La respuesta inmune de D. melanogaster frente a la infección microbiana induce la síntesis de varias familias de péptidos antimicrobianos por las células del cuerpo graso. Los mecanismos básicos por los cuales se produce el reconocimiento de varios tipos de microbios en el adulto de D. melanogaster así como las vías de señalización que se activan han sido descritos a gran nivel de detalle, lo cual ha permitido establecer paralelos entre la respuesta inmune innata de los insectos con la de mamíferos.
Las reacciones de defensa de la mosca frente a infecciones microbianas se describen como la activación de cascadas proteolíticas en la hemolinfa, las cuales conducen al proceso de mielanización de los microbios en el sitio de la infección, respuestas celulares
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que incluyen fagocitosis o encapsulación, y respuesta humoral que consiste en la producción de PAMs en el cuerpo graso (que cumple funciones análogas al hígado del mamífero). Se han identificado varias clases de PAMs en insectos que presentan actividad contra hongos, bacterias Gram-positivas o Gram-negativas [233,234,262]. La expresión inducible de estas moléculas depende de dos transactivadores inducibles de la familia Factor nuclear-ƙB (FN-ƙB): DIF (Dorsal-related immunity factor) y Relish. DIF activa principalmente respuesta frente a bacterias Gram-positivas y hongos mientras que Relish activa preferencialmente respuesta frente a bacterias Gram-negativas. DIF y Relish activan dos cascadas de señalización diferentes denominadas Toll e IMD (inmunodeficiencia) respectivamente. La vía de señalización Toll involucra varios factores dentro de los que se encuentran homólogos del receptor de interleucina 1 (IL-1R) y a Toll like Receptors (TLRs).
6.4.2.1.2.1. Reconocimiento de patógenos
Drosophila melanogaster distingue tres clases de microorganismos, hongos, bacterias Gram positivas y bacterias Gram negativas [263]. Basado en las diferencias que presenta el peptidoglicano de las bacterias, D. melanogaster reconoce dos tipos, el tipo lisina (Lys) para bacterias Gram positivas y el tipo ácido diaminopimélico (DAP) de bacterias Gram negativas. En el caso de hongos, detecta los β-glucanos presentes en la pared y factores de virulencia, principalmente proteasas. El reconocimiento se da por la presencia de proteínas reconocedoras de peptidoglicano (PGRPs) [264]. PGRP-LC y PGRP-LE median la detección de bacterias Gram negativas y activan la vía IMD. PGRP-LC es el receptor principal y es transmembranal, mientras que PGRP-LE es clivado, secretado a la hemolinfa y además funciona como receptor intracelular. En el caso de las bacterias Gram positivas la detección de hace a través de PGRP-SA, PGRP-SD y GNBP1 que reconocen peptidoglicano tipo Lys [265,266]. El reconocimiento de hongos se realiza con GNBP3 que
64 se une a β-(1-3)-glucanos presentes en la pared. Adicionalmente, los hongos entomopatogénicos tienen la capacidad de activar la vía Toll por una vía diferente [267]. Estos hongos penetran en el hospedero perforando enzimática y mecánicamente la cutícula del insecto, para lo cual emplean una proteasa que adicionalmente es capaz de inducir la maduración de Persephone, que es un zimógeno que se encuentra en la hemolinfa.
6.4.2.1.2.2. Activación del receptor Toll inducida por bacterias Gram-positivas y hongos
A diferencia de los que sucede en mamíferos donde los TLRs se activan directamente por interacción con ligandos microbianos, en D. melanogaster, la activación de receptores Toll implica moléculas intermediarias [268].
Figura 4. Vía de señalización Toll en D. melanogaster. Drosophila melanogaster reconoce hogos y bacterias Gram-positivas debido a la presencia de receptores PGRP, que clivan Spätzle. Este clivaje permite la activación de Toll mediante sula unión de un dímero de Spätzle. Esta unión afecta la conformación del dominio intra celular de Toll y permite la formación de un complejo entre las proteínas MyD88, Tube y Pelle. La formación de este complejo activa la cinasa de Pelle que fosforila Cactus, causando la liberación y traslocacion nuclear de DIF. Este último induce la transcripción de PAMs y otras moléculas. Figura tomada de
“Regulators of the Toll and Imd
pathways in the Drosophila innate immune response. Tanji T, Ip YT.
Trends Immunol. 2005
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Drosophila melanogaster presenta 9 receptores Toll [269], 8 de los cuales (Toll, 18-wheeler y Toll3-Toll8) comparten características similares entre ellos, que difieren de los TLRs de mamíferos, mientras que Toll 9 presenta una estructura no relacionada a los otros 8, pero más cercana a los TLRs de mamíferos. En D. melanogaster, Toll es activado por la citosina Spätzle, la cual presenta una estructura relacionada a las neurotrofinas y es secretado en la hemolinfa [270,271]. Spätzle es sintetizado como dímero inactivo y por la acción de clivaje mediado por SPE (Spätzle processing enzyme) o Easter en el embrión, es activada adquiriendo la capacidad de activar Toll uniéndose a uno de sus ectodominios. Estas dos proteínas, SPE y Easter, son secretadas como zimógenos inactivos con un dominio aminoterminal CLIP y activan Spätzle en respuesta a diferentes estímulos (Ver figura 4). 6.4.2.1.2.3. Cascada de señalización Toll
Luego de la activación de Spätzle por SPE, se une con alta afinidad a la región extra citoplasmática de Toll entrecruzando los dos ectodominios produciendo cambios conformacionales en este receptor que conducen al inicio de la señalización. La parte intra citoplasmática de Toll presenta un dominio TIR de 150 aminoácidos. Posteriormente se forma un complejo entre las proteínas MyD88, Tube y Pele. MyD88 presenta un dominio de muerte (DD) y un dominio TIR. Tube y Pelle también presentan DD, de esta forma la formación del complejo entre MyD88, Tube y Pelle se produce mediante DD. La formación de este complejo permite la actividad cinasa de Pelle [272] que fosforila Cactus un homólogo del inhibidor de NF-ƙB de mamíferos, lo cual conlleva a la liberación y
translocación nuclear del factor de transcripción DIF, induciendo la expresión de PAMs y otras proteínas.
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