我们热爱生命科学!-生物行

第二节 细胞因子的结构和生物学特征(4)

时间:2006-06-29 00:12来源:大众医药网 作者:admin 点击: 698次

  3.IL-6的受体 目前已知,IL-6R至少由称之为IL-6结合受体蛋白(IL-6binding receptor protein)和称为信号转导蛋白(signal-transducing protein)的gp130所组成,习惯上前者称之IL-6R。

  (1)IL-6R(CD126):人IL-6R由468个氨基酸组成,切除N端19个氨基酸残基后的成熟分子有449氨基酸,胞膜外区、穿膜区和胞浆区分别为339、28和82个氨基酸,分子量为80kDa,6个N糖基化位点。胞膜外由一个Ig样区(C2,约100氨基酸)、2个Ⅲ型纤维结合蛋白结构(各含100氨基酸)及1个细胞因子受体的同源区所组成,后者含4个保守的Cys和一个WSXWS结构。单独IL-6R与IL-6结合为低亲和力。IL-6R分布于淋巴样细胞和非淋巴样细胞,如活化B细胞、EBV转化B细胞、急性淋巴母细胞白血病细胞、骨髓瘤细胞、静止T细胞、肝细胞、单核细胞、急性髓样白血病(AML)细胞、嗜铬细胞瘤细胞等。

  (2)gp130(CDw130):分子量为130kDa的糖蛋白,共有14个潜在N-糖基化位点,胞膜外区、穿膜区和胞浆区分别有597、22和277个氨基酸。胞膜外区有1个IgC2区,6个Ⅲ型纤维结合蛋白的结构,其中第二个和第三个结构区之间有4个保守的Cys和WSXWS结构的区域,形成1个细胞因子受体家族结构特征的结构域。gp130不能直接与配基IL-6结合,在生理情况下,IL-6与IL-6受体结合后使IL-6R的构象发生变化并迅速与两个gp130分子结合,形成高亲和力的结合位点,并通过gp130亚单位传递信号。人和小鼠gp130在氨基酸水平上有77%的同源性。转染gp130cDNA小鼠pro-B细胞在IL-6/sIL-6R复合物刺激下可传递增殖信号。小鼠体内注射IL-6可增加gp130mRNA的表达。目前已证实,gp130除组成IL-6高亲和力受体外,也是白血病抑制因子(LIF)、抑瘤素M(OSM)、睫状神经营养因子(CNTF)和IL-11等受体所共用的亚单位。

  (3)信号转导:gp130与IL-6/IL-6R复合物结合后,刺激gp130胞内部分发生酪氨酸磷酸化,目前关于参与此过程的酪氨酸蛋白激酶的作用还不清楚。酷氨酸激酶被激活后继而引起丝氨酸/苏氨酸激酶如丝裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)的激活,使NF-IL-6中丝氨酸和苏氨酸磷酸化而被激活,从而促进相应基因的活化。

  (4)sIL-6R:存在于正常人尿、骨髓瘤细胞系U266培养上清,PHA活化人PBMC以及HTLV-I阳性细胞也能分泌sIL-6R,分子量为50kDa。用反转录PCR从正常人细胞和骨髓瘤细胞中均分离出编码sIL-6r mRNA,序列分析表明与膜结合受体相应区域序列一致。sIL-6也可从膜结合的sIL-6R(mIL-6)脱落而来。sIL-6R与IL-12p40亚基具有高度同源性,而IL-6与IL-12的p35亚基序列高度同源。因此可以推测类似于IL-6/sIL-6R复合物的IL-12分子可能也通过类似于pg130分子作用于细胞。与其它可溶性细胞因子受体不同,sIL-6R结合IL-6后可与细胞膜表面gp130结合,增强IL-6的刺激活性。而可溶性gp130(sgp130)可抑制sIL-6R/IL-6复合物的活性。sIL-6R水平的升高与某些自身免疫性疾病有关。

  4.IL-6的生物学活性

  (1)刺激细胞生长:IL-6可促进多种细胞的增殖,如B淋巴细胞杂交瘤、浆细胞瘤、EBV转化的B细胞、T细胞、PMA和IL-4刺激的胸腺细胞、造血干细胞、角朊细胞和肾小球系膜细胞。

  (2)促进细胞分化:如B细胞分化和Ig的分泌,CTL分化,协同IL-2增强CTL中穿孔素基因的表达,并增加T细胞IL-2产生和IL-2R表达,诱导异巨噬细胞、神经细胞和NK细胞分化。协同IL-3促进干细胞分化和巨核细胞的成熟。明显促进小鼠骨髓移植后免疫功能的重建。

图4-2 IL-6受体信号传递的模式图

  (3)加速肝细胞急性期蛋白(acute phase protein)的合成。

  (4)抑制M1髓样白血病细胞系的生长,促进其成熟和分化;抑制黑素瘤、乳腺癌细胞生长。

  5.IL-6与临床 IL-6与临床上多种疾病的发生有一定的关系。

  (1)IL-6与自身免疫性疾病

  ①心脏粘液廇:患者往往表现为高丙球蛋白血症,有多种血身抗体以及急性期蛋白升高。培养的粘液瘤细胞含有IL-6和IL-6mRNA,患者血清中IL-6明显升高,骨髓中可见有IL-6依赖的多克隆浆细胞增殖。手术后上述症状和体症可见逐渐消退。

  ②Castleman氏病:患者表现为高丙球蛋白血症,急性期蛋白和血小板升高,增生的淋巴结生发中心中B淋巴样细胞产生IL-6,其中某些患者可发展成为多发性骨髓瘤。

  ③类风湿性关节炎:表现为多克隆性浆细胞增多症,自身抗体、C反应蛋白(CRP)和血小板升高。急性期血清以及关节的滑液中能测到IL-6,滑液中IL-6与IgG以及血清中IL-6与C反应蛋白之间有明显的相关性。患者的T细胞、B细胞、滑膜细胞以及软骨细胞均可产生IL-6。

  ④艾滋病:与艾滋病患者多克隆B细胞活化有关,HIV感染诱导单核细胞产生IL-6可能引起血清中IL-6水平的升高。此外,IL-6可能是Koposi氏肉瘤的主要生长因子之一,反义IL-6基因在体内可抑制Koposi氏肉瘤细胞的生长。

  (2)IL-6与肿瘤

  ①浆细胞瘤形成:慢性炎症诱导IL-6生物合成增加与浆细胞瘤的发生有关。如用石腊或降植烷腹腔刺激小鼠,诱导炎症,可诱导出较高比例的浆细胞瘤。在患者也可见到类似情况,如早先发生的类风湿性关节炎可能与浆细胞瘤形成有关。在体外,IL-6可促进浆细胞瘤和骨髓瘤细胞的生长,某些浆细胞瘤细胞生长依赖于IL-6的存在。

  ②可能通过自分泌机理与非Hodgkin氏淋巴瘤、慢性淋巴细胞白血病和急性髓样白血病的发病有关。血清中IL-6水平与多发性骨髓瘤如浆细胞白血病病情严重程度有关。多发性骨髓瘤患者不仅骨髓细胞表面IL-6R表达增加,而且血浆中sIL-6R水平明显升高。

  (3)IL-6与膜增生性肾小球肾炎(mesangial proliferative glomerulonephritis,MPG):MPG患者尿中可测出IL-6,而且其水平与疾病的发展有关。体外培养的患者肾小球膜细胞可产生IL-6,提示MPG发生与IL-6的自分泌有关。

  IL-6转基因小鼠可出现某些与临床上相似的变化,如血清中高浓度的IL-6和IgG1,浆细胞增多症,MPG的发生以及骨髓中巨核细胞的成熟。

  (4)烧伤和术后伴有血清IL-6水平增加。

  (5)病毒性脑膜炎和脊髓膜炎小鼠的胶质细胞可分泌大量IL-6,IL-6又可促进脑胶质细胞分泌其它神经营养因子和神经生长因子。

  (6)IL-6作用于下丘脑-垂体-肾上腺轴,刺激ACTH和皮质激素的释放以及星状细胞合成内啡肽。

  IL-1和TNF-α对IL-6引起的病理损伤可能有协同作用。

  应用IL-6治疗放疗、化疗所致血小板减少症、癌症以及作为疫苗佐剂已进入临床试验。

  (七)IL-7

  1982年Whitlock建立了骨髓长期培养系统(LTBMC),使得人们有可能对B细胞前体的增殖和分化进行深入的研究。由于B细胞前体的生长对于基质细胞有严格的依赖性,推测骨髓基质细胞可能分泌一种B细胞前体细胞的生长刺激因子。1988年Namen等应用LTBMC获得一株SV40病毒转染的骨髓基质细胞株(bone marrow stromal cell line)IXN/A6,能分泌一种前B细胞刺激因子,起初命名为淋巴细胞生长素(lymphopoietin-1,LP-1),或小鼠前B细胞生长因子(murine pre-B cell growth factor),1988年统一命名为IL-7。

  1.IL-7的产生 由骨髓基质细胞和胸腺基质细胞产生,以IL-7 cDNA为探针,在小鼠胸腺、脾、肾、肝等细胞中均测得有IL-7mRNA存在,但大小不一。

  2.IL-7的分子结构和基因 天然IL-7分子量约为25kDa,在69和90位氨基酸残基有N糖基化点,分子内有6个半胱氨酸,可能参与链内二硫键的形成,对IL-7的生物学活性起重要作用。1988年Namen等用IXN/A6细胞株建立cDNA文库,筛选出IL-7的cDNA,经克隆后COS-7细胞中表达出有活性IL-7。小鼠IL-7前体有154氨基酸残基,25氨基酸残基的信号肽,成熟的IL-7由129氨基酸残基组成,推算裸肽分子量为14.9kDa,小于天然IL-7,但活性类似。1989年Goodwin以小鼠IL-7cDNA为探针,从人肝癌细胞系cDNA文中,获得与小鼠IL-7 cDNA高度同源的人IL-7cDNA克隆,并在COS细胞中得到表达。人IL-7基因定位于第8号染色体。rHuIL-7分子有177个氨基酸,包括25个氨基酸先导序列,成熟IL-7分子有152个氨基酸,裸肽分子量17.4kDa,与小鼠IL-7有60%同源性。IL-7对pH改变(pH2.1~8)、SDS、热等理化因素均有一定的抵抗。

  3.IL-7受体 IL-7依赖的小鼠IXN/2b基质细胞表面存在高亲和力(Kd~1×10-10M)和低亲和力(Kd~4×10-8M)两种类型受体。每个细胞约有2000~2500个受体,其中15~20%为高亲和力型。在Pre-B、胸腺细胞、部分T细胞株上和某些巨噬细胞肿瘤细胞株上有IL-7R,成熟B细胞上无IL-7R表达。不成熟B细胞前体所表达的IL-7R与酪氨酸激酶信号转导途径密切相关,酪氨酸磷酸化是IL-7R介导的跨膜信号产生和传递过程中必不可少的步骤。现已发现一种由于mRNA的不同剪接所产生的可溶性IL-7R,可有效地结合IL-7,可能是IL-7是一种抑制物。最近研究表明,IL-7R属于红细胞生成素受本超家族成员,并有1个Ⅲ型纤维粘连蛋白结构域。

  4.IL-7的生物学活性 人IL-7可作用于小鼠的前B细胞,小鼠IL-7对人前B细胞则无刺激作用。目前所知IL-7的主要生物学活性有以下几方面。

  (1)B细胞:刺激Pre~B细胞(B220+)的生长,TGF-β对此有抑制作用,但不被抗IL-4、抗IL-6McAb以及抗IL-2R、IL-3R和IL-5R的McAbs所抑制。对骨髓中淋巴干细胞的分化可能也有刺激作用。纯化IL-7在10-13M即可刺激IXN/2b细胞增殖。

  (2)胸腺细胞:促进胸腺中CD4-CD8-和CD4+CD8+细胞亚群的增殖。

  (3)T细胞:促进混合淋巴细胞培养(MLC)或PMA刺激T细胞的增殖,协同ConA刺激T细胞产生IL-2以及IL-2R和ICAM-1的表达。IL-7诱导T细胞增殖可通过IL-2依赖和不依赖两种途径。

  (4)诱导人PBMC产生LAK活性,加入IL-2抗血清对LAK活性无显著变化,表明IL-7这种诱导LAK活性作用不依赖IL-2,IL-7诱导LAK的前体细胞主要来血PBMC中的NK。IL-4对这种诱导作用有抑制效应,抗IL-4抗血清可使IL-7诱导LAK活性提高4~10倍。

  (八)IL-8

  见本节趋化因子。

  (九)IL-9

  1988年Uyttenhove等报道了一种来自小鼠T细胞的细胞因子,能支持某些Th细胞克隆的生长,分子量在30~40kDa,又称T细胞生长因子-Ⅲ(t cell growth factor Ⅲ,TCGF-Ⅲ)或P40。人IL-9最初是从HTLV-Ⅰ感染的T细胞系培养上清中发现的,能刺激人巨核细胞白血病细胞株Mo7e的增殖。1990年命名为IL-9。

  1 .IL-9的产生 IL-9由活化T细胞(主要是CD4+T细胞)产生,PHA或抗CD3McAb、Ca2+载体可诱导T细胞分泌IL-9,PMA有协同作用。PMA和Ca2+载体刺激人PBMC可转录大量IL-9mRNA。此外,HTLV-I转化的T细胞株C5MJ2细胞、肥大细胞也可产生IL-9。目前还没有检测到静止T细胞或活化B细胞中有IL-9mRNA的表达。

  2.IL-9的分子结构和基因 人和小鼠IL-9基因结构相似,在DNA水平上有67%同源性。人IL-9基因由5个外显子和4个内含子组成,基因长约4kb,与IL-3、IL-4、IL-5、M-CSF、GM-CSF、c-fms、PDGFR基因位于第5号染色体中,在小鼠位于13号染色体。IL-9基因5′非翻译区(UTR)含有TATA盒以及活化蛋白(activator protein,AP)1、2和3,NF-κB,specificity protein-1(SP-1)位点和糖皮质激素反应元件(GRE)等识别位点。小鼠IL-9分子的前体由144个氨基酸残基组成,含18个氨基酸残基的信号肽。人成熟IL-9由126个氨基酸残基组成,分子量为14.2kDa。人和小鼠IL-9在氨基酸水平的56%同源性。均含有10个保守的半胱氨酸,在生理情况下可能形成复杂的二硫键。IL-9为碱性蛋白,有多个N糖基化点。

(责任编辑:泉水)
顶一下
(3)
100%
踩一下
(0)
0%
------分隔线----------------------------
发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片