細(xì)胞因子家族
細(xì)胞因子是由免疫原、有絲分裂原或其他刺激物在多種細(xì)胞中誘導(dǎo)的低分子量可溶性蛋白(5~20kDa)。許多研究表明,細(xì)胞因子作為免疫調(diào)節(jié)劑參與自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌信號(hào)的傳遞(圖1)。細(xì)胞因子的分類(lèi)一般依據(jù)結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)原則。在這里,細(xì)胞因子家族分類(lèi)以細(xì)胞因子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。那么,什么是細(xì)胞因子家族?細(xì)胞因子家族主要有哪些類(lèi)型?
圖1. 細(xì)胞因子的特性 [1]
*圖片來(lái)源于Springer的出版物Textbook of Membrane Biology
什么是細(xì)胞因子家族?
細(xì)胞因子家族是指一系列細(xì)胞因子,它們具有序列相似性,并在相互的受體系統(tǒng)中表現(xiàn)出同源性和一定的雜合性。但這并不意味著它們表現(xiàn)出功能上的相似性。細(xì)胞因子家族還包含重要的調(diào)節(jié)細(xì)胞膜受體-配體對(duì)它們反映了在高等哺乳動(dòng)物的不同免疫功能中使用共同結(jié)構(gòu)基團(tuán)的進(jìn)化。以IL-1/IL-1受體超家族為例,IL-1/IL-1受體超家族包含的細(xì)胞因子有IL-1β、IL-1α、IL-受體拮抗劑、IL-18和IL-33,它們介導(dǎo)生理和宿主防御功能,這個(gè)家族還包括Toll樣受體,Toll樣受體是一系列哺乳動(dòng)物模式識(shí)別分子,在先天反應(yīng)早期對(duì)微生物物種的識(shí)別具有關(guān)鍵作用。
細(xì)胞因子家族的主要類(lèi)型有哪些?
一般來(lái)說(shuō),細(xì)胞因子家族包括白細(xì)胞介素家族、干擾素家族、腫瘤壞死因子(TNF)超家族和趨化因子超家族。其中,白細(xì)胞介素超家族根據(jù)功能的不同可分為多個(gè)細(xì)胞因子超家族,涉及IL-1家族、IL-6家族和IL-17家族等。
● 白細(xì)胞介素家族
白細(xì)胞介素是細(xì)胞因子的一種,在免疫調(diào)節(jié)和穩(wěn)態(tài)中起著至關(guān)重要的作用。白細(xì)胞介素最初發(fā)現(xiàn)于白細(xì)胞中,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等很多細(xì)胞都能產(chǎn)生。具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和功能。白細(xì)胞介素超家族包括大量的細(xì)胞因子,它們命名為IL-1~IL-38。如上所述,這些ILs又可分為幾個(gè)亞家族。
如IL-1家族,它包含11個(gè)成員,雖然最初只有IL-1α, IL-1β, IL-1Ra和IL-18四個(gè)成員,但它們具有相似的基因結(jié)構(gòu)。它們?cè)谡{(diào)控免疫和炎癥反應(yīng)以應(yīng)對(duì)感染或無(wú)菌性損傷方面起著核心作用。
● 干擾素家族
干擾素(IFNs)是哺乳動(dòng)物細(xì)胞因子的一個(gè)家族,其主要特點(diǎn)是能夠通過(guò)保護(hù)細(xì)胞免受病毒感染來(lái)"干擾"病毒的復(fù)制。IFN家族由三大類(lèi)細(xì)胞因子組成,即I型IFN, II型IFN和III型IFN。其中I型IFN和II型IFN研究較多。
如I型干擾素包括干擾素α(又可進(jìn)一步分為13個(gè)不同亞型, IFN-α1, -α2, -α4, -α5, -α6, -α7, -α8, -α10, -α13, -α14, -α16, -α17和-α21),β, ε, к和人中的ω。所有I型IFN都與一個(gè)相同的共同細(xì)胞表面受體結(jié)合,該受體為I型IFN受體。
● TNF超級(jí)家族
腫瘤壞死因子(TNF)超家族是一個(gè)含有TNF同源域并形成三聚體的Ⅱ型跨膜蛋白超家族。該超家族成員可通過(guò)細(xì)胞外蛋白分解,從細(xì)胞膜上釋放,并作為細(xì)胞因子發(fā)揮作用。這些蛋白主要由免疫細(xì)胞表達(dá),它們參與到多種細(xì)胞功能調(diào)節(jié)活動(dòng),包括免疫反應(yīng)和炎癥,或是增殖、分化、凋亡和胚胎發(fā)生。根據(jù)序列、功能和結(jié)構(gòu)的相似性,該超家族包含19個(gè)成員,與TNF受體超家族的29個(gè)成員結(jié)合。
● 趨化因子家族
趨化因子是一類(lèi)分子量較小的細(xì)胞因子,其主要作用是在穩(wěn)態(tài)和病理?xiàng)l件下招募白細(xì)胞亞群。
趨化因子受體是G蛋白偶聯(lián)受體,是一種7次跨膜蛋白,并在細(xì)胞內(nèi)與G蛋白偶聯(lián)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。根據(jù)給定的趨化因子的濃度梯度,誘導(dǎo)靶細(xì)胞牢固地粘附在內(nèi)皮上,并引導(dǎo)靶細(xì)胞運(yùn)動(dòng)到目的地。根據(jù)行為和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),趨化因子家族由人類(lèi)和小鼠的50種內(nèi)源性趨化因子配體組成。
參考文獻(xiàn):
[1] Wardhan R., Mudgal P. (2017) Membrane Receptors and Signal Transduction Pathway. In: Textbook of Membrane Biology. Springer, Singapore.