人和小鼠GM-CSF分別由144和141氨基酸殘基組成，均包含17氨基酸的先導序列。成熟的人和小鼠GM-CSF分子分別由127和124個氨基酸殘基組成，在氨基酸水平上有54%同源性，但生物學作用具有種屬特異性。GM-CSF含有高度保守結(jié)構(gòu)的2個鏈內(nèi)二硫鍵，其中51個與93位之間形成的二硫鍵對該因子的生物學活性有重要作用。人GM-CSF分子中第21～31和78～94氨基酸殘基對刺激造血功能極為重要，而糖基無論在體內(nèi)或體外對GM-CSF的生物效應似乎無影響。
用GM-CSF轉(zhuǎn)基因小鼠造血細胞為研究模型，發(fā)現(xiàn)這類小鼠有高水平的GM-CSF，同時伴有許多細胞組織的損傷。自分泌GM-CSF的造血細胞同時轉(zhuǎn)錄IL-1α、TNF和FGF（成纖維細胞生長因子)mRNA。
13.GM-CSF的生物學活性 GM-CSF有多種生物學活性（表4-4和4-7)。
表4-7 GM-CSF的生物學活性
| 體外實驗 | |
| 刺激細胞增殖 | 骨髓細胞，粒細胞，巨噬細胞祖細胞，紅樣，巨核細胞祖細胞，AML，白血病細胞系，BFU-E，內(nèi)皮細胞，單核-巨噬細胞，淋巴細胞，骨髓來源樹突狀細胞祖細胞，成骨肉瘤細胞，腺癌細胞 |
| 促進功能 | |
| 中性粒細胞 | 存活和蛋白合成，移動抑制，氧化代謝，脫顆粒，細胞因子分泌，再循環(huán)，IgA介導吞噬作用，ADCC吞噬和殺死病原體，表面受體調(diào)變，花生四烯酸釋放，白三烯和PAF合成 |
| 嗜酸性粒細胞 | 存活，細胞毒，白三烯合成 |
| 嗜堿性粒細胞 | 組胺釋放 |
| 巨噬細胞 | 細胞因子合成（如IL-1、TNF-α)，殺滅寄生蟲，表面受體、抗原表達，殺滅腫瘤，粘附，氧化代謝 |
| 朗罕氏細胞 | 成熟，存活力和功能 |
| 體內(nèi) | |
| 促進造血，嗜酸細胞增多 | |
| 降低血清膽固醇 | |
| 髓樣細胞增殖綜合征 | |
| 失明和肌肉炎細胞浸潤（轉(zhuǎn)基因動物) |
有報導GM-CSF和IL-3的融合蛋白可明顯增強造血功能，如融合蛋白PIXY321與同時表達GM-CSFR和IL-3R細胞株結(jié)合，親和力增加5～10倍，促進細胞增殖作用是GM-CSF加IL-3作用的10倍，刺激BFU-E、CFU-E、CFU-GM、CFU-GEMM造血細胞集落作用比單獨使用IL-3、GM-CSF或兩者聯(lián)合應用要高10～20倍。
4.GM-CSF受體 人和小鼠 GM-CSFR均由α、β兩條鏈組成，單獨α鏈與配體的結(jié)合為低親合力，β鏈單獨不結(jié)合配體，但與α鏈共同組成高親和力受體，在信號轉(zhuǎn)導中起主要作用。GM-CSFR。α、β兩條鏈胞膜外結(jié)構(gòu)均屬于造血因子受體超家族（或稱紅細胞生成素受體超家族)成員。已證實GM-CSFRβ鏈為IL-3、IL-5受體所共用，但在人和小鼠β鏈的共同情況有所差異。
�。�1)小鼠GM-CSFR：α鏈又稱STH分子，由包括信號肽在內(nèi)的396個氨基酸組成，成熟分子約70kDa，與IL-3結(jié)合為低親和力，Kd值4×10-8M。小鼠GM-CSFr β鏈有AIC2A和AIC2B兩種分子，其中AIC2A為GM-CSFR所特有，AIC2B則為GM-CSFR、IL-3R、IL-5R所共有。β鏈與GM-CSFRα鏈組成高親和力受體，Kd為3×10-10M。AIC2A由包括信號肽在內(nèi)878個氨基酸組成，成熟分子120kDa，糖蛋白，胞漿部分413個氨基酸，不含激酶結(jié)構(gòu)，但可被酪氨酸激酶磷酸化，在信號轉(zhuǎn)導過程中發(fā)揮重要作用。
�。�2)人GM-CSFR：α鏈為低親和力受體。人β鏈又稱KH97分子，與小鼠GM-CSFr β鏈AIC2B有56%同源性，人GM-CSFR β鏈cDNA編碼897個氨基酸，成熟分子120kDa，有16個氨基酸的先導序列，胞膜外區(qū)422個氨基酸，穿膜區(qū)26個氨基酸，胞漿區(qū)433個氨基酸，β鏈為IL-3、IL-5、GM-CSF受體所共用，其信號轉(zhuǎn)導與酪氨酸磷酸化有關(guān)，有關(guān)信號轉(zhuǎn)導機理參見本章第三節(jié)。
�。�3)GM-CSFR的分布：GM-CSFR主要分布于髓系細胞，但分布的方式有所不同。在中性粒細胞表面僅有GM-CSFR的α和β鏈，而無IL-5R和IL-3R的α鏈，因而IL-3、IL-5對GM-CSF與中性粒細胞表面GM-CSFR結(jié)合不發(fā)生競爭，由于α鏈數(shù)目少于或等于β鏈的數(shù)目，所以中性粒細胞表面僅有高親和力GM-CSFR，而無低親和力受體。IL-3、GM-CSF兩種細胞因子均可作用于單核細胞，而且可以相互競爭結(jié)合。單核細胞可同時表達IL-3、GM-CSF的高親和力受體，也表達這兩種低親和力受體，提示在單核細胞表面這兩種細胞因子受體α鏈表達的數(shù)目多于β鏈。在嗜酸性粒細胞表面同時表達IL-3、IL-5和GM-CSF三種受體，而且IL-3、IL-5和GM-CSF三種配體均可相互競爭抑制。嗜堿性粒細胞亦具有這三種受體，但結(jié)合相應配體的能力依次是GM-CSF>IL-3>IL-5。
