2.IL-8受體家族IL-8R家族是趨化因子受體中能與IL-8結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等從中性粒細胞cDNA表達文庫中分離得到,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復制而來。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。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)結合,這與IL-8RA的結構有關,IL-8RaN端酸性氨基酸是與IL-8結合的位置,N端Asp11和e3中Gly275和Arg280對于與配體結合至關重要,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合。IL-8RA基因表達的細胞種類較為廣泛,如中性粒細胞、單核細胞、PGA活化的T細胞、單核細胞樣細胞系、黑素瘤細胞、滑液成纖維細胞、HL60細胞和前髓樣細胞系THP-1等。
(2)IL-8RB:IL-8RBcDNA是首先從HL60細胞中克隆成功,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。IL-8RB可與CXC亞族中IL-8、GROα、GROβ、GROγ和NAP-2結合。人IL-8RB主要表達于髓樣細胞,如中性粒細胞、HL60、THP-1和AML193細胞。
(3)RBCCKR:這種受體結合配體的特異性較寬,又稱multi-specificreceptor,可結合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,酸性。C端胞漿區(qū)長24個氨基酸殘基,RBC-CKR似乎不G蛋白調節(jié),可能是一種G蛋白的非偶聯(lián)受體。RBCCKR是人紅細胞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結合到RBCCKR而得以清除。IL-8等趨化因子結合到紅細胞上后即失去了對靶細胞作用。紅細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除表達在紅細胞上外,還表達在腎臟、大腦,基因表在這還見于脾、肺和胸腺等。
3.受體的信號轉導IL-8RA和IL-8RB中緊接第三個穿膜區(qū)(TMDⅢ)的第二個胞內環(huán)(i2)有一段高度保守的DRYLAIVHA序列,與受體信號的轉導密切相關,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合,但幾乎完全喪失了配體刺激的生物學活性。IL-8R與配體結合后使與受體結合的異源三體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),導致胞漿內三磷酸肌醇(IP3)和二;视(DAG)增加,分別誘導胞漿內Ca庫釋放Ca2 和PKC的活化。此外,IL-8RA和IL-8RBC端絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化可能與信號的轉導有關。
4.趨化因子受體與病毒最近發(fā)現(xiàn)某些感染人或靈長類病毒的開放讀框產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特性有關。
(1)人巨細胞病毒(humancytomegalovirusHCMV):是一種可感染人上皮細胞、髓樣和淋巴樣細胞的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構上均可模擬STR,其中US28產物與人MIP-1α/RANTEsR約有30%同源性,與該受體N端的同源性高達56%。US28產物可與趨化因子β亞族中MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和RANTES相結合,但不能結合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細胞的γ皰疹病毒(γHerpesvirus)。HVS開放讀框ECRF3產物與IL-8R有近30%的同源性,與IL-8RbN端的同源性為44%。ECRF3產物與IL-8、GROα和NAP-2均可發(fā)生一定程度的結合。
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獲得了趨化因子受體基因拷貝,而且進行了修飾。類似的現(xiàn)象見于嗜人B淋巴細胞的γ皰疹病毒-EB病毒(EBV),EBV開放讀框BCRF1是從宿主體內獲得的IL-10基因,BCRF1產物又稱為病毒IL-10(vIL-10),可模擬哺乳動物IL-10的抗炎癥和抗增殖效應。
共享鏈
大多數(shù)細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合α鏈和一個參與信號的β鏈。α鏈構成低親和力受體,β鏈一般單獨不能與細胞因子結合,但參與高親和力受體的形成和信號轉導。應用配體竟爭結合試驗、功能相似性分析以及分子克隆技術發(fā)現(xiàn)在細胞因子受體中存在著不同細胞因子受體共享同一種鏈的現(xiàn)象。
(一)細胞因子受體共享鏈的種類
在眾多的細胞因子中,某些細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),促進造血干細胞或定向干細胞的增殖。IL-6、IL-11、LIF、OSM都能作用于肝細胞、巨核細胞、漿細胞瘤,發(fā)揮相似的生物學作用。IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-13均具有刺激T細胞或和B細胞增殖的作用。上述細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胞因子受體共享鏈所決定的。目前已知,細胞因子共享鏈主要有gp310、GM-CSFRβ鏈和IL-2Rγ鏈。
1.gp130/LIFR為IL-6R、單抗MT18在骨髓瘤細胞系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胞的Go期,增強IL-3依賴的人和小鼠的巨核細胞集落的形成,促進體內、體外的特異性抗體反應,誘導肝細胞急性期蛋白的產生?筭p130能陰斷IL-6、IL-11兩種細胞因子分別誘導的TF1細胞的增殖,而抗IL-5R只能陰斷IL-6誘導的TF1的增殖,表明IL-6、IL-11受體共用一個信號轉導鏈。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轉導細胞因子信號。高親和力的LIF受體由LIFR和gp130組成,OSM與LIF能競爭結合高親和力LIF受體,但不競爭結合低親和力的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均能促進未成熟細胞、混合細胞及粒細胞-巨噬細胞集落的形成,激活單核細胞,促進嗜酸性粒細胞集落形成。IL-5除了促進B細胞分化和分泌抗體外,也具有刺激嗜酸性粒細胞分化作用。用GM-CSFRβ鏈分別與IL-3、IL-5、GM-CSFRα鏈共轉染的試驗證明,這三種細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復合物中也共用IL-2Rγ鏈(γc)。這些受體的相應配體是一組主要作用于T細胞的生長因子。以IL-2γ鏈異常為主要特征的X聯(lián)鎖嚴重免疫缺陷綜合癥患者顯示出T細胞發(fā)育異常,T細胞的缺乏或數(shù)量明顯減少,提示IL-2γ鏈在T細胞的發(fā)育中起至關重要的作用。IL-4、IL-7均在T細胞的發(fā)育中起作用,它們共用一條信號轉導鏈IL-2Rγ鏈來傳遞T細胞增殖的信號。在IL-2受體系統(tǒng)中,α鏈構成低親和力受體,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鏈相當于其它細胞因子受體的β鏈,參參與信號傳遞,而αβ鏈則相當于α鏈,主要發(fā)揮識別和結合配體的作用。
(二)共享鏈與細胞因子受體信號轉導
細胞因子信號轉導首先需要配體與受體結合并誘導受體二聚體(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導。在IL-2R系統(tǒng)中,受β、γ鏈的二聚作用對于信號的轉導是必須的,缺乏β鏈胞漿區(qū)的IL-2R不能轉導IL-2刺激所發(fā)生的信號。大多數(shù)的細胞因子對細胞的刺激及信號轉導與酪氨酸激酶的活化及細胞內蛋白的酪氨酸磷酸化有關,細胞因子與受體結合可以引起受體成分的酪氨酸磷酸化。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的信號轉導起著關鍵作用,提示這些受體可能利用相似的胞膜內信號轉導機制。
1.gp130介導信號轉導在IL-6R、IL-11R、OSMR、LIFR、CNTFR的信號轉導共用鏈gp130中,其胞漿區(qū)約277個氨基酸殘基中包含絲氨酸富含區(qū)、核苷酸結合區(qū)及4個GTP結合模式區(qū)。其中的絲氨酸富含區(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)生酪氨酸磷酸化,喪失信號轉導的能。LIFR/gp130異源雙體也與酪氨酸磷gp130不能發(fā)生要酪氨酸磷酸化,喪失信號轉導的功能。LIFR/gp130異源雙體也與酪氨酸磷酸化有關。雖然大多數(shù)造血因子受體家族成員均不具有酪氨酸激酶結構域,但它們與酪氨酸激酶型生長因子受體相似,生長因子引起與之相關的受體酪氨酸激酶二聚體的形成和激活,而造血因子可能是誘導其受體的二聚體形成并導致相關酪氨酸激酶的活化。已發(fā)現(xiàn)在IL-6、IL-11刺激的TF1細胞中檢測出分子量97/95kDa的蛋白發(fā)生了酪氨酸磷酸化,抗gp130的信號轉導中很重要。在不同的細胞系3T3-L1、B細胞雜交瘤、髓樣白血病系中發(fā)現(xiàn)有不同分子量蛋白的要酪氨酸磷酸化,提示在不同的細胞系中存在細胞特異的酪氨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在不同細胞中生物學作用差異的原因一。JAK2是一種非受體型的酪氨酸激酶,可以被EPO、IL-3、G-CSF、IL-6等多種細胞因子刺激所激活,JAK2可能是這些不同的細胞因子受體信號轉導途徑中的一個共同因素,這種與受體相聯(lián)的JAK2激酶可能因受體結構的不同而催化不同的底物,從而導致了JAK2介導了許多不同的生和的學功能。此外,gp130在IL-6、IL-11、CNTF、LIF的刺激后也發(fā)生了自身的酪氨酸磷酸掄。
2.KH97/AIC2B介導信號傳導在IL-3、IL-5、GM-CSF的信號轉導鏈KH97/AIC2B的胞漿區(qū)內也存在著兩個產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的誘導所必需的。hGM-CSFRα、β鏈無任何已知酶的催化區(qū),共轉染hGM-CSFα、β鏈的Ba/F3細胞的地冽同C-Myc、pim-1水平的延長增加相關聯(lián)的。在小鼠淋巴細胞系轉染GM-CSFα、β鏈后可以引韋胞內數(shù)種蛋白的酪氨酸磷酸化并引起增殖反應,α、β鏈共轉染小鼠NIH3T3細胞表達GM-CSFR高親和力受體,可引起表達的β鏈胞漿區(qū)和另外一個有包漿內40-45kDa蛋白的酪氨酸快速磷酸化。