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細胞和分子免疫學:第一節(jié) 補體固有成分的分子結(jié)構(gòu)及功能

補體系統(tǒng)兩條激活途徑中,涉及到14個補體蛋白(C1-9,及B、D、P因子)的參與。近年來,由于分子遺傳學和分子克隆技術(shù)的應用,已闡明許多補體分子的結(jié)構(gòu)、功能、生物合成及遺傳特征,從而大促進了人們對補體系統(tǒng)激活過程機理的認識和對各個補體分子功能的深入了解。一、C…

補體系統(tǒng)兩條激活途徑中,涉及到14個補體蛋白(C1-9,及B、D、P因子)的參與。近年來,由于分子遺傳學和分子克隆技術(shù)的應用,已闡明許多補體分子的結(jié)構(gòu)、功能、生物合成及遺傳特征,從而大促進了人們對補體系統(tǒng)激活過程機理的認識和對各個補體分子功能的深入了解。

一、C1分子

C1是經(jīng)典激活途徑中的起始成分。它是由1個分子的C1q和2個分子的C1r及2個分子的Cls借Ca2+連接而成的大分子復合物。分子量約為750kDa。其中C1q為具有識別作用的亞單位,C1r和C1s為具有催化作用的亞單位。

(一)C1q

C1q為各種補體分子中分子量最大(410kDa)的γ球蛋白。其分子結(jié)構(gòu)較特殊和復雜,由A、B、C三種不同類型的肽鏈所組成。其中A、B、C鏈各6條,共18條。A、B、C三種肽鏈的分子量不盡相同,分別為24、23和22kDa,各含有222-226個氨基酸殘基,且彼此同源。每條肽鏈由含半胱氨酸殘基的一個短的N末端區(qū)所組成,接著為一段81個氨基酸的膠原序列(即重復的三股序列Gly-X-Y,Y處通常為羥脯氨酸或賴氨酸殘基)。該序列的其余部分為非膠原性的。A、B鏈間及兩條C鏈間各有一個二硫鍵相連接。18條肽鏈中每三條不同的肽鏈組成一條三股螺旋,故共有6條這樣的結(jié)構(gòu)。每條螺旋的肽鏈均由絲狀膠原樣成分組成。在6條螺旋結(jié)構(gòu)C端由于氨基酸序列的隨機卷曲而形成6個花蕾狀的球形頭部,呈花朵形展開。在近N端約為1/2全長的螺旋結(jié)構(gòu)呈束狀并平行排列,其N末端為C1q的尾部。因此在電鏡下觀察,C1q分子的圖像酷似一束盛開的郁金香花(圖5-1)

圖5-1 C1q的結(jié)構(gòu)(模式圖)

C1q的膠原樣區(qū)有結(jié)合C1r和C1s的部位。并證實聚合的C1q刺激B細胞增強其產(chǎn)生Ig的作用,也是通過其尾部而完成的。C1q的關(guān)部含有能識別IgFc片段上補體結(jié)合部位的位點(C1q與C1q-R相互作用),且由于6個球形頭部呈花朵形展開,更增加了其與Ig接觸的機會。C1q同1個分子的IgM結(jié)合即可被活化,但至少需同兩個IgG分子結(jié)合才能被活化,而且兩個IgG分子在細胞膜上的距離不得少于700nm。C1q對人4種IgG亞類的結(jié)合親和力依次為:IgG3>IgG1>IgG2>IgG4。

Reid等已對C1q分子的A、B鏈做了部分氨基酸分析,并完成了A、B鏈的cDNA克隆及序列分析。因此,C1q分子的大部分一級結(jié)構(gòu)已經(jīng)明確。編碼C1qA、B、C三條肽鏈的基因均定位于人的第1號染色體的短臂34.1-36.1區(qū)。

(二)Clr和Cls

Clr和Cls均為單一多肽鏈分子,又都是絲氨酸蛋白酶(原)。Clr和Cls 多肽鏈均由接近700個氨基酸所組成。位于C末端的約250個氨基酸為絲氨酸蛋白酶區(qū),與胰蛋白酶和糜蛋白酶同源。同大多數(shù)補體蛋白一樣,它們都是鑲嵌(mosaic)蛋白,即由不同氨基酸組成的固定基序組合而成,并且很可能代表獨立的折疊功能區(qū)或結(jié)構(gòu)功能域(module)。

電鏡下觀察表明,Clr和Cls的分子構(gòu)型極為相似,均呈一端大一端稍小的啞鈴狀分子。

圖5-2 Clr/Cls分子的結(jié)構(gòu)

兩個分子的Clr和同等分了的Cls借Ca2+連接成扭曲的“8”字形,盤架于C1q近頭部的6條螺旋結(jié)構(gòu)間(圖5-3)。Clr和Cls的分子量條螺旋結(jié)構(gòu)間(圖5-3)。Clr和Cls的分子量均為85kDa。它們激活后,在分子內(nèi)的精氨酸與亮氨酸殘基間斷裂,形成分子量分別為57kDa和28kDa的A、B兩個片段,但鏈間仍以二硫鍵相連接,故整個分子并末分離。在B片段上含有絲氨酸蛋白酶活性點,為其催化英勇區(qū)(圖5-2)。A片段上有Clr和Cls相互反應的的功能區(qū)。反應功能區(qū)朝向中心,催化功能區(qū)位于外側(cè)。在一般C1INH與C1r結(jié)合著,而一旦有免疫復合物結(jié)合到Clq時,C1INH的抑制作用即行移除,并通過C1q的膠原性柄將其頭部的移動傳遞到其核心區(qū),并從此處再傳遞到與其相連接的C1r,誘導C1r構(gòu)鐘愛改變并裂解活化;罨腃1r(C1r),再作用于C1s使之成為活化型C1s(C1s)。

圖5-3 C1分子(C1q、C1r和C1s)的結(jié)構(gòu)(示意圖)

目前C1r和C1s的cDNA克隆均已成功,并進行了全部序列分析。編碼C1r的基因定位于人的第12號染色體短臂13-ter,與編碼C1s的基因相連。

二、C4分子

C4是經(jīng)典激活途徑中第二個被活化的補體成分,分子量約為210kDa,由α(90kDa)、β(78kDa)及γ(33kDa)三條肽鏈借二硫鍵連接組成(圖5-4)C4的分子結(jié)構(gòu)較為特殊,其α鏈中含有一個在半胱氨酸和谷氨酸殘其間形成的內(nèi)硫酯鍵。α鏈的N端有C1s絲氨酸蛋白酶的作用點。當C1s將C4α鏈的精氨酸-丙氨酸鍵(76-77位)裂解后,形成大小不等的兩個片段。小片段C4a(8.6kDa)釋放入液相中,其為一弱的過敏毒素,具有激酞樣作用,可誘導肥大細胞釋放組胺,增加血管的通透性引起局部滲出性炎癥,但其活性不到C3a或C5a的1%。大的片段C4b其α`鏈的內(nèi)硫酯鍵被水解,并暴露出一個自由的硫氫基和一個谷氨酰胺殘基的高度反應性;ㄟ^轉(zhuǎn)酯反應而將C4b固定到膜固相上。但C4b只能在其產(chǎn)生處或附近部位結(jié)合,因高度反應性的;苎杆倥cH2O反應,生成穩(wěn)定的無共價結(jié)合功能的羧基(詳見圖5-7)。

一個C1s絲氨酸蛋白酶可以裂解多個C4分子,但產(chǎn)生的C4b只有1/10能結(jié)合到膜固相上,而且其中也僅少數(shù)與C2結(jié)合。C4b的功能,除主要參與經(jīng)典激活途徑中C3轉(zhuǎn)化酶(C4b2a)和C5轉(zhuǎn)化酶(C4b2a3b)的形成進一步介導補體后續(xù)成分的級聯(lián)反應外,還可通過與效應細胞膜上的CR1結(jié)合促進吞噬、調(diào)節(jié)補體活化,以及參與防止免疫復合物的沉積及中和病毒的作用。近年認為,C4可能與免疫識別及維持免疫自穩(wěn)功能也有關(guān)。

編碼人C4的基因定位于第6號染色體的HLA-DR和HLA-B位點間一段基因組DNA上。C4由兩個基因C4A*和C4B*所編碼,因此血清中的C4分子也有兩種類型即C4A和C4B,但二者具有高度同源性(僅有少數(shù)氨基酸不同)目前C4A*和C4B*的cDNA克隆均已成功并進行了序列分析。C4A、C4B、B因子及C2均屬于MHC的第Ⅲ類分子。

圖5-4 C4分子其裂解片段(模式圖)

三、C2分子

C2的序號似是補體的第2個成分,但在經(jīng)典激活途徑的激活順序上卻在C4以后被活化。C2分子的一級結(jié)構(gòu)已全部搞清楚,它是由723個氨基酸殘基組成的單肽鏈糖蛋白,分子量約110kDa(圖5-5)。當C2與已固定于細胞膜固相上的C4b結(jié)合為復合物時,C1s絲氨酸蛋白酶可從C2肽鏈的精氨酸和賴氨酸(223-234)間,將C2裂解為兩個片段,即C2a和C2b。C2b由N端223個氨基酸殘基構(gòu)成,分子量為35kDa,由細胞膜表面釋放入液相中,其生物學活性至今不明。C2a由509個氨基酸殘基組成,分子量為75kDa,它是構(gòu)成經(jīng)典激活途徑中C3轉(zhuǎn)化酶(C4b2a)和C5轉(zhuǎn)化酶(C4b2a3b)的酶原部分。C2a的肽鏈上含有裂解C3和C5的蛋白酶活性點,C3轉(zhuǎn)化酶與C5轉(zhuǎn)化酶對C3和C5的裂解,均是由C2a的酶活性點起催化作用。

5-5 C2分子的結(jié)構(gòu)(模式圖)

注:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為3個SCR

通過對C2的cDNA序列和氨基酸序列分析發(fā)現(xiàn),C2與B因子間具有結(jié)構(gòu)上的同源性。其中C2a與Bb同源,均含有裂解C3和C5的酶活性點;C2b和Ba同源,均由3個約60個氨基酸殘基的短同源重復序列(shortconsensus repeat,SCR)構(gòu)成。編碼C2的基因定位于人的第6號染色體短臂21區(qū)(基因長度8kb)。

四、C3分子

C3處于兩條激活途徑的匯合點,在補體系統(tǒng)活化過程中起著樞紐作用,并為替代途徑激活的關(guān)鍵分子。C3的α、β兩條肽鏈組成,之間以二bhskgw.cn/shouyi/硫鍵相連結(jié),分子量為195kDa,其中α鏈為115kDa,β鏈為75kDa(圖5-6)。其在血清中的含量高于其它補體分子,約為0.55-1.2mg/ml。同C4分子一樣,C3分子的α鏈在半胱氨酸和谷氨酸殘基之間也有一個內(nèi)硫酯鍵(Cys-S-CO-Glu)。此環(huán)狀結(jié)構(gòu)水解后,可形成一個轉(zhuǎn)移性結(jié)合點,認為這是C3b由液相結(jié)合到固相上的結(jié)構(gòu)條件,也是C3以緩慢的速率水解導致其構(gòu)象改變出現(xiàn)能與B因子具有親和力的“變構(gòu)”C3b的分子基礎。當C3轉(zhuǎn)化酶從C3α鏈N端一個精氨酸-絲氨酸鍵(第77-78位)外將C3裂解后,可產(chǎn)生一個9kDa的小片段C3a(釋放到液相中去),其余部分為C3b。同時,新生的C3bα`鏈內(nèi)距N端5kDa的硫酯鍵斷裂,在谷氨酰胺基上出現(xiàn)一個具有轉(zhuǎn)酯作用的高度或多糖等分子中的羥基(R-OH)共價結(jié)合,形成新的酯鍵。同樣,也可與靶細胞上的氨基形成酰鍵(-CONH-)。這樣,新生的C3b便可結(jié)合于靶細胞表面,而其半胱氨酸則通過接受1個質(zhì)子形成硫氫基(-SH),從而獲得轉(zhuǎn)移性。需要提及的是,上述形成的反應性;鶚O不穩(wěn)定,若在60秒內(nèi)未同碳水化物發(fā)生轉(zhuǎn)酯反應,則反應性;磁c水分子反應形成羧基,從而使C3b失去共價結(jié)合的能力(圖5-7)。一般細胞表面都有足夠的糖類(常以糖蛋白、糖脂或多糖形式存在)因此新生C3b得以通過上述轉(zhuǎn)酯作用而固定于細胞上(外來的或自身的)。通過上述轉(zhuǎn)酯反應而獲得結(jié)合活性的C3b可與c

4b2a結(jié)合形成經(jīng)典途徑的C5轉(zhuǎn)化酶(C4b2a3b),或與Bb結(jié)合形成替代途徑的C3轉(zhuǎn)化酶(C3bBb)和C5轉(zhuǎn)化酶(C 3bnBbC3b也可在H因子和I因子的作用下,變?yōu)闊o活性的C3bi,并再I因子裂解為C3dg和C3c(圖5-8)。C3d可能是C3裂解的最終產(chǎn)物,只有在細菌或炎灶分解產(chǎn)物的作用下,才能裂解為C3d和C3c。還報道有C3e片段,可能來源于C3c。

C3各個裂解片段的生物學活性不一。C3a為過敏毒素,能直接作用于肥大細胞和嗜性粒細胞,使之釋放組胺,引起血管擴張,通透性增加,平滑肌收縮及局部水腫。但其作用遠較C5a弱。此外,C3a還具有使吞噬細胞定向移動以促進吞噬的趨化作用,以及抑制特異抗體反應、非特異性多克隆反應和抑制白細胞移動抑制因子(LIF)產(chǎn)生的作用。C3b的生物學活性烄廣,概括起來有以下幾個方面:(1)參與替代途徑中兩種C3轉(zhuǎn)化酶[起始C3轉(zhuǎn)化酶(C3bB)和放大C3轉(zhuǎn)化酶(C3bBb)],以及兩條途徑中兩種C5轉(zhuǎn)化酶(C4b2a3b和C3bnBb)的形成;(2)啟動替代激活途徑中的正反饋放大回路;(3)調(diào)理促進吞噬及免疫粘連作用;(4)參與免疫調(diào)節(jié),如作為B細胞活化的非特異性刺激信號,作為B細胞的致有絲分裂原促進B細胞增殖,與抗體協(xié)同增強ADCC作用和刺激單核細胞釋放前列腺素E(PGE),嵌入抗原、抗體復合物的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中,使二者的結(jié)合鍵斷裂從而是產(chǎn)生對可溶性免疫復合物的溶解作用等。C3bi具有促進吞噬和與抗體協(xié)同增強ADCC反應的作用。C3c和C3dg可的抑制抗原、有絲分裂原或同種異型抗原誘導的T細胞增殖,C3e則可引起白細胞增多。

人的C3基因定位于第19號染色體,有兩種常見的同種型C3S和C3F。此外還有十余種少見型及罕見型,其中C3F與腎小球毛細血管性腎炎和部分脂質(zhì)性營養(yǎng)不良有關(guān)。C3遺傳性缺陷少見,但如發(fā)生缺陷,則易引起反復化膿性和革蘭氏陰性菌的感染。

圖5-6 C3分子的結(jié)構(gòu)(模式圖)

五、C5分子

C5是形成膜攻擊復合體(MAC)的第1個補體分子。C5由以二硫鍵相連接的α、β鏈組成,分子量190 kDa,其中α鏈為115kDa,β鏈為75kDa(圖5-9)。C5與C3和C4的結(jié)構(gòu)相類似,但沒有鏈內(nèi)硫酯鍵?拷麼端的第74-75位精氨酸一亮氨酸鍵為C5轉(zhuǎn)化酶作用的部位。在C5轉(zhuǎn)化酶的作用下,C5α鏈N末端裂解出一個分子量為11kDa的小片段C5a進入液相中,其余部分為110kDa的大片段C5b,仍結(jié)合在細胞膜表面。親生的C5b在極短時間內(nèi)能保持與C6結(jié)合的構(gòu)象,可與C6非共價結(jié)合形成一牢固的C5b6復合物,并通過與C3b的可逆性結(jié)合而固定的細胞膜上。但C5b生成后其潛在的生物學活性存在時間非常短促,若無C6結(jié)合則迅速衰變?yōu)镃5bi。

C5b只形成MAC參與細胞溶解效應,而C5a卻具有廣泛的生物學活性。概www.med126.com括起來有以下幾方面:(1)過敏毒素作用:C5a是具有過敏毒素作用的補體裂解片段中作用最強的介質(zhì),較C3a強20倍,較C4a強2500倍。此外,C5a還可不依賴于肥大細胞釋放組胺,即通過直接作用于血管內(nèi)皮細胞而增加血管的通透性。(2)趨化作用:高濃度的C5a是中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和單核細胞的趨化劑,可刺激這些細胞沿著濃度定向移動。值得注意的是,被血清羧肽酶N切C5a C端精氨酸殘基而形成的去精C5a雖喪失了使肥大細胞分泌組胺的能力,但仍具有較強的趨化活性,是補體活化后產(chǎn)生趨化作用的主要因素。(3)促代謝作用:高濃度的C5a可刺激中性粒細胞和單核細胞的氧化代謝,提高其cGMP的水平,有利于促進溶酶體與細胞膜的融合,釋放溶酶體酶。此外,C5a還可刺激中性粒細胞粘附及增強其產(chǎn)生超氧化物。(4)免疫調(diào)節(jié)作用:近年體外研究表明,C5a對免疫應答有明顯增強作用,如可誘導單核細胞分泌IL-1、IL-6、IL-8及TNF-α等細胞因子,促進抗原及同種異體抗原誘導的T細胞增殖及B細胞產(chǎn)生抗體等。C5a的上述生物學活性的利于增強機體的防御機能,但由其導致的炎癥反應也可造成對機體的損傷。編碼入C5的基因定位于第9號染色體長臂32-34區(qū)。

圖5-7 C3b的酯化反應(圖解)

圖5-8 C3各種裂解片段的產(chǎn)生(圖解)

圖5-9 C5分子的結(jié)構(gòu)(模式圖)

六、C6和C7

C6和C7有許多相似之處,均為單鏈糖蛋白,且分子量也相近分別為128kDa和121kDa。編碼C6和C7分子的基因可能由共同的祖基因進化而來。C6和C7在氨基酸水平上有33.5%的同源性。近幾年來,對C6的結(jié)構(gòu)及功能進行了較深入的研究,由cDNA序列推導成熟C6的全部多肽鏈含有913個氨基殘基,前面還有21個獨特氨基酸殘基組成的信號肽,其碳水化物的含量為4-6%。在肽鏈的第303位和834位氨基酸殘基處,可能為兩個天冬酰胺連接的糖基化部位。C6中還含有大量的半胱氨酸殘基(總數(shù)為64個),集中在多肽鏈的氨基末端和羧基末端部分,其中氨基末端的位置由半胱氨酸殘基所占據(jù)。

C6和C7中都含有低密度脂蛋白(LDL)受體結(jié)構(gòu)功能域、EGF前體結(jié)構(gòu)功能域、Ⅰ型凝血敏感蛋白(TSP-1)結(jié)構(gòu)功能域和SCR結(jié)構(gòu)功能域,且排列方式相同。應用濾紙結(jié)合的C6片段進行研究表明,C6與C5b的結(jié)合部位為由2個SCR和2個Ⅰ因子結(jié)構(gòu)功能域(FIMs)所組成的大小為34kDa的羧基末端的片段。在C6和C7活化過程中,二者均無分子的裂解,推測可能是由于其分子構(gòu)型的改變而成為具有結(jié)合活性的形式。C6和C5b以非共價形式結(jié)合形成的C5b6復合物仍疏松的與C3b呈可逆性結(jié)合,且具有親水性不能插入膜內(nèi)。而一經(jīng)與C7結(jié)合,即出現(xiàn)親水-疏水兩性轉(zhuǎn)換,同時產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)膜結(jié)合部位。這樣,c

5b67便脫離C3b附著部位轉(zhuǎn)移至膜表面,然后通過復合物中C7的疏水性緊緊固定在膜脂質(zhì)雙層中。疏水區(qū)的暴露系由于C5b67復合物的構(gòu)象變化所致。但新生的亞穩(wěn)態(tài)C5b67復合物僅有100毫秒的生存其,如不及時同膜結(jié)合,又可因復合物重排使疏小區(qū)折疊而失去膜結(jié)合活性。此外,無論液相或結(jié)合到膜上的C5b67復合物均可自行聚合而喪失其介導的溶細胞活性,但仍具有趨化作用。C6和C7可能還有觸發(fā)淋巴細胞母細胞化的作用,因在單相混合淋巴細胞反應(MLR)中,加入抗C6及C7的抗體Fab能抑制淋巴細胞增殖。

編碼C6和C7和的基因定位于人的第5號染色體上且相連鎖。C6及C7均具有遺傳多態(tài)性,編碼C6的兩個等位基因(C6A和C6B)已確定,東方人群中C6B的基因頻率較高。C6及C7的cDNA已克隆成功,發(fā)現(xiàn)它們與C8和C9具有一定的同源性。

七、C8分子

C8是由α、β、γ三條肽鏈組成的三聚體糖蛋白,分子量為155kDa。其中α鏈和β鏈均為64kDa,γ鏈為22kDa。α鏈和γ鏈間以二硫鍵共價結(jié)合,而α鏈與β鏈間則為非共價鍵結(jié)合(圖5-10)。C8分子中也含有TSP-1和LDL受體結(jié)構(gòu)功能域。在C8α和C8β多肽鏈的中央(157-501個氨基酸殘基間),幾科不含半胱氨酸殘基,為與細胞毒性T細胞及NK細胞產(chǎn)生的穿孔蛋白(perforin)有同源性的結(jié)構(gòu)功能域。在α和β鏈中含有極高比使的疏水性氨基酸。β鏈分布在C8分子的表面,其與C5b的相互作用是極性的,并具有高度特異性。C8與C5b-7的結(jié)合部位為其β鏈。當C8與c 5b-7結(jié)合后,通過C8分子的構(gòu)象變化,使其α鏈插入膜脂質(zhì)雙層的烴核中,形成直徑約1.6nm的空膜孔道,可使細胞同的離子緩緩流出,但不會導致細胞溶解。C5b-8復合物能促使C9的聚合但機理尚不清楚,可能是降低了C9聚合的活化能所致。另外研究表明,C9是通過C8而同c 5b-8結(jié)合的,因C9不能同C5b-7相結(jié)合,而其同C5b-8的結(jié)合則可被抗C8的抗體所抑制。

圖5-10 C8分子的結(jié)構(gòu)(模式圖)

C8的基因定位較復雜,其中編碼α鏈和β鏈的基因C8A和C8B定位于人的第1號染色體,而編碼γ鏈的基因C8G則定位于第9號染色體的長臂。目前已對C8β鏈的cDNA克隆成功,并做了序列分析,發(fā)現(xiàn)其與C9具有高度的同源性,而且二者均含有豐富的半胱氨酸的膜嵌入?yún)^(qū)。C8的α鏈和β鏈在遺傳上也呈高度多態(tài)性,二者約有33%的氨基酸序列相同,而與C7和C9則約25%相同

八、C9分子

C9是形成膜攻擊復合體(MAC)的最后個分子,為一單鏈糖蛋白,分子量79kDa。經(jīng)對cDNA推導的氨基酸序列分析發(fā)現(xiàn),C9為一兩性分子。C端37kDa由疏水性氨基酸組成稱C9b,N端34kDa由親水性氨基酸組成稱C9a因此C9以其羧基端部分嵌入細胞膜的脂質(zhì)雙層中。而N端則為與c 5b-8相結(jié)合的結(jié)構(gòu)域。C9具有自發(fā)聚合的作用,但聚合很慢,在37℃下需3天才能完成,而在C >5b-8的催化下,10分鐘內(nèi)即可完成。由12-16個C9分子聚合形成的多聚體C9,可形成內(nèi)徑10nm、壁厚2nm的中空穿膜孔道嵌入膜內(nèi)(圖5-11)?椎赖膬(nèi)面由許多親水性氨基酸殘基和碳水化物組成,而與雙層脂接觸的管壁外面則是疏水性氨基酸殘基。由于細胞內(nèi)容物的外漏,最終可導致細胞溶解破壞。C9分子的多肽鏈與C8α和C8β結(jié)構(gòu)上相類似,也含有TSP-1、LDL受體前體結(jié)構(gòu)功能域及與穿孔蛋白同源的結(jié)構(gòu)功能域。由于C9和穿孔蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上均非常相似,推測二者可能具有共同的祖基因。編碼入C9的基因定位于第5號染色體上,末發(fā)現(xiàn)C9有多態(tài)性。

九、B因子

B因子(factor B,Bf)替代激活途徑中的重要成分,由Blum于1959年首先發(fā)現(xiàn)。B因子為由733個氨基酸殘基組成的單鏈糖蛋白(糖含量約7%),分子量93kDa。由于這些氨基酸的迂回折疊形成三個大小相近似的球形區(qū)。其中1個為Ba,其余兩個呈啞鈴狀為Bb。Bb中靠近N端的一個球形區(qū)可同C3b結(jié)合,另一個球形區(qū)可能是催化區(qū)(圖5-12)。在Mg2+存在的情況下,B因子可與C3b結(jié)合形成C3bB,被血清中的D因子裂解為分子量為33kDa的Ba和63kDa的Bb兩個片段。后者3再與C3b結(jié)合形成替代途徑的C3轉(zhuǎn)化酶(c3bBb)和C5轉(zhuǎn)化酶(C3bnBb)。兩種酶中的Bb均具有絲氨酸蛋白酶活性,是裂解C3和C5的活性部位,但C 3bBb和C 3bnBb均不穩(wěn)定,易衰變失去活性。

圖5-11 膜攻擊復合體(MAC)的結(jié)構(gòu)(模式圖)

圖5-12 B因子的結(jié)構(gòu)(模式圖)

注Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為3個SCR

近年研究發(fā)現(xiàn),B因子的兩個裂解片段還具有免疫調(diào)節(jié)作用。其中Bb能促進經(jīng)金黃色葡萄球菌Cowan I株(SAC)刺激活化的B細胞增殖,而Ba則對B細胞生長因子(BCGF)誘導的進入活化狀態(tài)的B細胞增殖有明顯抑制作用,且呈濃度依賴關(guān)系。B因子和C2均屬于補體超家族的成員,二者的編碼基因緊密連鎖。編碼B因子的基因定位于人的第6號染色體短臂21區(qū),基因長度6kb,含18個外顯子。

十 、D因子

D因子是啟動替代途徑激活的重要成分,為由222個氨基酸殘基組成的單鏈絲氨酸蛋白酶,分子量僅25kDa。D因子在血清中的濃度很低(1-2μg/ml),主要以活化形式而存在。但可能還有一種以酶原形式而存在的由239個氨基酸殘基組成的D因子。具有活性的D因子(D)可能在第234-235位的精氨酸-賴氨酸鍵處將B因子裂解為Ba和Bb兩個片段,從而啟動替代途徑的級聯(lián)活化反應。D因子的部分cDNA已克隆成功,并進行了序列分析,發(fā)現(xiàn)其與其它幾種絲氨酸蛋白酶(如胰蛋白酶、糜蛋白酶、纖溶酶及弱性蛋白酶)具有同源性。

十一、P因子

P因子又稱備解素(properdin),是替代途徑中除C3以外最先發(fā)現(xiàn)的一種血漿蛋白,F(xiàn)已探明,P因子以聚合體形式而存在:即三聚體(54%)、二聚體(26%)和四聚體(20%)都有,但特異活性的順序依次為:四聚體>三聚體>二聚體。P因子為由4條相同的肽鏈(分子量各55kDa)組成的四聚體分子,鏈間以非共價鍵相連接,分子量為220kDa。P因子的生物學活性是以高親和力與c 3bBb和C 3bnBb相結(jié)合,結(jié)合后通過發(fā)生構(gòu)象改變而加固C3b與Bb間的結(jié)合力,從而可使其半衰期由2分鐘延長至26分鐘。另外,P因子還可封閉H因子的抑制作用,更增加了上述兩種酶的穩(wěn)定性及活性,有利于促進替代途徑級聯(lián)反應的繼續(xù)進行。因此,P因子實際上是替代途徑中的一個重要的正調(diào)節(jié)分子。因其常成為c 3bBb和C3bnBb復合物中的組成成分之一,故將其作為補體系統(tǒng)的固有成分在此一并描述。此外,在膜增生性腎小球腎炎病人血清中發(fā)現(xiàn)有一種C3腎炎因子(C3nephritic factor,C3NeF)實際為C 3bBb的自身抗體,也可與C3bBb結(jié)合而增加c 3bnBb的穩(wěn)定性,使其半衰期處長10-30倍。

關(guān)于上述14種補體固有蛋白的特性及其生物學活性見表5-1。

表5-1 補體固有成分的特性及生物學活性

補體成分血清濃度(μg/ml)分子量(kDa)亞單位(鏈)及分子量(kDa)激活產(chǎn)物生物學活性
C1q75410A:24各6條 識別IgG、IgM Fc的補體結(jié)合點
   B:23各6條  
   C:22各6條  
C1r50851條C1r絲氨酸蛋白酶,裂解C1s
C1s50851條C1s絲氨酸蛋白酶,裂解C4、C2
C4200-500210α:90C4a弱的過敏毒素作用
   β:78  
   γ:33C4b組成CP中的C3、C5轉(zhuǎn)化酶,促進吞噬、防止IC沉積、中和病毒、免疫識別及維持自身穩(wěn)定等
C2201101條C2b不詳
    C2a絲氨酸蛋白酶,組成CP中的C3、C5轉(zhuǎn)化酶
C3550-1200195α:110C3a過敏毒素、趨化作用等
   β:85C3b組成CP、AP中的C3、C5轉(zhuǎn)化酶,調(diào)理促吞噬、免疫粘附及免疫調(diào)節(jié)作用
C570190α:115C5a強的過敏毒素作用、趨化作用、
   β:75 促代謝作用及免疫調(diào)節(jié)作用
    C5b形成C5b67復合物具有趨化作用
C6601281條 組成MAC,觸發(fā)淋巴細胞母細胞化
C7601211條 組成MAC的成分
C860155α:64 組成MAC的成分,促進C9聚合
   β:64  
   γ:22  
C960791條 組成MAC并聚合形成跨膜孔道
B因子200931條Ba抑制人的B細胞增殖
    Bb絲氨酸蛋白酶,組成AP中的C3、C5轉(zhuǎn)化酶
D因子1~2251條D絲氨酸蛋白酶,裂解B因子
P因子252204條,各55 穩(wěn)定AP中的C3、C5轉(zhuǎn)化酶

注:CP:紅典激活途徑;AP:替代激活途徑;MAC:膜攻擊復合體

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