card11: n germline loss-of-function-mutaatiot uudeksi syyksi yhdistettyyn immuunipuutokseen t-ja B-lymfosyyttien toimintahäiriöiden kanssa.
mielenkiintoista on, että germline heterotsygoottisten gain-of-function-mutaatioiden CARD11: ssä on myös osoitettu aiheuttavan t-ja B-solujen poikkeavuuksia. Erityisesti Snow et al. raportoitiin kahdesta perheestä neljä potilasta, joilla oli splenomegalia ja B-solujen lymfosytoosi. Immunologiset tutkimukset osoittivat polyklonaalisten myöhäisen siirtymävaiheen B-solujen määrän lisääntyneen perifeerisessä ympäristössä, tehostuneen B-solujen proliferaation in vitro IgM-stimulaation seurauksena ja lisääntyneen P65-proteiinin translokaation kiertävissä B-ja T-lymfosyyteissä (Snow et al., 2012). Myöhäisen siirtymäkauden B-solujen kertyminen periferiaan ei ollut osoitus lisääntyneestä proliferaatiosta tai parantuneesta elossaolosta, ja se johtui todennäköisesti luuytimen lisääntyneestä tuotoksesta. Lymfakudosten histologisessa tutkimuksessa havaittiin merkittäviä primaarisia follikkeleita, joissa oli atrofinen itukeskus. Potilaiden verenkierrossa olevien muisti-B-solujen määrä oli vähentynyt, eikä niillä kyetty muodostamaan vasta-ainevasteita polysakkaridiantigeeneille. Lisäksi potilaiden B-lymfosyyttien erilaistuminen plasmablasteiksi In vitro oli heikentynyt.
massiivisen rinnakkaisen mRNA-sekvensoinnin käyttö mahdollisti card11: n heterotsygoottisen e127g-mutaation tunnistamisen ensimmäisen perheen sairastuneilla potilailla. Tämän mutantin kulkeutuminen CARD11-puutteellisiin JPM50. 6 T-soluihin johti NF-kB: n konstitutiiviseen aktivaatioon. Sairastuneella potilaalla toisesta perheestä todettiin olevan heterotsygoottinen G116S CARD11-mutaatio, jonka oli aiemmin raportoitu olevan gain-of-function somaattinen mutantti DLBCL-kasvaimessa (Lenz et al., 2008). CARD11-mutaatioiden aktivoivasta luonteesta huolimatta potilaiden t-lymfosyyteissä ilmeni puutteellista proliferaatiota, CD25: n ja CD69: n ilmentymisen heikkenemistä ja IL-2: n tuotannon heikkenemistä vasteena liukoisen anti-CD3/CD28: n stimulaatiolle. E127G-mutantin kulkeutuminen normaaleihin T-soluihin lisäsi CD69: n ilmentymistä ja IL-2: n tuotantoa; kun soluja stimuloitiin CD3/CD28: n kautta, ne tuottivat kuitenkin huomattavasti vähemmän IL-2: ta ja osoittivat vähäisempää proliferaatiota verrattuna kontrollitransfektantteihin (Snow et al., 2012). Nämä tiedot osoittavat, että germline heterotsygoottiset CARD11 gain-of-function-mutaatiot aiheuttavat konstitutiivista NF-kB-signalointia, joka edistää siirtymäkauden B-solujen vapautumista luuytimestä, siirtymäkauden ja aiemmin hoitamattomien perifeeristen B-solujen selektiivistä laajenemista, mikä liittyy kyvyttömyyteen ylläpitää muistin B-solupooleja ja t-soluenergian induktioon. Tästä tilasta on käytetty myös nimitystä ”B-solulaajeneminen NF-kB: n ja T-soluenergian kanssa” – oireyhtymä (Snow et al., 2012). Kaiken kaikkiaan nämä tiedot osoittavat, että sekä CARD11: n toimintakyvyn menetys-että toimintakyvyn vahvistuminen-mutaatiot häiritsevät T-solujen toimintaa.
