PhD (Biology), Head of the Molecular Genetic Research Group, Leading Researcher
к.б.н., руководитель группы молекулярногенетических исследований, ведущий научный сотрудник
PhD, MD (Medicine), Head of the Clinical Department of Somatic and Mental Health of Children
д.м.н., профессор, зав. клиническим отделением соматического и психического здоровья детей
The complement system is the most ancient components in the innate immunity, mainly functioning to primarily eliminate bacterial agents intravascularly. Moreover, the complement complex proteins play a role as a “bridge” between the systems of innate and adaptive immunity providing adequate conditions for maturation and differentiation of B- and T-lymphocytes. The complement system consists of plasma proteins and membrane receptors. Plasma proteins interact with each other via the three described cascade pathways — lectin (which is most ancient phylogenetically), alternative and classical. Lectins are proteins comprising a separate superfamily of pattern-recognizing receptors able to sense molecules of oligo- and polysaccharide nature and induce their aggregation. Among all the lectins, ficolins (FCN) (common domain — fibrinogen) and collectins (common domain — collagen) — mannose-binding lectin (MBL), hepatic and renal collectins have exert unique functions by complexing with carbohydrate components of microbial wall. Formation of a compound complex “microbial wall polysaccharides + collectin/ficolin + specific mannose-binding lectin-associated serine proteases (MARP)” results in the complement system activation, inflammatory reaction and bacterium elimination. Such scenario is proceeded along the lectin pathway compared to the two other pathways called classical and alternative. Examining a role of the complement system and congenital protein defects in the pathogenesis of various diseases is of topical interest because inborn deficiency of the complement components comprises at least 5% out of total primary immunodeficiency rate, whereas the aspects of their prevalence and pathogenesis remain unexplored. Relevance of investigating the complement system components for diverse populations is tremendous, taking into consideration accumulated evidence regarding an important role of the lectin pathway in viral infections. Lectins, the main proteins in the lectin pathway of the complement activation, are encoded by polymorphic genes, wherein single nucleotide polymorphisms (SNPs) result in altered protein conformation and expression, which, in turn, affects functionality and potential to respond to a pathogen. The distribution of the lectin polymorphic gene frequencies and their haplotypes displays extremely marked population differences. According to analyzing available data, population SNP frequencies including those associated with inborn deficiencies for components of the lectin pathway have been currently scarce or unexplored. hence, here we review major lectins and their functions, their functionally significant SNPs in diverse populations and their pathogenetic importance for host defense functions.
Система комплемента является древнейшим компонентом врожденного иммунитета, основной функцией которого является преимущественно интраваскулярная элиминация бактериальных агентов. Кроме того, протеины комплемента играют роль своеобразного моста между системами врожденного и адаптивного иммунитета, обеспечивая адекватные условия для созревания и дифференциации В- и Т-лимфоцитов. Система комплемента состоит из плазменных протеинов и мембранных рецепторов. Плазменные протеины взаимодействуют между собой тремя известными каскадными путями — лектиновым (наиболее филогенетически древним), альтернативным и классическим. Лектины — общий термин протеинов, формирующих отдельное суперсемейство паттерн-распознающих рецепторов, способных к распознаванию и агрегации молекул олиго- и полисахаридной природы. Среди всех лектинов уникальными функциями формирования комплексов с углеводными компонентами микробной стенки обладают фиколины (FCN) (общий домен — фибрионоген) и коллектины (общий домен — коллаген) — маннозосвязывающий лектин (MBL), печеночный и почечный коллектины. Образование сложного комплекса «полисахариды микробной стенки + коллектин/фиколин + специфические маннозосвязывающие лектин-ассоциированные сериновые протеазы (MASP)» приводит, в итоге, к активации системы комплемента, воспалительной реакции и элиминации бактерии. Такой путь активации называется лектиновым, в отличие от двух других путей — классического и альтернативного. Изучение роли системы комплемента и врожденных дефектов протеинов в патогенезе различных заболеваний крайне актуально в связи с тем, что врожденные дефициты компонентов комплемента составляют не менее 5% от общего числа первичных иммунодефицитов, тогда как аспекты их распространенности и патогенеза остаются неизученными. Актуальность изучения компонентов системы комплемента для различных популяций значительна, учитывая накапливающиеся доказательства важной роли лектинового пути в отношении вирусных инфекций. Лектины, основные протеины лектинового пути активации комплемента, кодируются полиморфными генами, точечные мутации (Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs) в которых приводят к изменению конформации и экспрессии белка, что в свою очередь имеет отражение на функциональности и способности отвечать на патоген. Распределение частот полиморфных генов лектинов и их гаплотипов имеет крайне выраженные популяционные различия. Согласно анализу доступных нам литературных данных, в настоящее время популяционные частоты мутаций, в том числе ассоциированных с врожденными дефицитами компонентов лектинового пути малочисленны или не изучены, поэтому в данной работе приведен обзор основных лектинов и их функции, изученных функционально значимых мутаций в различных популяциях и их патогенетической значимости для защитных функций организма.