胎盘胶原样凝集素1的生物学功能

胎盘胶原样凝集素1的生物学功能 　　免疫系统能够识别和清除病原体等各种抗原，从而维护机体的正常运转，下面是搜集整理的一篇探究胎盘胶原样凝集素1的生物学功能的，欢迎阅读借鉴。 　　胶原样凝集素(collectins)是一组含胶原序列的可溶性寡聚蛋白，属于C-型凝集素家族[1-2].目前发现的胶原样凝集素共有6个亚组，分别为甘露聚糖结合凝集素(mannan-bindinglectin,MBL)组，包括了血清型MBL(MBL-A)和肝型MBL(MBL-c);表面活性蛋白A(surfactantproteinA,SP-A)组;表面活性蛋白D(surfactantproteinD,SP-D)组，包括了SP-D、胶固素(conglutinin)、43千道尔顿胶原样凝素(col-lectinof43kDa,CL-43)、46千道尔顿胶原样凝素(collectinof46kDa,CL-46);肝胶原样凝集素(col-lectinliver1,CL-L1)组;肾胶原样凝集素(collectinkidney1,CL-K1)组以及胎盘胶原样凝集素(collec-tinplacenta1,CL-P1)组。胶原样凝集素家族成员在蛋白结构和生物学功能有共同之处，结构上共有胶原样区(collagen-likeregion,CLR)、N端富含半胱氨酸区、α螺旋区和糖识别区(carbohydraterecogni-tiondomain,CRD),而CRD决定胶原样凝集素识别微生物表面糖原从而发挥作用;功能上胶原样凝集素共有免疫防御作用，通过中和作用、凝集作用、调理作用和补体激活作用等抵抗病原微生物对机体的侵袭。在机体中，MBL主要通过激活补体途径，或是调理素作用起着免疫保护作用;SP-A和SP-D能与Toll样受体结合，参与调节肺部炎症反应[3];胶固素是甲型流感病毒的抑制剂，能够中和病毒并抑制红细胞凝聚而发挥抗病毒感染的作用。关于CL-P1的研究甚少，本文就CL-P1的分子结构、组织分布以及生物学功能进行综述。 　　1、CL-P1基因序列、蛋白结构及组织分布 　　CL-P1最先由NakamuraK等人发现，是从人类胎盘cDNA库里筛选出来的一个新型清道夫受体，依据其蛋白结构特点CL-P1最初被命名为C型凝集素样清道夫受体(scavengerreceptorwithC-typelectin,SRCL).紧接着作者在鼠类胚胎cDNA库里找到了与人类CL-P1同源的蛋白，随后不同的研究者相继在斑马鱼等不同物种中发现CL-P1同源蛋白的存在，且CL-P1基因在人类、鼠类和斑马鱼等不同种属中的同源性极高，人鼠的Cl-P1基因同源性达到了91%1.在蛋白结构上，CL-P1融合A型清道夫受体(scavengerreceptorclassA,SR-AI)和胶原凝集素家族的蛋白结构特征，是含有螺旋卷曲区、胶原样区的Ⅱ型膜糖蛋白(图1).CL-P1蛋白结构与SR-AI蛋白结构相比较，唯一的区别是SR-AI有富含半胱氨酸区域而CL-P1没有，将SR-AI富含半胱氨酸区域用CRD区替换，即转变为CL-P1.但是由于CL-P1有着胶原样凝集素家族典型的CRD结构，且其与巨噬细胞诱导的C型凝集素和枯否细胞受体具有高度同源性，CL-P1被归入了胶原样凝集素家族，CL-P1的名字也由此而来，也有研究者称其为COLEC12(collectinsubfamilymember12),现在习惯称其为CL-P1.CL-P1的基因位于18号染色体的p11.32区，人类CL-P1的cDNA序列总共有3058bp,开放阅读框有2226bp,翻译为742个氨基酸。其核苷序列从-3到4bp起始翻译，起始密码子是ATG,3‘端有着典型的加尾信号(AATAA[A]).多肽结构包含螺旋卷曲区、胶原样区、糖识别区(C型凝集素糖识别区)、颈区、胞浆区、跨膜区，表明CL-P1蛋白质结构具有典型的胶原样凝集素的结构特点(具CLR和CRD),但是又与其他胶原样凝集素蛋白家族的结构不同，CL-P1还有着胞浆区、跨膜区，是一种Ⅱ型膜蛋白，且CL-P1的特异性糖配体与其他胶原样凝集素蛋白成员的糖配体不一样，不是甘露糖和葡萄糖(Glu-Pro-Asn)而是半乳糖(Gln-Pro-Asp)[5].OhtaniK[6]等研究发现，CL-P1mRNA在大部分器官织中表达，如胎盘、肺、心脏、肝脏等，对不同组织细胞的定位结果显示人或鼠的心血管内皮细胞(包括人脐静脉内皮细胞和人脐动脉内皮细胞)表达CL-P1mRNA,而在巨噬细胞、单核细胞中不表达CL-P1mRNA;CL-P1蛋白分子量约为140kDa,去糖基化CL-P1分子量约为90kDa.而SelmanL等[7]研究表明，CL-P1在胎盘的细胞滋养层和合胞体滋养层中表达，还发现CL-P1在扁桃体基质细胞和肺泡的巨噬细胞中表达。虽然在CL-P1在巨噬细胞是否表达存在分歧，但不同的研究均发现CL-P1主要在胎盘表达。 　　2、CL-P1的生物学功能 　　2.1免疫防御功能 　　免疫调节是一个高效、精细的生化过程，免疫系统能够识别和清除病原体等各种抗原，从而维护机体的正常运转。传统上，免疫过程分为两大类，一是固有免疫，通过组织屏障、固有1除抗原的作用;二是适应性免疫，是通过T细胞和B细胞识别特异性抗原的免疫过程。CL-P1具有免疫防御的作用，不仅参与固有免疫发挥免疫防御作用，也参与获得性免疫发挥重要作用。在固有免疫中，CL-P1促进酵母菌吞噬大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等，能够与革兰阳性菌及革兰阴性菌、酵母菌结合，达到清除机体病原微生物的目的[8].CL-P1亦可激活旁路补体途径，促进补体蛋白C3b、备解素以及膜攻击复合物在真菌表面的沉积[9].真菌在补体的桥接下被巨噬细胞识别吞噬，这说明CL-P1也可以通过旁路补体途径参与固有免疫保护机体的过程。 　　CL-P1也直接参与获得性免疫，增强机体免疫防御能力。CL-P1在骨髓微环境中呵护样细胞(nurse-likecell,促进T细胞的活化和分化)中亦有表达，其CRD区域能够与乙酰半乳糖胺、T抗体、Tn抗体结合，影响树突细胞和T细胞的抗原提呈，从而发挥宿主防御作用[10].亲和色谱和蛋白质组学研究发现，CL-P1能够与有末端Lewisx(Lex,CD15)和N-乙酰氨基乳糖残基的中性粒细胞颗粒糖蛋白结合，当组织炎症引起中性粒细胞聚集时，内皮细胞中的CL-P1起着清除中性粒细胞颗粒糖蛋白的作用，随后这些颗粒糖蛋白被直接释放入血液中或是扩散进入血液循环;另一方面CL-P1可以间接清除水解酶和细胞因子(如基质金属酶蛋白)发挥保护作用[11]. 　　2.2参与动脉粥样硬化形成 　　动脉粥样硬化是由脂蛋白、自由基、感染性微生物、剪切力等多因素诱导内皮功能紊乱进而在受累动脉内膜形成粥样斑块的过程。其病理过程的始动因素是内皮损伤，诱发单核-巨噬细胞、T细胞和平滑肌细胞募集到病变局部，这三种细胞共同参与动脉粥样硬化形成，T细胞能够识别ox-LDL等并释放促炎细胞因子;单核-巨噬细胞能表达大量清道夫受体，并通过清道夫受体摄取ox-LDL形成巨噬源性泡沫细胞;而血管平滑肌细胞迁入内膜后不仅能发生增殖、迁移形成纤维帽，还能吞噬ox-LDL形成泡沫细胞，最终ox-LDL负荷的泡沫细胞会坏死崩解，形成糜粥样的坏死物，即是粥样斑块的形成[12].DoiT等[13]发现，转染CL-P1的中国仓鼠CHO细胞能摄取ox-LDL,但不能与Ac-LDL、LDL结合，表明CL-P1有可能与植物血凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体(lectin-likeoxi-dizedlowdensitylipoproteinrecaptor-1,LOX-1)一样在动脉粥样硬化形成和发展中起着调节ox-LDL的作用。LOX-1属于清道夫受体E家族，是内皮细胞功能障碍和动脉粥样硬化形成的关键因素，介导内皮细胞、单核细胞和巨噬细胞摄取、内吞和降解ox-LDL,导致泡沫细胞形成、平滑肌细胞纤维化和迁移以及斑块的形成[14-15].KoyamaS等[16]，人脐静脉内皮细胞在缺氧/复氧条件下以及小鼠颈动脉内膜在缺血再灌注时CL-P1表达显着增加。有趣的是，人脐静脉内皮细胞复氧72h时CL-P1mRNA表达开始上调，可持续至复氧后120h;小鼠颈动脉内膜复灌72h后CL-P1mRNA表达达到峰值，而7d后CL-P1蛋白表达水平达到高峰。在人脐静脉内皮细胞，LOX-1mRNA表达则是在复氧24h时达到峰值。提示，CL-P1与LOX-1在动脉粥样硬化的形成中扮演着不同的角色。 　　最新研究发现，CL-P1摄取ox-LDL是通过其胞浆区的第三段酪氨酸基序Yxxφ与接头蛋白2(adap-torprotein2,AP2)的中亚基μ2结合募集网格蛋白，是一条依赖发动蛋白2(dynamin2)的网格蛋白介导的内吞途径。进一步研究发现，转染CL-P1的中国仓鼠CHO细胞对不同氧化度(用CuSO4进行氧化，氧化时间分别为3、6、10、24h)的ox-LDL结合率是不一样的，其与氧化3h的ox-LDL结合率明显低于氧化24h的ox-LDL,但转染CL-P1的中国仓鼠CHO细胞摄取氧化3h和24h的ox-LDL的量是相当的，这表明可能由于LDL氧化过程中其负电荷量或是化学结构发生了变化而造成其结合率不一致，且CL-P1摄取ox-LDL的位点应该不止是一个结构域，很可能四个功能结构域(CRD、颈区、胶原样区域、螺旋卷曲区)都参与了ox-LDL的摄取，从而造成了摄取量与ox-LDL的氧化度无关。更深入的研究发现，CL-P1通过两个功能结构域，螺旋卷曲区和胶原样区去摄取ox-LDL,且胶原样区域中的R496K499K502正电荷位点是发挥其生理学功能的主要位点[17-18]. 　　2.3抗阿尔茨海默病作用 　　阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease)是一种进行性神经变性痴呆症，其神经病理学主要特征是神经元内神经纤维缠结的形成和β-淀粉样蛋白(β-amyloidprotein,Aβ)的沉积，其病理机制主要是淀粉样肽假说。该假说认为凝聚态Aβ在脑沉积启动病理过程，导致神经纤维缠绕、神经元丢失、老年斑形成和淀粉样血管病变。Nakamura等[19]在体内实验发现，APP/PS1双转基因阿尔茨海默病模型小鼠和阿尔茨海默病患者的脑组织中CL-P1表达上调;在体外实验中，星形胶质细胞、小胶质细胞、血管/血管周细胞中表达CL-P1,且用Aβ处理后，CL-P1的表达呈时间依赖性上升。而后，作者通过在CHO-K1细胞上定位CL-P1和纤维状β-淀粉样蛋白(fAβ1-42,人工合成的Aβ)发现CL-P1可以结合fAβ，提示CL-P1可能参与Aβ的清除。也有研究发现，SR-AI影响小胶质细胞和单核细胞粘附到β淀粉样蛋白，从而造成氧自由基的产生，使小胶质细胞内β淀粉样蛋白内化[20]. 　　2.4其他作用 　　CL-P1除了发挥上述功能外，还与机体的生长发育及肿瘤的迁移相关。Fukuda等[21-22]在CL-P1基因敲除的斑马鱼研究发现，CL-P1与血管生成相关，其部分生物学功能与血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)类似，CL-P1基因敲除的斑马鱼出现形态学畸变，表现为体形短小、背主动脉和间血管缺少，甚至是完全缺失，而敲除VEGF及其受体的斑马鱼也会出现相似畸变。为了验证CL-P1与VEGF功能的相似性，在CL-P1基因敲除的斑马鱼过表达VEGFmRNA,结果斑马鱼的畸变减轻，这些结果提示CL-P1在斑马鱼胚胎时期影响血管生成[20].Elola等[23]发现CL-P1选择性结合Lewisx(Lex,CD15),而Lex是在中性粒细胞和大部分肿瘤细胞(如肺癌和胸腺肿瘤)的糖复合物中特异性表达的一种细胞粘附分子，CL-P1与Lex结合能够介导肿瘤细胞粘附到新血管内皮细胞，发挥促肿瘤细胞黏附血管的作用，介导肿瘤细胞的迁移。 　　3、结论与展望 　　CL-P1的特殊蛋白结构决定其不仅有胶原样凝集素和A型清道夫受体的双重生物学功能，即在免疫防御以及动脉粥样硬化和阿尔茨海默病等疾病发生、发展中充当重要角色，而且其具有与胶原样凝集素或A型清道夫受体不同的功能，其有A型清道夫受体没有的MBL相关的丝氨酸蛋白酶(MASP)结合位点，能够激活旁路补体途径[24].CL-P1具有多种生物学功能，能否作为新的药物治疗靶点值得深入研究。日本学者发现[25],CL-P1具有5个单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphisms,SNPs)位点：一个位于5’端上游区、两个位于内含子2区段、一个位于外显子5区段内、另外两个位于外显子6区段内，位于外显子6区段内的两个SNPs有着显着的连锁不平衡(r2>0.5),是否可用于疾病的预测和诊断也有待进一步的研究。