Your Good Partner in Biology Research

細(xì)胞因子受體

大家知道,細(xì)胞因子一般是通過(guò)與細(xì)胞表面相應(yīng)的細(xì)胞因子受體結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)作用。細(xì)胞因子與其受體結(jié)合后,會(huì)啟動(dòng)復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)分子相互作用,最終引起細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的變化。

已知的細(xì)胞因子受體絕大多數(shù)是跨膜蛋白,由胞外、跨膜和胞質(zhì)區(qū)組成。胞外膜區(qū)是識(shí)別結(jié)合細(xì)胞因子的部位,胞質(zhì)區(qū)在受體激活后啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

根據(jù)細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu),可分為不同的家族或超家族,包括免疫球蛋白(Ig)超家族、I型細(xì)胞因子受體、II型細(xì)胞因子受體、腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族和趨化因子受體(圖1)。

細(xì)胞因子受體的五種典型結(jié)構(gòu)

圖1. 細(xì)胞因子受體的五種典型結(jié)構(gòu) [1]

*圖片來(lái)源于Biochim Biophys Acta的出版物

免疫球蛋白(Ig)超家族

免疫球蛋白超家族(IgSF)是指分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白相似域的分子超家族。IgSF的所有成員都含有1~7個(gè)Ig樣結(jié)構(gòu)域,每個(gè)Ig樣結(jié)構(gòu)域含有約70~110個(gè)氨基酸殘基。它的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由兩條反平行β-折疊狀鏈形成的反平行β-片狀平面,每條反平行β-片狀鏈含有3~5個(gè)反平行β-折疊。每條反平行β片鏈由5~10個(gè)氨基酸殘基組成。β片內(nèi)側(cè)的疏水氨基酸可穩(wěn)定Ig的折疊。

大多數(shù)Ig域有一個(gè)二硫鍵垂直連接兩個(gè)β片,構(gòu)成二硫鍵的兩個(gè)半胱氨酸約含55~75個(gè)氨基酸。少數(shù)Ig域,如CD2的第一域、LFA-3和PDGFR的第四域、CD4的第三域等,均缺乏二硫鍵。這種多肽鏈的球形結(jié)構(gòu)的折疊稱為免疫球蛋白折疊(Ig fold)。

I型細(xì)胞因子受體

I型細(xì)胞因子受體又稱造血素受體,是表達(dá)在細(xì)胞表面的跨膜受體,能識(shí)別細(xì)胞因子并對(duì)其作出反應(yīng),具有4條α-螺旋鏈。這些受體具有某些保守的胞外域,缺乏內(nèi)在的蛋白酪氨酸激酶活性。

保守的胞外域有大約200個(gè)氨基酸的長(zhǎng)度,其中在氨基末端區(qū)域含有四個(gè)位置保守的半胱氨酸殘基和一個(gè)位于跨膜域近端的保守氨基酸基團(tuán)(WSXWS)。這四個(gè)半胱氨酸是維持受體結(jié)構(gòu)和功能完整性的關(guān)鍵。WSXWS共識(shí)序列是細(xì)胞因子受體功能性蛋白與蛋白相互作用的識(shí)別位點(diǎn)。

II型細(xì)胞因子受體

II型細(xì)胞因子受體又稱IFN受體,是表達(dá)在某些細(xì)胞表面的跨膜蛋白,它與一組選定的細(xì)胞因子結(jié)合并作出反應(yīng)。通常Ⅱ型細(xì)胞因子受體是具有高親和力和低親和力成分的異二聚體或多聚體。這些受體一般由兩條肽鏈組成,胞外區(qū)由200個(gè)氨基酸殘基組成,并含有4個(gè)不連續(xù)的半胱氨酸。

TNFR超級(jí)家族

腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族成員是細(xì)胞因子受體的一個(gè)蛋白質(zhì)超家族,共享一個(gè)半胱氨酸豐富域(CRD),由三個(gè)二硫鍵圍繞CXXCXXC的核心基團(tuán)形成一個(gè)拉長(zhǎng)的分子。目前TNFR家族有12個(gè)成員,包括55kDa和75kDa的TNFR,低親和力的NGFR,人B細(xì)胞抗原(CD40)和Fas抗原。該家族的共同特點(diǎn)是其胞外區(qū)有Cys(4-6)豐富的假重復(fù)基團(tuán),每個(gè)基團(tuán)含有40個(gè)氨基酸殘基。細(xì)胞內(nèi)域較短,由44~221個(gè)氨基酸殘基組成,無(wú)同源序列。

趨化因子受體

趨化因子受體是在某些細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)并與趨化因子相互作用的細(xì)胞因子受體。人類已發(fā)現(xiàn)20種不同趨化因子受體,為7次跨膜的G蛋白偶聯(lián)受體,并在細(xì)胞內(nèi)與G蛋白偶聯(lián)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),是G蛋白偶聯(lián)受體家族成員之一。趨化因子受體與相應(yīng)的配體結(jié)合后,引發(fā)細(xì)胞內(nèi)鈣(Ca2+)離子通量(鈣信號(hào)傳導(dǎo))。既而引起細(xì)胞反應(yīng),包括趨化作用過(guò)程開(kāi)始,將細(xì)胞運(yùn)送到生物體內(nèi)的理想位置。

參考文獻(xiàn):

[1] Turner MD, Nedjai B, Hurst T, Pennington DJ. Cytokines and chemokines: At the crossroads of cell signalling and inflammatory disease. Biochim Biophys Acta. 2014 Nov; 1843 (11):2563-2582. doi: 10.1016/j.bbamcr.2014.05.014. Epub 2014 Jun 2. PMID: 24892271.

?