一、細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)和分類

根據(jù)細(xì)胞因子受體cDNA序列以及受體胞膜外區(qū)氨基酸序列的同源性和結(jié)構(gòu)性,可將細(xì)胞因子受體主要分為四種類型:免疫球蛋白超家族(IGSF)、造血細(xì)胞因子受體超家族、神經(jīng)生長因子受體超家族和趨化因子受體。此外,還有些細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)尚未wan全搞清,如IL-10R、IL-12R等;有的細(xì)胞因子受體結(jié)構(gòu)雖已搞清,但尚未歸類,如IL-2Rα鏈(CD25)。

(一)免疫球蛋白超家族

該家族成員胞膜外部分均具有一個或數(shù)個免疫球蛋白(Ig)樣結(jié)構(gòu)。已知,屬于IGSF成員的細(xì)胞因子受體的IL-1RtI(CD121a)、IL-1RtⅡ(CD121b)、IL-6Rα鏈(CD126)、gp130(CDw130)、G-CSFR、M-CSFR(CD115)、SCFR(CD117)和PDGFR,并可分為幾種不同的結(jié)構(gòu)類型,不同IGSF結(jié)構(gòu)類型的受體其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也有差別。

(1)M-CSFR、SCFR和PDGFR:胞膜外區(qū)均含有5個Ig樣結(jié)構(gòu)域,其中靠近胞膜區(qū)為1個V樣結(jié)構(gòu),其余4個為C2樣結(jié)構(gòu)。受體通常以二聚體形式與相應(yīng)的同源二聚體配體結(jié)合。受體胞漿區(qū)本身含有蛋白酷an酸激酶(proteintyrosinekinase,PTK)結(jié)構(gòu)。

(2)IL-1RtI和IL-1RtⅡ:胞膜外區(qū)均含有3個C2樣結(jié)構(gòu),受體胞漿區(qū)絲an酸/蘇an酸磷酸化可能與受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

(3)IL-6Rα鏈、gp130以及G-CSFR:胞膜外區(qū)N端均含1個C2樣區(qū),在靠近胞膜側(cè)各有1個紅細(xì)胞生成素受體超家族結(jié)構(gòu)域,此外在胞有胞膜外區(qū)還含有2-4個纖粘連素結(jié)構(gòu)域。gp130胞漿區(qū)酷an酸磷酸化與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)類型的受體其相應(yīng)配體IL-6、OSM、LIF和G-CSF在氨基酸序列和分子結(jié)構(gòu)上也有很大的相似性。

(二)造血細(xì)胞因子受體超家族

造血細(xì)胞因子受體超家族(haemopoieticcytokinereceptorsuperfamily)又稱細(xì)胞因子受體家族(cytokinereceptorfamily),可分為紅細(xì)胞生成素受體超家族(erythropoietinreceptorsuperfamily,ERS)和干擾素受體家族(interferonreceptorfamily)。

1.ERSERS所有成員胞膜外區(qū)與紅細(xì)胞生成素(erythropoietin,EPO)受體胞膜外區(qū)體在氨基酸序列上有較高的同源性,分子結(jié)構(gòu)上也有較大的相似性,故得名。

(1)ERS的成員:屬于ERS的成員有EPOR、血小板生成素R、IL-2β鏈(CD122)、IL-2Rγ鏈、IL-3Rα鏈(CD123)、IL-3Rβ、IIL-4R(CDw124)、IL-5Rα鏈、IL-5βα鏈、IL-5Rβ鏈、IL-6Rα鏈(CD126)、gp130(CDw123)、IL-7R、IL-9R、IL-11R、IL-1240kDa亞單位、G-CSFR、GM-CSFRα鏈、GM=CSFRβ鏈、LIFR、CNTFR等,此外,某些激素如生長激素受體(GRGR)和促乳素受體(PRLR)亦屬于ERS。

(2)ERS的結(jié)構(gòu)特征:紅細(xì)胞生成素受體超家族成員在胞膜外與配體結(jié)合部位有一個約含210氨基酸殘基的牲性同源區(qū)域,主要特點(diǎn)①同源區(qū)靠近N端有4個高并能保守的半胱an酸殘基Cysl、Cys2、Cys3、Cys4和1個保守的鈀an酸,Cys1與Cys2之間、Cys3與Cys4之間形成兩個二硫鍵。②同源區(qū)靠近細(xì)胞膜處,約在細(xì)胞膜外18～22氨基酸基處有一個色an酸一絲an酸-X-色an酸-絲an酸基序,所謂Trp-Ser-Xaa-Trp-Ser即WSXWS基序,其生物學(xué)功能尚不明了。IL-3α鏈、IL-3Rβ鏈、GM-CSFRβ鏈、LIFR辦有兩個ERS結(jié)構(gòu)域,其中GM-CSFRβ鏈第一個ERS結(jié)構(gòu)中有一個類似WSXWS基序,即為脯an酸一絲an酸-賴an酸-色an酸-絲an酸(PSKWS)基序。1994年Hilton等合成WSXWS基序相應(yīng)的寡核苷酸為探針,從成鼠肝cDNA文庫中克隆小鼠IL-11受體α鏈cDNA獲得成功。IL-6Rα鏈和gp130以及G-CSFrN端有一個IGSF結(jié)構(gòu)。IL-7R靠近N端側(cè)的部位只有Cys1和Cys3,與其它成員相比,缺乏Cys2和Cys4以及色an酸殘基。IL-1240kDa亞單位有ERS的同源結(jié)構(gòu),但為非膜結(jié)合的,而且與IL-12另一35kDa亞單位通過二硫鍵開成異源雙體。GM-CSFrN端在ERS中可以看作由2個Ⅲ型纖維粘連素組成,每個Ⅲ型纖維粘連素結(jié)構(gòu)域由7股反平行β折疊股形成一個桶狀結(jié)構(gòu),兩個桶狀結(jié)構(gòu)之間的槽是配體膜外保守區(qū)域有明顯的進(jìn)化同源性,這種同源性的程度與IGSF成員間相似。EPoR似科與其它家族成員有更高的同源性,在進(jìn)化上可能處于主導(dǎo)的地位。ERS的胞漿區(qū)長度不一,從54個氨基酸殘基到568個氨基酸殘基,除IL-2Rβ鏈與EPOR之間胞漿區(qū)有一定同源性外,其它成員在胞漿區(qū)未見明顯的同源性。ERS成員胞漿區(qū)本身均不具備PTK結(jié)構(gòu),其信號傳遞的途徑和機(jī)理也有所不同。IL-2Rβ鏈胞漿區(qū)的本雙重性區(qū)與胞漿中酪an酸激酶相關(guān)聯(lián),富含絲an酸區(qū)與非激酶信賴途徑有關(guān)。IL-2Rγ鏈胞漿區(qū)具有SH2結(jié)構(gòu),參與信號傳遞。細(xì)胞漿中的PTK和PKC可能參與IL-4R介導(dǎo)的信號傳遞。gp130胞漿區(qū)絲an酸富含區(qū)以及酷an酸磷酸化與gp130介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。此外,酪an酸磷酸化與IL-7R、GM-CSFRβ鏈、IL-3Rβ鏈、IL-5Rβ鏈介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

2.干擾素受體家族屬于這一家族的成員有IFN-α/βR、IFN-γR和組織因子(TF)(為凝固白酶因子Ⅶ的細(xì)胞膜受體),其結(jié)構(gòu)與紅細(xì)胞生成素受體家族相似,但N端只含有兩個保守性的Cys,兩個Cys之間有7個氨基酸。近膜處也有兩個保守的Cys,兩個Cys之間間隔有20-22個氨基酸。IFN-α/βR由兩個上述的結(jié)構(gòu)域所組成。

(三)神經(jīng)生長因子受體超家族

1.NGFR超家族的成員屬于該家族成員,除神經(jīng)生長因子受體(nervegrowthfactorreceptorNGFR)外,還有TNF-RⅠ(CD120a)、TNF-RⅡ(CD120b)、CD40、CD27、T細(xì)胞cDNA-41BB編碼產(chǎn)物、大鼠T細(xì)胞抗原OX40和人髓樣細(xì)胞表面活化抗原Fas(CD95)。

2.NGFR超家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)NGFR超家族成員其胞膜外由3-6個約40個氨基酸組成的富含Cys區(qū)域,如NGFR、TNF-RⅠ、TNF-RⅡ有4個結(jié)構(gòu)域,CD95有3個結(jié)構(gòu)域,CD30有6個結(jié)構(gòu)域。所有成員N端第一個區(qū)域中均含6個保守的Cys以及Tyr、Gly、Thr殘基各一個,其它區(qū)域亦含4-6個Cys。TNF-RⅠ、CD95、CD40分子之間胞漿區(qū)約有40-50%同源性。

(四)趨化因子受體

1988年IL-8基因克隆成功以來,已形成了稱之為趨化因子(chemokine)的一個家族。到目前為止,趨化因子家族的成員至少有19個。部分趨化因子的受體已基本搞清,它們都性屬于G蛋白偶聯(lián)受體(GTP-bindingproteincoupledreceptor),由于此類受體有7個穿膜區(qū),又稱7個穿膜區(qū)受體超家族(sevenpredicatedtransmembranedomainreceptorsuperfamily,STRsuperfamily)。G蛋白偶聯(lián)受體(或STR)包括的范圍很廣,除了趨化因子受體外,如某些氨基酸、乙酰膽dan堿、單胺受體,經(jīng)典的趨化劑(C5a、fMLP、PAF)受體等都屬于G蛋白偶聯(lián)受體/STR。

1.趨化因子受體的種類和結(jié)構(gòu)

(1)趨化因子受體的種類:已發(fā)現(xiàn)的趨化因子受體種類有IL-8RA、IL-8RB、MIP-1α/RANTEsR、NCP-1R和細(xì)胞趨化因子受體(red blood cell chemokine receptor,RBCCKR)。有人將能與IL-8結(jié)合的IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR(Duffy抗原)歸為IL-8受體家族。

(2)趨化因子受體的結(jié)構(gòu):所有趨化因子受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受體/STR,N端在胞膜外,C端位于胞漿內(nèi)。7個穿膜區(qū)(transmembranedomain,TMD)為α螺旋,在TMDⅡ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ由α螺旋內(nèi)保守的肺腑an酸所扭結(jié)(kinked),胞膜外和胞漿內(nèi)各有由親水氨基酸所組成的三個一不,分別簡稱為e1-e3(e:extracellularconnectingloops)和il-i3(iintracellularconnectingloops)。e1和e2之間由兩個保守的Cys形成一個二硫鍵,有些受體在胞外N端和e3之間也形成二硫鍵,如IL-8Ra30Cys與277ys形成二硫鍵。在STR超家族中,趨化因子受體以及經(jīng)典的趨化劑受體具有以下特點(diǎn):(1)其長度在STR超家族中最短,約為350氨基酸,其主要原因是N端、C端較短,i3環(huán)只含16-22個氨基酸;(2)在氨基酸水平上同源性大于20%;(3)i3富含堿性氨基酸,帶正電;(4)N端仿酸,帶負(fù)是電;(5)胞漿區(qū)含有多個絲an酸和蘇an酸,可能是磷酸化位點(diǎn);(6)mRNAs多表達(dá)于白細(xì)胞。

2. IL-8受體家族IL-8R家族是趨化因子受體中能與IL-8結(jié)合的不同受體的總稱,包括IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR。

(1)IL-8RA:IL-8RAcDNA1991年基因克隆成功,是Holmes等從中性粒細(xì)胞cDNA表達(dá)文庫中分離得到,人IL-8RA基因定位于染色體2q35,與IL-8RB基因密切連鎖和高度同源,可能是從同一祖先基因經(jīng)復(fù)制而來。從cDNA推算出IL-8RA由350氨基酸組成,有5個N連接的糖基化位點(diǎn)。裸肽分子量為40kDa,糖基化后55～69kDa,在氨基酸水平上與IL-8RB的同源性為77%。IL-8RA只與配體IL-8(堿性,PI8.0-8.5)結(jié)合,這與IL-8RA的結(jié)構(gòu)有關(guān),IL-8RaN端酸性氨基酸是與IL-8結(jié)合的位置,N端Asp11和e3中Gly275和Arg280對于與配體結(jié)合至關(guān)重要,由于Cys30與Cys277之間形成二硫鍵,Asp11,Glu275和Arg280在空間置上十分接近,共同參與同配體的結(jié)合。IL-8RA基因表達(dá)的細(xì)胞種類較為廣泛,如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、PGA活化的T細(xì)胞、單核細(xì)胞樣細(xì)胞系、黑素瘤細(xì)胞、滑液成纖維細(xì)胞、HL60細(xì)胞和前髓樣細(xì)胞系THP-1等。

(2)IL-8RB:IL-8RBcDNA是首先從HL60細(xì)胞中克隆成功,推斷的氨基酸殘基數(shù)為335,有一個潛在的N連接糖基化位點(diǎn)。IL-8RB可與CXC亞族中IL-8、GROα、GROβ、GROγ和NAP-2結(jié)合。人IL-8RB主要表達(dá)于髓樣細(xì)胞,如中性粒細(xì)胞、HL60、THP-1和AML193細(xì)胞。

(3)RBCCKR:這種受體結(jié)合配體的特異性較寬,又稱multi-specificreceptor,可結(jié)合CXC亞族中的IL-8、NAP-2、GROα和CC亞族中的MCP-1和RANTES。人RBCCKRcDNA1993年克隆成功,基因定位于1q21-q25,成熟受體分子由338個氨基酸組成,分子量為39kDa,與IL-8RB和MIP-1α/RANTESR分別有27%和23%同源性。胞膜外區(qū)為66個氨基酸,含有2個潛在的N連接糖基化點(diǎn),酸性。C端胞漿區(qū)長24個氨基酸殘基,RBC-CKR似乎不G蛋白調(diào)節(jié),可能是一種G蛋白的非偶聯(lián)受體。RBCCKR是人紅細(xì)胞Duffy抗原(gpD),也是微小間日瘧原蟲(Plasmodiumvivax)受體。Duffy血型陰性個體盡管存在著該血型的原因,但不表達(dá)Duffy抗原/RBCCKR。RBCCKR作為一種清除受體(clearancereceptor)清除血液中趨化因子。這種受體與配體結(jié)合的親和力Kd為5nM,正常血清中IL-8水平在pM水平。在成人呼吸窘迫綜合征(ARDS)、膿毒癥時,血清IL-8水平可升高至8nM,過高水平的IL-8結(jié)合到RBCCKR而得以清除。IL-8等趨化因子結(jié)合到紅細(xì)胞上后即失去了對靶細(xì)胞作用。紅細(xì)胞的這種清除作用的意義還在于維持一個合適的趨化因子濃度,保證中性粒細(xì)胞等敏感地從血液中向趨化因子濃度高的炎癥部位動。RBCCKR除表達(dá)在紅細(xì)胞上外,還表達(dá)在腎臟、大腦,基因表在這還見于脾、肺和胸腺等。

3.受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)IL-8RA和IL-8RB中緊接第三個穿膜區(qū)(TMDⅢ)的第二個胞內(nèi)環(huán)(i2)有一段高度保守的DRYLAIVHA序列,與受體信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān),其中DRY對于受體有效地偶聯(lián)G蛋白是必要的,如用突變方法改變此序列,雖然不影響受體與配體的結(jié)合,但幾乎完wan全喪失了配體刺激的生物學(xué)活性。IL-8R與配體結(jié)合后使與受體結(jié)合的異源三體G蛋白分解為α亞單位和βγ亞單位,α亞單位活化磷脂酶C(phospholipaseCPLC),導(dǎo)致胞漿內(nèi)三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)增加,分別誘導(dǎo)胞漿內(nèi)Ca庫釋放Ca2 和PKC的活化。此外,IL-8RA和IL-8RBC端絲an酸和蘇an酸殘基的磷酸化可能與信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

4.趨化因子受體與病毒發(fā)現(xiàn)某些感染人或靈長類病毒的開放讀框產(chǎn)物與某些趨化因子受體有較高的同源性,這可能與病毒的致病以及病毒所具有的某些生物學(xué)特性有關(guān)。

(1)人巨細(xì)胞病毒(humancytomegalovirusHCMV):是一種可感染人上皮細(xì)胞、髓樣和淋巴樣細(xì)胞的β皰疹病毒(βHerpesvirus)。HCMV3個開放讀框US27、US28和UL33所推斷的氨基酸序列在分子結(jié)構(gòu)上均可模擬STR,其中US28產(chǎn)物與人MIP-1α/RANTEsR約有30%同源性,與該受體N端的同源性高達(dá)56%。US28產(chǎn)物可與趨化因子β亞族中MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和RANTES相結(jié)合,但不能結(jié)合α亞族中的趨化因子。

(2)Saimiri皰疹病毒(HerpesvirussaimiriHVS):是一種感染靈長類動物嗜T細(xì)胞的γ皰疹病毒(γHerpesvirus)。HVS開放讀框ECRF3產(chǎn)物與IL-8R有近30%的同源性,與IL-8RbN端的同源性為44%。ECRF3產(chǎn)物與IL-8、GROα和NAP-2均可發(fā)生一定程度的結(jié)合。

HCMV-US28和HVS-ECRF3探針不能與人基因組DNA雜交,提示皰疹病毒不僅從宿主體內(nèi)獲得了趨化因子受體基因拷貝,而且進(jìn)行了修飾。類似的現(xiàn)象見于嗜人B淋巴細(xì)胞的γ皰疹病毒-EB病毒(EBV),EBV開放讀框BCRF1是從宿主體內(nèi)獲得的IL-10基因,BCRF1產(chǎn)物又稱為病毒IL-10(vIL-10),可模擬哺乳動物IL-10的抗炎癥和抗增殖效應(yīng)。

二、細(xì)胞因子受體中的共享鏈

大多數(shù)細(xì)胞因子受體是由兩個或兩個以上的亞單位組成的異源二聚體或多聚體,通常包括一個特異性配體結(jié)合α鏈和一個參與信號的β鏈。α鏈構(gòu)成低親和力受體,β鏈一般單獨(dú)不能與細(xì)胞因子結(jié)合,但參與高親和力受體的形成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。應(yīng)用配體競爭結(jié)合試驗(yàn)、功能相似性分析以及分子克隆技術(shù)發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞因子受體中存在著不同細(xì)胞因子受體共享同一種鏈的現(xiàn)象。

(一)細(xì)胞因子受體共享鏈的種類

在眾多的細(xì)胞因子中,某些細(xì)胞因子的作用十分相似,如IL-3、IL-5、GM-CSF都作用于造血系統(tǒng),促進(jìn)造血干細(xì)胞或定向干細(xì)胞的增殖。IL-6、IL-11、LIF、OSM都能作用于肝細(xì)胞、巨核細(xì)胞、漿細(xì)胞瘤,發(fā)揮相似的生物學(xué)作用。IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-13均具有刺激T細(xì)胞或和B細(xì)胞增殖的作用。上述細(xì)胞因子功能的相似性已部分在受體水平得到解釋,在很大程度上是由細(xì)胞因子受體共享鏈所決定的。已知,細(xì)胞因子共享鏈主要有g(shù)p310、GM-CSFRβ鏈和IL-2Rγ鏈。

1、gp130/LIFR為IL-6R、單抗MT18在骨髓瘤細(xì)胞系U266共沉淀中得到一種130kDa的糖蛋白,命名為gp130。1990年Hibi克隆成功,gp130,屬于造血因子受體家族。IL-6、IL-11均能刺激IL-6信賴的小鼠漿細(xì)胞瘤系T1165的增殖,能在IL-3、GM-CSF的作用下縮短骨髓多能干細(xì)胞的Go期,增強(qiáng)IL-3依賴的人和小鼠的巨核細(xì)胞集落的形成,促進(jìn)體內(nèi)、體外的特異性抗體反應(yīng),誘導(dǎo)肝細(xì)胞急性期蛋白的產(chǎn)生。抗gp130能阻斷IL-6、IL-11兩種細(xì)胞因子分別誘導(dǎo)的TF1細(xì)胞的增殖,而抗IL-5R只能阻斷IL-6誘導(dǎo)的TF1的增殖,表明IL-6、IL-11受體共用一個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈。OSM受體存在著低親和力及高親和力兩種受體,低親和力受體即gp130,gp130與LIFR構(gòu)成高親和力受體。與在IL-6R、IL-11R中不同,gp130在OSMR中只形成低親和力受體且不能單獨(dú)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞因子信號。高親和力的LIF受體由LIFR和gp130組成,OSM與LIF能競爭結(jié)合高親和力LIF受體,但不競爭結(jié)合低親和力的LIF受體。

(4)IL-11Rα鏈(小鼠)與IL-6Rα鏈和CNTFRα鏈氨基酸同源性分別為24%和22%。

2、KH97/AIC2B為IL-3R、IL-5R、GM-CSFR所共用。在造血方面,IL-3與GM-CSF均能促進(jìn)未成熟細(xì)胞、混合細(xì)胞及粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落的形成,激活單核細(xì)胞,促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞集落形成。IL-5除了促進(jìn)B細(xì)胞分化和分泌抗體外,也具有刺激嗜酸性粒細(xì)胞分化作用。用GM-CSFRβ鏈分別與IL-3、IL-5、GM-CSFRα鏈共轉(zhuǎn)染的試驗(yàn)證明,這三種細(xì)胞因子高親和力受體中的β鏈在小鼠和人分別為AIC2B和KH97,它們有56%的同源性。

3、IL-2受體γ鏈除IL-2R含有γ鏈外,IL-4R、IL-7R、IL-9R和IL-13R復(fù)合物中也共用IL-2Rγ鏈(γc)。這些受體的相應(yīng)配體是一組主要作用于T細(xì)胞的生長因子。以IL-2γ鏈異常為主要特征的X聯(lián)鎖嚴(yán)重免疫缺陷綜合癥患者顯示出T細(xì)胞發(fā)育異常,T細(xì)胞的缺乏或數(shù)量明顯減少,提示IL-2γ鏈在T細(xì)胞的發(fā)育中起至關(guān)重要的作用。IL-4、IL-7均在T細(xì)胞的發(fā)育中起作用,它們共用一條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈IL-2Rγ鏈來傳遞T細(xì)胞增殖的信號。在IL-2受體系統(tǒng)中,α鏈構(gòu)成低親和力受體,中親和力受體由β、γ鏈組成,高親和力受體由α、β、γ三條鏈組成,其中,γ鏈相當(dāng)于其它細(xì)胞因子受體的β鏈,參參與信號傳遞,而αβ鏈則相當(dāng)于α鏈,主要發(fā)揮識別和結(jié)合配體的作用。

(二)共享鏈與細(xì)胞因子受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)首先需要配體與受體結(jié)合并誘導(dǎo)受體二聚體(或三聚體)的形成,使二聚體(或三聚體)胞漿部分的相互作用,由此引起不同途徑的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在IL-2R系統(tǒng)中,受β、γ鏈的二聚作用對于信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)是必須的,缺乏β鏈胞漿區(qū)的IL-2R不能轉(zhuǎn)導(dǎo)IL-2刺激所發(fā)生的信號。大多數(shù)的細(xì)胞因子對細(xì)胞的刺激及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與酪an酸激酶的活化及細(xì)胞內(nèi)蛋白的酪an酸磷酸化有關(guān),細(xì)胞因子與受體結(jié)合可以引起受體成分的酪an酸磷酸化。ERS胞漿區(qū)近膜端的60個氨基酸殘基是高度保守的,這段同源序列對IL-6、G-CSF、EPO、IL-7的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)起著關(guān)鍵作用,提示這些受體可能利用相似的胞膜內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。

1、gp130介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在IL-6R、IL-11R、OSMR、LIFR、CNTFR的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)共用鏈gp130中,其胞漿區(qū)約277個氨基酸殘基中包含絲an酸富含區(qū)、核苷酸結(jié)合區(qū)及4個GTP結(jié)合模式區(qū)。其中的絲an酸富含區(qū)也存在于G-CSFR、IL-2Rβ、IL-4R和EPOR,其它的ERS成員有著明顯的同源性。其中一個片段在所有ERS成員中都是保守的,另一個片段存在于G-CSFR、EPOR、KH97中。這兩個短的片段中,無論哪個發(fā)生突變都將使gp130不能發(fā)生酪an酸磷酸化,喪失信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的能。LIFR/gp130異源雙體也與酪an酸磷gp130不能發(fā)生要酪an酸磷酸化,喪失信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的功能。LIFR/gp130異源雙體也與酪an酸磷酸化有關(guān)。雖然大多數(shù)造血因子受體家族成員均不具有酪an酸激酶結(jié)構(gòu)域,但它們與酪an酸激酶型生長因子受體相似,生長因子引起與之相關(guān)的受體酪an酸激酶二聚體的形成和激活,而造血因子可能是誘導(dǎo)其受體的二聚體形成并導(dǎo)致相關(guān)酪an酸激酶的活化。發(fā)現(xiàn)在IL-6、IL-11刺激的TF1細(xì)胞中檢測出分子量97/95kDa的蛋白發(fā)生了酪an酸磷酸化,抗gp130的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中很重要。在不同的細(xì)胞系3T3-L1、B細(xì)胞雜交瘤、髓樣白血病系中發(fā)現(xiàn)有不同分子量蛋白的要酪an酸磷酸化,提示在不同的細(xì)胞系中存在細(xì)胞特異的酪an酸激酶及各自特異的底物,這可能是共用gp130的IL-6、IL-11、LIF、CNTF、OSM在不同細(xì)胞中生物學(xué)作用差異的原因一。JAK2是一種非受體型的酪an酸激酶,可以被EPO、IL-3、G-CSF、IL-6等多種細(xì)胞因子刺激所激活,JAK2可能是這些不同的細(xì)胞因子受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的一個共同因素,這種與受體相聯(lián)的JAK2激酶可能因受體結(jié)構(gòu)的不同而催化不同的底物,從而導(dǎo)致了JAK2介導(dǎo)了許多不同的生物學(xué)功能。此外,gp130在IL-6、IL-11、CNTF、LIF的刺激后也發(fā)生了自身的酪an酸磷酸化。

2、KH97/AIC2B介導(dǎo)信號傳導(dǎo)在IL-3、IL-5、GM-CSF的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈KH97/AIC2B的胞漿區(qū)內(nèi)也存在著兩個產(chǎn)生不同信號所必需的區(qū)域:一個是Glu517上游近膜端的約60個氨基酸的區(qū)域,它是誘導(dǎo)c-myc和pim-1所必需的;另一個區(qū)域是Leu623至Ser763約140個氨基酸的胞漿區(qū)域,是Ras、Raf、MAP(絲裂原激活的蛋白激酶)的激活以c-fos、c-jun的誘導(dǎo)所必需的。hGM-CSFRα、β鏈無任何已知酶的催化區(qū),共轉(zhuǎn)染hGM-CSFα、β鏈的Ba/F3細(xì)胞的地冽同C-Myc、pim-1水平的延長增加相關(guān)聯(lián)的。在小鼠淋巴細(xì)胞系轉(zhuǎn)染GM-CSFα、β鏈后可以引韋胞內(nèi)數(shù)種蛋白的酪an酸磷酸化并引起增殖反應(yīng),α、β鏈共轉(zhuǎn)染小鼠NIH3T3細(xì)胞表達(dá)GM-CSFR高親和力受體,可引起表達(dá)的β鏈胞漿區(qū)和另外一個有包漿內(nèi)40-45kDa蛋白的酪an酸快速磷酸化。

三、可溶性細(xì)胞因子受體

在自然狀態(tài)下,細(xì)胞因子受體(cytokine receptor,CK-R)主要以膜結(jié)合細(xì)胞因子受體(membrane-bound cytokine receptor,mCK-R)和存在于血清等體液中可溶性細(xì)胞因子受體(soluble cytokine receptor,sCK-R)兩種形式存在。細(xì)胞因子復(fù)雜的生物學(xué)活性主要是通過基與相應(yīng)的mCK-R結(jié)合后所介導(dǎo)的,而sCK-R卻具有du特的生物學(xué)意義。sCK-R水平變化與某些疾病的關(guān)系日益受到學(xué)者們的重視。部分重組sCK-R(rsCK-R)基因工程產(chǎn)品已進(jìn)入臨床驗(yàn)證,關(guān)于sCK-R的產(chǎn)生機(jī)理,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基免疫學(xué)功能等方面的基礎(chǔ)研究也取得了長足的進(jìn)展。

(一)sCK-R的產(chǎn)生機(jī)理及作用特點(diǎn)

人T細(xì)胞白血病病毒I型(HTLV-I)感染的HUT102B2、MT-2等細(xì)胞,髓樣白血病細(xì)胞(HL-60,KG1)及某些人B細(xì)胞系(Raji)除了表達(dá)多種mCK-R外還可以通過不同方式產(chǎn)生sCK-R,如HUT102B2細(xì)胞培養(yǎng)豐清中也可檢出高水平sCK-2R和sIL-6R。人PMC體外經(jīng)PHA刺激培養(yǎng)后也產(chǎn)生大量sCK-2R和sCK-6R。

1.sCK-R的產(chǎn)生大多sCK-R主要來自膜受體的脫落,因此將膜受體陽笥細(xì)胞溶解是獲得大量sCK-R的一種方法。大多數(shù)sCK-R氨基酸序列與mCK-R胞膜外區(qū)同源,只缺少跨膜區(qū)及胞漿區(qū),但仍可與相應(yīng)配體發(fā)生特異性結(jié)合所應(yīng)。除了膜受體的裂解、脫落產(chǎn)生sCK-R形式外,另一種產(chǎn)生sCK-R的機(jī)理是通過受體mRNA不同剪接,產(chǎn)生分泌型mRNA,通過翻譯后直接分泌到細(xì)胞外,已經(jīng)證實(shí),細(xì)胞內(nèi)可含有同一種CK-R不同形式的cDNA。sIL-4R、sIL-5Rα鏈、sIL-6Rα鏈、sIL-7R以及sG-CSFR等可以這種形式產(chǎn)生。

2.sCK-R的生物學(xué)作用多數(shù)sCK-R與相應(yīng)細(xì)胞因子結(jié)合的親和力較與mCK-R為低,可能與sCK-R為單鏈結(jié)構(gòu)或缺少某些結(jié)構(gòu)區(qū)域有關(guān)。也有的sCK-R如sIL-4R同天然mIL-4R與相應(yīng)配體結(jié)合的親和力是相同的,即使低劑量sIL-4R也可特異地抑制IL-4誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖反應(yīng)。sCK-R以其多種方式發(fā)揮其du特的免疫學(xué)功能。

(1)做為細(xì)胞因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,將細(xì)胞因子運(yùn)至機(jī)體有關(guān)產(chǎn)啊位,造成局部細(xì)胞因子高濃度區(qū)以充分發(fā)揮細(xì)胞因子的生物學(xué)效應(yīng)。

(2)是膜受體正常代謝途徑,有利于處于活化狀態(tài)細(xì)胞恢復(fù)至正常水平。

(3)競爭性地結(jié)合mCK-R相應(yīng)配體,抑制mCK-R所介導(dǎo)的生物學(xué)作用。

(二)sCK-R與臨床

1.檢測sCK-R水平在臨床中的應(yīng)用檢測某些sCK-R水平輔助臨床對某些疾病的早期診斷,了解病程的發(fā)展與轉(zhuǎn)歸,并可對患者免疫功能狀態(tài)及預(yù)后進(jìn)行評估,對臨床治療也有一定指導(dǎo)意義。

(1)sIL-2R的檢測:來國內(nèi)外學(xué)者對sIL-2R進(jìn)行了大量研究,發(fā)現(xiàn)其在血清及其他體不認(rèn)中水平的變化與臨床多種疾病如器官yi植排異反應(yīng)、病毒性感染、惡性腫瘤、創(chuàng)傷及自身免疫性疾病等的病情、病程密切相關(guān)。

(2)其他sCK-R的檢測:在尿中發(fā)現(xiàn)一種50kDasIL-6R分子稱為IL-6R-SUP,可以促進(jìn)小劑量IL-6誘導(dǎo)的小鼠漿細(xì)胞瘤T1165的生長。多發(fā)性骨髓瘤病人血漿中sIL-6R水平明顯升高。風(fēng)濕性疾病患者血清sTNFR水平異常增設(shè),關(guān)工了腔滑液中亦可檢出高水平sTNF-R,且活動期水平明顯高于非活動期。正常婦女尿中僅可檢測到TNF-RⅡ類型的sTNFR,而妊娠婦女尿中TNF-rI和TNF-RⅡ兩種類型sTNFR均可被檢出,隨胎齡增加sTNFR水平逐漸升高,分娩后隨之降低,這可能是使胎兒免受TNF作用的一種防護(hù)機(jī)制。肝臟感染性腹水及癌性腹水中亦可檢出高水平sTNFR。此外還發(fā)現(xiàn),sTNFR水平的增設(shè)與患者腎功能的減退密切相關(guān)。

2.sCK-R在臨床應(yīng)用前景大多數(shù)sCK-R與細(xì)胞因子結(jié)合后陰斷細(xì)胞因子與膜受體結(jié)合,從而抑制細(xì)胞因子的生物學(xué)活性,應(yīng)用sCK-R減輕或防止炎癥性細(xì)胞因子造成的病理損害提供了新的治療途徑。動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,局部注射sIL-1R可抑制IL-1介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。sIL-1R可降低小鼠同種異體心臟移植的排異反應(yīng)以及大鼠實(shí)驗(yàn)性關(guān)節(jié)炎和過敏性大腦炎。在體外sIL-1R可明顯抑制急性髓樣白血病病人骨髓細(xì)胞的增殖。應(yīng)用IL-1R基因工程產(chǎn)品開始對治療關(guān)節(jié)炎、糖尿病以及防治器官yi植排斥等進(jìn)入臨床驗(yàn)證。動物體內(nèi)注射sIL-4R可延長同種異人本移植物的存活,抑制GVHR,降低I型超敏反應(yīng)。應(yīng)用sTNFR可減輕TNF在自身免疫性疾病中所介導(dǎo)的病理損害,并可減輕敗血癥休克。