J9九游会AG

J9九游会AG

补体固有成分的分子结构及功能

补体固有成分的分子结构及功能

补(bu)体系(xi)统两条(tiao)激活(huo)途径中,涉及(ji)到(dao)14个补(bu)体蛋白(C1-9,及(ji)B、D、P因子(zi))的(de)(de)(de)参与。近年来(lai),由(you)于分(fen)子(zi)遗(yi)(yi)传(chuan)学(xue)和(he)分(fen)子(zi)克隆(long)技术的(de)(de)(de)应用,已阐(chan)明许(xu)多补(bu)体分(fen)子(zi)的(de)(de)(de)结(jie)构、功能、生(sheng)物(wu)合成及(ji)遗(yi)(yi)传(chuan)特征,从而(er)大促进了人们(men)对补(bu)体系(xi)统激活(huo)过程机理的(de)(de)(de)认识和(he)对各个补(bu)体分(fen)子(zi)功能的(de)(de)(de)深(shen)入了解。

一、C1分子

C1是(shi)经典激活途径中的(de)起(qi)始(shi)成(cheng)分(fen)(fen)。它(ta)是(shi)由(you)1个(ge)(ge)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)C1q和2个(ge)(ge)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)C1r及2个(ge)(ge)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)Cls借(jie)Ca2+连接而成(cheng)的(de)大分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)复合物。分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)量约为750kDa。其(qi)中C1q为具(ju)有识别作用(yong)的(de)亚(ya)单(dan)位,C1r和C1s为具(ju)有催(cui)化(hua)作用(yong)的(de)亚(ya)单(dan)位。

(一)C1q

C1q为(wei)(wei)各种(zhong)补(bu)体分(fen)(fen)(fen)子(zi)中(zhong)分(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)*大(410kDa)的(de)(de)(de)γ球蛋(dan)白。其分(fen)(fen)(fen)子(zi)结(jie)构较特(te)殊和复(fu)杂,由A、B、C三(san)(san)种(zhong)不同(tong)(tong)类(lei)型(xing)的(de)(de)(de)肽(tai)链(lian)所(suo)组成。其中(zhong)A、B、C链(lian)各6条(tiao)(tiao)(tiao),共(gong)18条(tiao)(tiao)(tiao)。A、B、C三(san)(san)种(zhong)肽(tai)链(lian)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)不尽相同(tong)(tong),分(fen)(fen)(fen)别为(wei)(wei)24、23和22kDa,各含(han)有(you)222-226个(ge)氨(an)基(ji)酸残基(ji),且彼(bi)此同(tong)(tong)源(yuan)。每条(tiao)(tiao)(tiao)肽(tai)链(lian)由含(han)半胱氨(an)酸残基(ji)的(de)(de)(de)一(yi)个(ge)短的(de)(de)(de)N末端区所(suo)组成,接着为(wei)(wei)一(yi)段(duan)81个(ge)氨(an)基(ji)酸的(de)(de)(de)胶(jiao)(jiao)原序(xu)列(lie)(即重复(fu)的(de)(de)(de)三(san)(san)股序(xu)列(lie)Gly-X-Y,Y处(chu)通(tong)常为(wei)(wei)羟脯氨(an)酸或赖氨(an)酸残基(ji))。该序(xu)列(lie)的(de)(de)(de)其余部分(fen)(fen)(fen)为(wei)(wei)非胶(jiao)(jiao)原性(xing)的(de)(de)(de)。A、B链(lian)间(jian)及两条(tiao)(tiao)(tiao)C链(lian)间(jian)各有(you)一(yi)个(ge)二(er)硫键相连接。18条(tiao)(tiao)(tiao)肽(tai)链(lian)中(zhong)每三(san)(san)条(tiao)(tiao)(tiao)不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)肽(tai)链(lian)组成一(yi)条(tiao)(tiao)(tiao)三(san)(san)股螺旋(xuan),故共(gong)有(you)6条(tiao)(tiao)(tiao)这样(yang)(yang)的(de)(de)(de)结(jie)构。每条(tiao)(tiao)(tiao)螺旋(xuan)的(de)(de)(de)肽(tai)链(lian)均(jun)由丝状胶(jiao)(jiao)原样(yang)(yang)成分(fen)(fen)(fen)组成。在6条(tiao)(tiao)(tiao)螺旋(xuan)结(jie)构C端由于氨(an)基(ji)酸序(xu)列(lie)的(de)(de)(de)随机(ji)卷曲而形成6个(ge)花蕾状的(de)(de)(de)球形头部,呈(cheng)花朵形展开。在近N端约(yue)为(wei)(wei)1/2全长的(de)(de)(de)螺旋(xuan)结(jie)构呈(cheng)束(shu)状并平行(xing)排列(lie),其N末端为(wei)(wei)C1q的(de)(de)(de)尾部。因此在电(dian)镜下(xia)观察,C1q分(fen)(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)图(tu)像酷似一(yi)束(shu)盛开的(de)(de)(de)郁金香(xiang)花(图(tu)5-1)

C1q的结构(模式图)

图(tu)5-1 C1q的结构(模式图(tu))

C1q的(de)(de)(de)胶原样区(qu)有(you)(you)结(jie)(jie)合(he)C1r和C1s的(de)(de)(de)部(bu)位。并证实聚(ju)合(he)的(de)(de)(de)C1q刺激B细(xi)胞(bao)增(zeng)强其产生Ig的(de)(de)(de)作用(yong),也是(shi)通过其尾(wei)部(bu)而完成的(de)(de)(de)。C1q的(de)(de)(de)关部(bu)含有(you)(you)能(neng)识别(bie)IgFc片段上(shang)补体结(jie)(jie)合(he)部(bu)位的(de)(de)(de)位点(C1q与C1q-R相(xiang)互作用(yong)),且由于6个(ge)球形头部(bu)呈花朵形展开,更增(zeng)加了(le)其与Ig接(jie)触的(de)(de)(de)机会。C1q同1个(ge)分子的(de)(de)(de)IgM结(jie)(jie)合(he)即可被(bei)活(huo)化(hua),但至少需(xu)同两(liang)个(ge)IgG分子结(jie)(jie)合(he)才能(neng)被(bei)活(huo)化(hua),而且两(liang)个(ge)IgG分子在细(xi)胞(bao)膜上(shang)的(de)(de)(de)距离不得少于700nm。C1q对(dui)人4种(zhong)IgG亚(ya)类的(de)(de)(de)结(jie)(jie)合(he)亲和力依次为:IgG3>IgG1>IgG2>IgG4。

Reid等已对C1q分(fen)子的A、B链(lian)(lian)做了部分(fen)氨基酸(suan)分(fen)析,并完成(cheng)了A、B链(lian)(lian)的cDNA克隆及序列分(fen)析。因此,C1q分(fen)子的大部分(fen)上等结构已经(jing)明确(que)。编码C1qA、B、C三(san)条(tiao)肽链(lian)(lian)的基因均(jun)定位于人的第1号染色体的短臂34.1-36.1区。

(二)Clr和Cls

Clr和(he)Cls均为单一多肽链(lian)分子,又都是丝氨酸蛋白(bai)(bai)酶(原)。Clr和(he)Cls 多肽链(lian)均由(you)接近700个氨基(ji)(ji)酸所组成。位于C末端(duan)的约250个氨基(ji)(ji)酸为丝氨酸蛋白(bai)(bai)酶区,与胰(yi)蛋白(bai)(bai)酶和(he)糜蛋白(bai)(bai)酶同源。同大多数补(bu)体蛋白(bai)(bai)一样,它们(men)都是镶嵌(mosaic)蛋白(bai)(bai),即(ji)由(you)不同氨基(ji)(ji)酸组成的固定(ding)基(ji)(ji)序组合而成,并且(qie)很可能(neng)代表独(du)立的折叠(die)功能(neng)区或结构功能(neng)域(module)。

电镜下观察表(biao)明,Clr和Cls的分(fen)子构型极为相似(si),均呈一端大一端稍小的哑铃状(zhuang)分(fen)子。

Clr/Cls分子的结构

图(tu)5-2 Clr/Cls分子的结(jie)构

两个(ge)分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Clr和(he)(he)同(tong)等分(fen)(fen)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cls借Ca2+连接成(cheng)(cheng)扭曲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“8”字形,盘架于(yu)C1q近头(tou)(tou)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)6条(tiao)(tiao)螺旋(xuan)结构(gou)间(jian)(图5-3)。Clr和(he)(he)Cls的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)条(tiao)(tiao)螺旋(xuan)结构(gou)间(jian)(图5-3)。Clr和(he)(he)Cls的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)均(jun)为(wei)85kDa。它(ta)们激活后,在分(fen)(fen)子(zi)(zi)内的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)氨(an)酸(suan)与(yu)亮氨(an)酸(suan)残基间(jian)断(duan)裂,形成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)分(fen)(fen)别为(wei)57kDa和(he)(he)28kDa的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)A、B两个(ge)片段,但链间(jian)仍以二(er)硫键相连接,故(gu)整个(ge)分(fen)(fen)子(zi)(zi)并(bing)(bing)末分(fen)(fen)离。在B片段上(shang)含(han)有(you)丝氨(an)酸(suan)蛋白酶活性点,为(wei)其(qi)催(cui)化英(ying)勇(yong)区(qu)(图5-2)。A片段上(shang)有(you)Clr和(he)(he)Cls相互反(fan)应的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)能区(qu)。反(fan)应功(gong)(gong)能区(qu)朝(chao)向中(zhong)心,催(cui)化功(gong)(gong)能区(qu)位于(yu)外侧。在一(yi)般C1INH与(yu)C1r结合(he)着,而一(yi)旦有(you)**复合(he)物结合(he)到Clq时,C1INH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)作(zuo)用即(ji)行移除,并(bing)(bing)通过C1q的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)胶原(yuan)性柄(bing)将其(qi)头(tou)(tou)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)移动传(chuan)(chuan)递到其(qi)核心区(qu),并(bing)(bing)从此处再(zai)传(chuan)(chuan)递到与(yu)其(qi)相连接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)C1r,诱导C1r构(gou)钟(zhong)爱(ai)改变并(bing)(bing)裂解活化。活化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)C1r(C1r),再(zai)作(zuo)用于(yu)C1s使之成(cheng)(cheng)为(wei)活化型C1s(C1s)。

C1分子(C1q、C1r和C1s)的结构(示意图)

图5-3 C1分子(C1q、C1r和C1s)的结构(示意(yi)图)

目前C1r和C1s的(de)cDNA克隆均(jun)已成功(gong),并进行(xing)了全(quan)部序(xu)列分析。编(bian)码(ma)C1r的(de)基(ji)因(yin)定(ding)位于人(ren)的(de)第12号染色体短臂13-ter,与编(bian)码(ma)C1s的(de)基(ji)因(yin)相连(lian)。

二、C4分子

C4是经典激活途径中**个被活化的补体成分,分子量约为210kDa,由α(90kDa)、β(78kDa)及γ(33kDa)三条肽链借二硫键连接组成(图5-4)C4的分子结构较为特殊,其α链中含有一个在半胱氨酸和谷氨酸残其间形成的内硫酯键。α链的N端有C1s丝氨酸蛋白酶的作用点。当C1s将C4α链的精氨酸-丙氨酸键(76-77位)裂解后,形成大小不等的两个片段。小片段C4a(8.6kDa)释放入液相中,其为一弱的过敏**,具有激酞样作用,可诱导肥大细胞释放组胺,增加血管的通透性引起局部渗出性炎症,但其活性不到C3a或C5a的1%。大的片段C4b其α`链的内硫酯键被水解,并暴露出一个自由的硫氢基和一个谷氨酰胺残基的高度反应性酰基,通过转酯反应而将C4b固定到膜固相上。但C4b只能在其产生处或附近部位结合,因高度反应性的酰基能迅速与H2O反应,生成稳定的无共价结合功能的羧基(详见图5-7)。

一个C1s丝氨酸蛋白酶(mei)可以(yi)裂解多个C4分(fen)子,但产(chan)生的C4b只有(you)1/10能结合(he)到膜(mo)固(gu)相上,而且其中也仅少(shao)数与(yu)(yu)(yu)C2结合(he)。C4b的功能,除主要(yao)参与(yu)(yu)(yu)经典(dian)激活途(tu)径中C3转化酶(mei)(C4b2a)和C5转化酶(mei)(C4b2a3b)的形成进(jin)一步(bu)介导补体后续成分(fen)的级联反应外(wai),还可通(tong)过与(yu)(yu)(yu)效应细(xi)胞膜(mo)上的CR1结合(he)促进(jin)吞噬、调节补体活化,以(yi)及(ji)参与(yu)(yu)(yu)防止(zhi)**复合(he)物的沉积及(ji)中和病(bing)毒的作用(yong)。近年认为,C4可能与(yu)(yu)(yu)**识(shi)别及(ji)维持**自(zi)稳功能也有(you)关。

编码人C4的基因定位于第6号染色体的HLA-DR和HLA-B位点间一段基因组DNA上。C4由两个基因C4A*和C4B*所编码,因此血清中的C4分子也有两种类型即C4A和C4B,但二者具有高度同源性(仅有少数氨基酸不同)目前C4A*和C4B*的cDNA克隆均已成功并进行了序列分析。C4A、C4B、B因子及C2均属于MHC的第Ⅲ类分子。

C4分子其裂解片段(模式图)

图5-4 C4分子其裂解片段(模(mo)式图)