補(bǔ)體系統(tǒng)的激活為一種級(jí)聯(lián)反應(yīng),但受到多種調(diào)節(jié)分子的嚴(yán)格控制,其反應(yīng)的程度和單一成分的反應(yīng)都是在生物反饋近代制下而進(jìn)行的,從而限制了活化的擴(kuò)大化,以維持補(bǔ)體水平的平衡。調(diào)節(jié)作用包括兩個(gè)方面,即自身衷變失活及一些抑制物的滅活作用。前者指已活化的補(bǔ)體分子均不穩(wěn)定,如不及時(shí)與靶細(xì)胞膜結(jié)合即迅速衰變失活;后者是通過抑制物的作用而使已活化的分子失去活性。這一節(jié)中僅涉及后一個(gè)方面。
C1抑制物(C1INH)是血清中高度糖基化的一種蛋白質(zhì),含糖量高達(dá)35-49%。最初由Ranoff和lepow(1957)所發(fā)現(xiàn),稱其為C1酯酶抑制劑,與引同時(shí)Schultze等則將其稱為α2神經(jīng)氨酸糖蛋白。C1INH為一單鏈分子,由478個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為104kDa,由478個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為140kDa,鏈內(nèi)有兩對(duì)二硫鍵(圖5-13)。C1INH調(diào)節(jié)的主要方式是,與活化的C1r或C1s結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物而導(dǎo)致C1絲氨酸蛋白酶失活。其作用機(jī)理是,C1INH通過提供一個(gè)酷似C1r或C1s的正常底物的序列為“銹鉺”(“bait”),被c 1r或C1s裂解暴露出一個(gè)活性部位,然后再與C1r或C1s結(jié)合形成共價(jià)的酯鍵而發(fā)揮抑制作用。此外,C1INH還可防止在缺乏抗體時(shí),C1以很低但仍有一定速率出現(xiàn)的自發(fā)激活。正常情況下,血液中的大多數(shù)C1可被7倍于其克分子濃度的C1INH所結(jié)合,以防止C1由于構(gòu)象改變而引起的自發(fā)激活。但C1同抗原、抗體復(fù)合物的結(jié)合,可使C1從C1INH的抑制作用中而獲釋。除上述作用外,C1INH還可抑制凝血因子Ⅻa、Ⅺa、激肽釋放酶及纖溶酶,因而其在凝血、激肽和纖溶系統(tǒng)中也有重要的調(diào)節(jié)作用。
經(jīng)對(duì)C1INH cDNA序列的分析發(fā)現(xiàn),C1INH與其它幾種絲氨酸蛋白酶抑制物(serpin)超家族成員(α1抗胰蛋白酶、α1抗糜蛋白酶及抗凝血酶Ⅲ等)約有30%的氨基酸同源性,物別是在C端的120個(gè)氨基酸。C1INH的編碼基因定位于第11號(hào)染色體的短臂11.2~長(zhǎng)臂13亞區(qū)。C1INH先天性缺陷時(shí),可導(dǎo)致遺傳性血管神經(jīng)性水腫(hereditary angioneurotic edema,HAE)。近年報(bào)道應(yīng)用C1INH濃縮劑防治HAE效果良好,但尚未廣泛用于臨床。
圖5-13 C1 INH分子的結(jié)構(gòu)模式圖
注:(a)為電鏡觀察模式圖
(b)為中子散射模式圖
(c)為園二色譜分析的二級(jí)結(jié)構(gòu)模式圖
C4結(jié)合蛋白(C4bp)是一種含量豐富的可溶性血清糖蛋白,分子量為550kDa,1977年由Ferreira等所報(bào)道。其分子結(jié)構(gòu)模式現(xiàn)多以Dahlback等(1983)描述的“蜘蛛樣”(spiderlike)結(jié)構(gòu)來分析其結(jié)構(gòu)及功能。C4bp由8個(gè)亞單位組成,電鏡下觀察形似蜘蛛,其中有7條分子量相同(均為70kDa)的長(zhǎng)鏈(α鏈),由549個(gè)氨基酸殘基組成,鏈間以二硫鍵相連結(jié),并共同氨基酸殘基組成,鏈間以二硫鍵相連結(jié),并共同連結(jié)于一中心體。α鏈含有8個(gè)SCR,其N端是其頭部,為與C4b相結(jié)合的部位,可能位于第332-395位氨基本酸殘基。第8條鏈(β鏈)較短(45kDa)由235個(gè)氨基酸殘基組成,含有4個(gè)SCR為與蛋白S(PS)相結(jié)合的部位(圖5-14)。C4bp以兩種方式抑制補(bǔ)體的活化。第一種方式是,通過其與C2競(jìng)爭(zhēng)C4b,而從c 4b2a中取代C2a,并通過其與C4b的結(jié)合而陰止剩余的C2同C4b結(jié)合,由此抑制C3轉(zhuǎn)化酶的形成。C4bp與C4b的結(jié)合能力與細(xì)胞表面C4b分子的數(shù)成正比,且較C2同C4b的結(jié)合能力高27倍。第二種方式是,C4bp作為I因子的一種輔助因子,促進(jìn)I因子對(duì)C4b的裂解。有C4bp存在時(shí),I因子可將C4b的a`鏈完全裂解;無C4pb時(shí),I因子的裂解作用不完全。其與I因子結(jié)合的活性部位位于第177-322位氨基酸殘基區(qū)域。PS與C4pb的第8條鏈(β鏈)結(jié)合,不影響C4bp同C4b的結(jié)合,但可延長(zhǎng)C4bp的半衷期,從而強(qiáng)化C4bp的抑制作用。
圖15-14 C4bp的結(jié)構(gòu)(模式圖)
C4bp基因定位于人的第1號(hào)染色體長(zhǎng)臂32區(qū),同CR1、CR2、H因子、MCP及DAF等的基因相連鎖,并均含有數(shù)目不同的SCR。
促衰變因子(decayaccelerating factor,DAF)是Nicholson-Weller等(1981)用正丁醇提取后,再以層析法從人和豚鼠紅細(xì)胞基質(zhì)中純化的一種膜蛋白。因其具有促進(jìn)C3轉(zhuǎn)化酶衷變的活性故名。經(jīng)在還原條件下做SDS-PAGE并以過碘酸-Schiff試劑染色表明,純化的DAF為單鏈膜糖蛋白。人和豚鼠的DAF分了量不同分別為70kDa和60kDa,F(xiàn)已按白細(xì)胞分化抗原將其歸為CD55。Davitz等(1986)通過用磷脂酰肌醇(PI)特異性的磷脂酶C(PI-PLC)處理人外周血細(xì)胞可釋放DAF的事實(shí)探明,DAF是經(jīng)糖磷脂酰肌醇(glycosylphodphatidylinositol,GPI)錨而固定于細(xì)胞膜中的。即糖蛋白的C末端共價(jià)結(jié)合于含PI的糖磷脂上,再經(jīng)PI插入細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層的外層小葉中。研究表明,膜DAF的遷移率接近于膜類脂的遷移率,比大多數(shù)膜蛋白遷移率高一個(gè)數(shù)量級(jí)。認(rèn)為這有助于促進(jìn)數(shù)目有限的膜DAF分子與細(xì)胞表面大量的C3b或C4b片段接觸。另外DAF的糖磷脂酰肌醇結(jié)構(gòu)還可能具有轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)的作用。
除Nicholson-Weller等證實(shí)的分子量為70kDa的膜DAF外,Kinoshita等(1987)用Western blotting在人紅細(xì)胞表面還檢出分子量為140kDa的一種膜DAF,稱其為DAF-2。DAF-2在膜上的數(shù)目不足70kDa膜DAF的1/10,但也有促進(jìn)C3b轉(zhuǎn)化酶衰變的活性,也含有GPI錨結(jié)構(gòu)。由于DAF-2的分子量較70kDa的膜DAF大一倍,提示其為膜DAF的二聚體,但用二巰基乙醇或以SDS使基變性,都不能將DAF-2裂解成兩個(gè)成分,故DAF-2的精確結(jié)構(gòu)仍有待進(jìn)一步闡明。另外,近年應(yīng)用兩位點(diǎn)RIA測(cè)定法,在血漿、尿液、淚液、唾液、滑膜液和腦脊液,以及組織培養(yǎng)上清中均檢出可溶性的DAF(sDAF),水平的40-400ng/ml范圍。并發(fā)現(xiàn)尿液中的sDAF分子量略低于紅細(xì)胞上膜DAF的分子量,疏水性也較膜DAF小,其抑制細(xì)胞表面C3轉(zhuǎn)化酶內(nèi)在裝配的活性較膜DAF約低100倍,但仍具有促進(jìn)已形成的C3轉(zhuǎn)化酶衰變的作用,效能類似于C4bp。
膜DAF廣泛分布于各種血細(xì)胞及其他各處的細(xì)胞上,包括紅細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞(T、B)、血小板、骨髓單個(gè)核細(xì)胞、紅細(xì)胞的始祖細(xì)胞,角膜、結(jié)合膜、消化道粘膜、外分泌腺、腎小管、膀胱、子宮粘膜、胞膜、心包及滑膜的上皮細(xì)胞,精子,以及培養(yǎng)的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞上。但NK細(xì)胞上則缺如。陣發(fā)性血紅蛋白尿(paroxysmal nocturnalhemohlobulinuria,PNH)病人的紅細(xì)胞上也缺少DAF,并以缺乏程度將該病分為三個(gè)型。PNH病人的紅細(xì)胞對(duì)補(bǔ)體介導(dǎo)的溶血作用高度敏感,就是由于紅細(xì)胞上缺乏DAF及基它含GPI錨的分子而引起的。DAF帶有Cromer抗原。極少數(shù)稱之為Inaba或IFC缺乏的Cromer相關(guān)抗原的個(gè)體也缺乏DAF。
DAF生物學(xué)活性及生理功能已虱到充分證實(shí)。它可保護(hù)宿主細(xì)胞免遭補(bǔ)體介導(dǎo)的溶解破壞。其作用機(jī)理是,DAF不僅可阻止經(jīng)典或替代途徑C3和C5轉(zhuǎn)化酶的裝配,并且可通過誘導(dǎo)催化單位C2a或Bb的快速解離而使已形成的C4、C5轉(zhuǎn)化酶失去穩(wěn)定性,從而抑制補(bǔ)體攻擊單位的活化(圖5-15)。DAF的這種抑制作用僅限于直接結(jié)合在細(xì)胞上的C3、C5轉(zhuǎn)化酶,也即DAF不抑制靶細(xì)胞上正常的補(bǔ)體激活劑如微生物和免疫復(fù)合物。但DAF不能作為I因子裂解C3b和C4b的輔因子而發(fā)揮作用。另外,DAF雖不能阻止C2和B因子(分別通過與C4b或C3b結(jié)合)與細(xì)胞的最初結(jié)合,但卻可使C2a或Bb由它們結(jié)合的部位解離出來,以而阻止C3轉(zhuǎn)化酶的裝配。
圖5-15 DAF抑制替代途徑中C3轉(zhuǎn)化酶形成的的機(jī)理
編碼人DAF的基因位于第1號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上32區(qū)一個(gè)800kb片段內(nèi),與其它幾種補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)劑(RCA)的基因緊密連鎖,排列順序依次為:MCP-CR1-CR2-DAF-C4bp。其中DAF基因的長(zhǎng)度約為C4bp。其中DAF基因的長(zhǎng)度約為35kb,以限制性酶譜分析表明為一單拷貝基因。在DAF基因的非編碼區(qū)還有3個(gè)限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)結(jié)構(gòu),兩個(gè)為HindⅢ酶切位點(diǎn),1個(gè)為Bamh Ⅰ酶切位點(diǎn)。DAF的cDNA已克隆成功,并進(jìn)行了核苷酸和氨基酸序列分析。關(guān)于DAf cDNA和膜糖蛋白的結(jié)構(gòu)見圖5-16。DAF的cDNA結(jié)構(gòu)從5`端開始依次為:信號(hào)肽區(qū)、四個(gè)SCR(長(zhǎng)度1143bp)、富含絲氨酸與蘇氨酸(S/T)的區(qū)(約70個(gè)氨基酸)及疏水區(qū),最后終止于3`端的poly(A)。由cDNA推導(dǎo)的氨基酸序列得出DAF蛋白由381個(gè)氨基酸所組成,包括34個(gè)氨基酸的信號(hào)肽,富含S/T的區(qū)為DAF中大多數(shù)延伸的O-連接的糖基化部位。SCR中有1上N-連接的的糖基化部位。C末端的疏水區(qū)在翻譯后被糖磷脂所取代,為DAF分子與細(xì)胞膜相結(jié)合的部位。
圖5-16 DAF cDNA和其膜糖蛋白的結(jié)構(gòu)
膜輔蛋白(membranecofactor protein,MCP)由Cole等(1985)應(yīng)用C3b親和層析在外周血淋巴細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的一種膜蛋白。由于其奇特的電泳特征,起初被命名為gp45-70,但進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),它對(duì)I因子介導(dǎo)的對(duì)C3b和C4b的裂解有輔助活性,故更命為MCP。鑒于MCP的多克隆抗體與促衷變因子(DAF)、H因子或CR1均不起反應(yīng),從而認(rèn)為它是補(bǔ)體系統(tǒng)的一種新的調(diào)節(jié)蛋白,在第四屆國(guó)際白細(xì)胞分型討論會(huì)上將其命名為CD46。
MCP為一單鏈穿膜糖蛋白,分子量45-70kDa,屬于RCA基因簇的成員。也通過GPI錨固定于細(xì)胞上。MCP的細(xì)胞分布甚廣,包括粒細(xì)胞、血小板、T細(xì)胞(Th、Ts、Tc)、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、造血細(xì)胞系、成纖維細(xì)胞、表皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及星狀膠質(zhì)細(xì)胞等。但不同類型的細(xì)胞上表達(dá)的數(shù)量有所不同。外周血單個(gè)核細(xì)胞和粒細(xì)胞為1萬個(gè)/細(xì)胞,造血細(xì)胞系為2-5萬個(gè)/細(xì)胞,Hela和Hep-2細(xì)胞分別為10萬個(gè)/細(xì)胞和25萬個(gè)/細(xì)胞。這種表達(dá)數(shù)量的差異,可能反映了MCP在正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞上不同的分化和活化狀態(tài)。另外,由于不同細(xì)胞上表達(dá)的MCP不同,因此可調(diào)節(jié)兩條激活途徑的C3轉(zhuǎn)化酶形成。這一點(diǎn)尤其重要,因?yàn)镃3慢速運(yùn)轉(zhuǎn)(tickover)的機(jī)制,能夠連續(xù)不斷的產(chǎn)生C3b與C4b,有可能形成越來越多的C3轉(zhuǎn)化酶。而由于大多數(shù)正常細(xì)胞上有高水平的MCP,因此可保護(hù)正常細(xì)胞免遭補(bǔ)體介導(dǎo)的損傷。相反,許多異物顆粒和致病微生物則缺乏MCP,這樣沉積在它們表面的C3b便可得以保持其活化;且C3b與B因子結(jié)合的親和力高于與H因子結(jié)合的親和力,從而促進(jìn)c 3bBb復(fù)合物的形成,導(dǎo)致在這些異物顆粒上補(bǔ)體有效地活化,最終將其破環(huán)清除。此外,細(xì)胞表面唾液酸的含量與其結(jié)合H因子和B因子的親和力有關(guān),唾液酸含量較高的細(xì)胞與H因子的結(jié)合親和力超過與B因子的結(jié)合親和力,唾液酸含量較低的細(xì)胞則與此相反。許多細(xì)菌表面涶液酸的含量低于哺乳類動(dòng)物和人的細(xì)胞,因此侵入機(jī)體后易同B因子結(jié)合而導(dǎo)致補(bǔ)體替代途徑的激活。
圖5-17 MCP輔助I因子裂解C3b的機(jī)理
MCP作為一種補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白具有重要的生物學(xué)功能。在低離子強(qiáng)度下,它可與C3b或C3bi結(jié)合,但較CR1的親和力低。MCP的主要功能是其輔因子活性。即可與C3b或C4b結(jié)合而促進(jìn)I因子對(duì)C3b和C4b的裂解滅活(圖5-17),從而保護(hù)自身宿主細(xì)胞免遭補(bǔ)體介導(dǎo)的溶解破環(huán)。有人將MCP的這種作用稱為內(nèi)源性輔因子活性。Seya等還發(fā)現(xiàn)MCP具有增強(qiáng)C3轉(zhuǎn)化酶的活性,尤其對(duì)替代途徑的C3轉(zhuǎn)化酶,但其生理意義尚不明了。CR1和H因子也是具有輔因子活性的補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白,但H因子的這一活性僅為MCP的1/50。
人MCP的基因定位于第1號(hào)染色體長(zhǎng)臂32區(qū),基因長(zhǎng)度至少為43kb,含有14個(gè)外顯子和13個(gè)內(nèi)含子。Seym.f1411.cn/wsj/a等用從HSB-2T細(xì)胞純化獲得的MCP氨基末端設(shè)計(jì)了一個(gè)17mer的反義寡核苷酸探針,以此從U937的cDNA文庫(kù)中篩選到一條長(zhǎng)1.5kb的cDNA。經(jīng)測(cè)序表明,該cDNA中含有一個(gè)43bp的5`端非編碼區(qū)和一個(gè)編碼384個(gè)氨基酸的開讀框。其中前34個(gè)氨基酸為信號(hào)肽,后350個(gè)氨基酸為MCP的多肽鏈,分子量為39kDa。在多肽鏈的前250個(gè)氨基酸中,含有4個(gè)相鄰的CSR。SCR后為一段富含絲氨酸、蘇氨酸和脯氨酸殘基的29個(gè)氨基酸片段(可能是高度O-連接的 糖基化位點(diǎn)),再后依次為13個(gè)氨基酸的功能不明區(qū)、24個(gè)氨基酸的跨膜區(qū)、105個(gè)氨基酸的胞漿錨和23個(gè)氨基酸構(gòu)成的胞漿尾部。大多數(shù)MCCP的變異局限在富含絲氨酸/蘇氨酸(S/T)區(qū)和胞漿尾部。在核苷酸序列上MCP與DAF具有同源性。
H因子由Nilson等(1965)發(fā)現(xiàn),根據(jù)電泳位將其命名為β1H,而Whaley和Ruddy則將其命名為C3b滅活劑加速因子,F(xiàn)已確定其為由1213個(gè)氨基酸組成的單鏈糖蛋白,分子量155kDa,既有長(zhǎng)桿狀部分,也有球形區(qū)域。新近用透射電鏡檢查發(fā)現(xiàn),H因子的影象為一長(zhǎng)而柔順的分子。伸長(zhǎng)型分子長(zhǎng)49.5nn,橫截直徑為3.4mm但大多數(shù)不呈線型而呈折疊狀,因此分子的實(shí)際長(zhǎng)度僅為伸展型的一半,但其構(gòu)象則呈多樣化。通過園二色譜分析表明,H因子既無α螺旋也無β折疊,借二硫鍵維持其功能活性的構(gòu)象。H因子的功能包括以下幾個(gè)方面:(1)為Ⅰ因子的輔助因子,可增加C4b對(duì)Ⅰ因子的敏感性。在無H因子時(shí),Ⅰ因子與C3b的結(jié)合呈絲狀;而在有H因子存在時(shí),I因子與C3b的結(jié)合變?yōu)閺澖z狀,同時(shí)與C3b的結(jié)合親和力增強(qiáng)(較無H因子時(shí)至少高15倍)。H因子強(qiáng)化I因子的機(jī)理,可能是H因子與C3b結(jié)合后,使C3b出現(xiàn)某些構(gòu)象變化,增加了與I因子結(jié)合的親和力。H因子與C3b結(jié)合的活性部位存在于其N端35kDa部分。(2)加速C3轉(zhuǎn)化酶的衷變:H因子能將已同C3b結(jié)合的B因子或Bb從C3酶中逐出,而使之失去酶活性。(3)阻止替代途徑中初始和放大C3轉(zhuǎn)化酶的形成。已證實(shí)H因子和B因子在C3b上有同一結(jié)合部位,故H因子可同B因子或Bb競(jìng)爭(zhēng)與C3b的結(jié)合。在有H因子存在時(shí),B因子不易與C3(H2C)及C3b結(jié)合,因此不易形成C3(H2C)Bb或C 3bBb。但H因子對(duì)固相上和液相中的C3b作用在差別。對(duì)液相中或結(jié)合于非激活劑固相上裂解。而對(duì)于固定到激活劑(如酵母多糖等)表面的C3b,H因子則對(duì)C3b的親和力與B因子相當(dāng),二者競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果,可形成部分C3轉(zhuǎn)化酶,以保證替代途徑的活化。有研究報(bào)道,在細(xì)胞膜上能增強(qiáng)C3b對(duì)H因子親和力的化學(xué)成分是涎酸和肝素氨基多糖。由于大多數(shù)細(xì)菌表面缺乏涎酸,因而這些細(xì)菌侵入機(jī)體后,可活化替代途徑,有助于在早期對(duì)感染的控制。(4)對(duì)已與P因子或腎炎因子(NeF)結(jié)合形成穩(wěn)定的c 3bBbP或C 3bBbNeF,H因子對(duì)它們也有一定的作用,但其效力要比CR1差得多。H因子對(duì)C5轉(zhuǎn)化酶(c 3bnBb或C 3bBb3b)的活性也有抑制作用,并能與C5競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合C3b使C5不能裂解。此外,近年發(fā)現(xiàn)H因子還可誘導(dǎo)單核細(xì)胞分泌IL-1參與免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)。
編碼H因子的基因定位于人的第1號(hào)染色體的長(zhǎng)臂32區(qū),具有多態(tài)性。已發(fā)現(xiàn)其有5個(gè)變異型,即FH1-5。H因子的核苷酸序列已進(jìn)行了鑒定,并推導(dǎo)出其全部氨基酸的一級(jí)結(jié)構(gòu),含有20個(gè)SCR借此與C3b結(jié)合。H因子與MCP、CR1、CR2、DAF及C4bp具有同源性,共同屬于補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)劑(RCA)基因家族的成員。
I因子(舊稱C3bINA)為異源二聚體血清蛋白,呈雙球狀結(jié)構(gòu),分子全長(zhǎng)13nm。其中小球(L鏈)4.9nm,具有絲氨酸蛋白酶活性;大球(H鏈)5.4nm可與C3b結(jié)合。I因子的分子量為88kDa,重鏈50kDa,輕鏈38kDa,鏈間以二硫鍵相連接。I因子的生物學(xué)活性是,在C4bp、MCP、H因子和CR1等輔助因子的協(xié)同下,將C4b裂解為C4d和C4c;使C3b裂解出C3f形成C3bi,后者再進(jìn)一步裂解為C3dg和C3c,由此而控制補(bǔ)體系統(tǒng)的活化。
編碼入I因子的基因定位于第4號(hào)染色體上。經(jīng)對(duì)I因子的cDNA序列分析發(fā)現(xiàn),其輕鏈為絲氨蛋白酶的活性區(qū),與糜蛋白酶、胰蛋白酶及彈性蛋白酶等有同源性。而其重鏈?zhǔn)蔷哂懈缓?a class="channel_keylink" href="http://m.f1411.cn/pharm/2009/20090107120558_48129.shtml" target="_blank">胱氨酸的功能區(qū),與C8、C9和低密度脂蛋白受體等具有同源性。I因子結(jié)構(gòu)基因的突變,可導(dǎo)致先天性I因子缺陷,此類患C3的過度消耗面引起反復(fù)感染和血管性水腫。
過敏毒素滅活劑(AI)又稱血清羧肽酶N,分子量310kDa,由8條相同的多肽鏈組成,每條分子量各36kDa。AI具有羧基肽酶的活性,可去除C4a、C3a、和C5a C末端的精氨酸殘基,使這些片段喪失其過敏毒素活性。
S蛋白(CP或S)為血清中一種α單鏈糖蛋白,分子量83kDa。SP的主要調(diào)節(jié)作用是可與C5b~7的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)合部位競(jìng)爭(zhēng)靶細(xì)胞膜脂質(zhì),通過形成親水性的SPC5b~7(簡(jiǎn)寫為S5b~7)復(fù)合物,而使C5b~7失去膜結(jié)合活性。這樣,便可保護(hù)補(bǔ)體活化部位鄰近的細(xì)胞免遭偶然的攻擊。這種親水性的SC5b~7還可集資與1個(gè)分子的C8和3個(gè)分子的C9結(jié)合,分別形成SC5b~8和C5b~(9)3復(fù)合物,并C9聚合形成孔道,從而可保護(hù)補(bǔ)體活化部位鄰近的細(xì)胞免于遭受補(bǔ)體的攻擊而損傷。SP與C8和C9的結(jié)合部位為這兩種分子中富含半胱氨酸的功能功能區(qū)。電鏡下觀察,SC5b~(9)3復(fù)合物呈一楔形結(jié)構(gòu),SP位于楔形的寬部可掩蓋補(bǔ)體蛋白的疏水區(qū),從而封閉MAC的膜結(jié)合部位。此外,2~3個(gè)分子的SP與C5b~7與C5b~8復(fù)合物的結(jié)合,還可使這些復(fù)合物易溶,出現(xiàn)親水向疏水轉(zhuǎn)換。SP也參與凝血過程,通過干擾抗凝血酶Ⅲ對(duì)凝血酶的來活而保護(hù)凝血酶。
編碼人SP基因定位于第17號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上,其cDNA已克隆成功。經(jīng)過序列分析表明,其與具有細(xì)胞粘附作用的玻璃粘連蛋白(vitronectin)的序列完全相同,已證明二者屬同一蛋白。
CD59是近年(1989)才發(fā)現(xiàn)的一種分子量只有18~20kDa的膜性調(diào)節(jié)蛋白。由Sugita等(1988年)首先描述,曾有不同的名稱,如同種限制因子20(homologous restriction factor-20),保護(hù)素(protectin)及膜反應(yīng)性溶破抑制物(membraneinhibitor of reactive lysis,MIRL)等。CD59由103個(gè)氨基酸殘基組成,含有單一的N端糖基化位點(diǎn),其C端借GPI錨固定于細(xì)胞表面。CD59分布甚廣泛,已證明皮膚、肝、腎、胰、肺、唾腺、神經(jīng)系統(tǒng)、胎盤以及各種血細(xì)胞(紅細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞及血小板)和精子上均有表達(dá)。C59的主要生理功能是,防止MAC對(duì)同種或自身細(xì)胞的溶解破壞,即同種限制作用(homologous species restriction,HSR)。作用機(jī)理為:通過其與C7、C8或C9的結(jié)合而阻止MAC組裝。當(dāng)其與C5b~7復(fù)合物結(jié)合后,可阻止其再與C8結(jié)合;當(dāng)基與C8結(jié)合后,則可阻礙結(jié)合至MAC上的第1個(gè)C9分子的鋪展,從而是阻止后繼C9的結(jié)合;而當(dāng)其與MAC中的C9結(jié)合后,又可阻止C9進(jìn)一步分子的聚合。這樣,在有CD59存在的情況下,在同種或自身細(xì)胞的表面便不能順利地完成MAC的全部組裝,或不能組裝成C5b~(9)n復(fù)合物,從而限制了對(duì)同種或自身細(xì)胞的溶解作用。Rooney等(1991)的報(bào)道表明,CD59的這種同種限制作用的機(jī)理對(duì)保護(hù)子宮內(nèi)的胎兒不被MAC的攻擊也有作用。此外,CD59還促進(jìn)T細(xì)胞粘附與激活,維持精子在女性生殖道內(nèi)的穩(wěn)定性與活性,以及參與PNH發(fā)病機(jī)理的作用。
CD59的cDNA已經(jīng)克隆,并確定CD59的基因定位于人的第11號(hào)染色體短臂,其核苷酸序列與氨基酸序列相對(duì)應(yīng),并與小鼠的CD59有同源性。
自1982年起,生物科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)中先后提出一批術(shù)語。后經(jīng)鑒定它們都是蛋白質(zhì),且結(jié)構(gòu)類同、功能相近,與補(bǔ)體的末端成分相關(guān)。這些成分有不同的名稱:如Clusterin、SGP-2、SP40/40、TRRM-2、T64、GP111、SP80、CLI、apo-J和NA1/NA2等。Fritz等建議用Clusterin(暫譯為群集素)來概括。
群集素的調(diào)節(jié)作用是在SP40/40這一同源體中發(fā)現(xiàn)的。SP40/40是于70年代末首先在人精漿中發(fā)現(xiàn)的,繼后在腎小球沉積的IC、血液和MAC中也檢出。并由于基常伴隨末端補(bǔ)體復(fù)合物而存在,故認(rèn)為其是末端補(bǔ)體復(fù)合物的成員之一。SP40/40為血漿中的α糖蛋白,分子量80kDa,由分子量均為40kDa的α和β亞單位所組成,所以稱其為SP40/40,F(xiàn)知SP40/40由427個(gè)氨基酸殘基所組成,α亞單位為222個(gè)氨基酸殘基,β亞單位為205個(gè)氨基酸殘基。α和β亞單位借3個(gè)二硫鍵相連接而構(gòu)成一異二聚體。兩個(gè)亞單位的氨基酸組成除甘氨酸外,其余均很相似,但氨基酸的序列則相差明顯。人血漿中SP40/40的含量為35~105μg/ml(平均62μg/ml),但在人精漿中卻可高達(dá)15mg/ml,認(rèn)為這與保護(hù)精子的活性有關(guān)。
SP40/40是MAC組裝的調(diào)節(jié)蛋白。它可與C5b~7、C5b~8或C5b~9結(jié)合,對(duì)MAC的組裝起抑制作用,從而可防止MAC的溶細(xì)胞作用。此外SP40/40與S蛋白還具有協(xié)同作用,可使MAC變?yōu)榭扇苄缘亩ト芗?xì)胞作用。現(xiàn)知C8與SP40/40的結(jié)合部位是C8β、C9與SP40/40的結(jié)合部位是C9b。
同種限制因子(homologousrestriction factor,HRF),又稱C8結(jié)合蛋白(C8bp)。為Zalman等(1986)用C9-Sepharose親和層析從人紅細(xì)胞膜上分離的一個(gè)能與C8、C9結(jié)合并參與C9階段同種限制性的膜蛋白,通過GPI錨固定于細(xì)胞膜表面。新鮮紅細(xì)胞膜上的HRF分子量為65kDa,而在冷凍的陳舊性紅細(xì)胞膜上則降解為38kDa。HRF存在于正常人的紅細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及血小板上。HRF對(duì)反應(yīng)性溶血作用的嚴(yán)格的種屬限制性。如經(jīng)抗HPF抗體處理的人紅細(xì)胞對(duì)人C8、C9的反應(yīng)性溶血作用敏感性增高,而對(duì)8種動(dòng)物來源的C8、C9的反應(yīng)性溶血作用則不敏感。體外試驗(yàn)表明,HRF能抑制C9與C8的結(jié)合及C9聚合,從而阻止MAC插入自身細(xì)胞的膜脂質(zhì)雙層及細(xì)胞溶解。HRF可能還與淋巴細(xì)胞殺(C9RP)介導(dǎo)的人大顆粒淋巴對(duì)羊紅細(xì)胞和PNH患者紅細(xì)胞的ADCC作用。
關(guān)于上述11種補(bǔ)體調(diào)節(jié)分子的特性及生物學(xué)活性見表5-2
表5-2 補(bǔ)體調(diào)節(jié)分子的特性及生物學(xué)活性
調(diào)節(jié)分子 | 分子量(kDa)(分子特征) | 血清濃度(μg/ml)或細(xì)胞分布 | 能特異性相互作用的分子 | 生物學(xué)活性 |
血清蛋白: | ||||
C1INH | 104 | 200 | C1r,C1s | 與C1r和C1s共價(jià)結(jié)合使C1失活; |
(serpin) | 與C1結(jié)合阻止其自發(fā)激活:抑制激肽釋放酶、纖溶酶及凝血因子Ⅻa、Ⅺa | |||
C4bp | 550(12個(gè)SCR) | 250 | C4b | 抑制CP中的C3轉(zhuǎn)化酶形成;加速CP中的C3、C5轉(zhuǎn)化酶衰變;作為I因子裂解C4b的輔助因子 |
H因子 | 155(20個(gè)SCR) | 480 | C3b | 作為I因子裂解C3b的輔助因子;加速AP中的C3轉(zhuǎn)化酶衰變 |
I因子 | 88 | 35 | C4b,C3b | 在輔助因子協(xié)同下,裂解C4b和C3b |
AI | 31(羧肽酶N) | 35 | C3a,C4a,C5a | 水解C末端精氨酸殘基,滅活過敏毒素 |
S蛋白 | 83(Vitronectin) | 505 | C 5b~7 | 與C 5b~7結(jié)合形成SC5b~7,使之失去膜結(jié)合活性 |
SP40/40 | 80(異二聚體) | 50 | C5b~9 | 調(diào)控MAC的組裝;保護(hù)精子活性 |
膜蛋白分子: | ||||
MCP(CD46) | 40~70(4個(gè)SCR,GPI錨) | 除紅細(xì)胞外的血細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞 | C3b,C3b | 作為I因子裂解C3b和C4b的輔助因子 |
DAF(CD55) | 70(4個(gè)SCR,GPI錨) | 絕大多數(shù)血細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、粘膜上皮細(xì)胞 | C 4b2a,C 3bBb | 抑制C3轉(zhuǎn)酶形成 促進(jìn)CP和AP中的C3轉(zhuǎn)化酶衰變 |
HRF(C8bp) | 65(GPI錨) | 紅細(xì)胞、PMN、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、血小板 | C8、C9 | 抑制C9與C8結(jié)合及C9聚合;阻止MAC插入自身細(xì)胞膜 |
CD59(MIRL) | 18~20(GPI錨) | 紅細(xì)胞、PMN、淋巴細(xì)胞、血小板 | C7,C8,C9 | 通過與C7、C8或C9結(jié)合而阻止MAC的組裝,防止MAC溶解同種或自身細(xì)胞 |