Альфа-дефенсин - Alpha defensin

Дефенсин млекопитающих
PDB 1dfn EBI.jpg
Структура дефенсина HNP-3.
Идентификаторы
Символ Дефенсин_1
Pfam PF00323
ИнтерПро IPR006081
ПРОФИЛЬ PDOC00242
SCOP2 1dfn / SCOPe / SUPFAM
TCDB 1.C.19
OPM суперсемейство 54
Белок OPM 1tv0

Альфа-дефенсины представляют собой семейство пептидов дефенсина млекопитающих подсемейства альфа. У млекопитающих они также известны как криптдины и вырабатываются в тонкой кишке. Cryptdin является контаминация из склепа и дефенсина .

Дефенсины являются 2-6 кДа, катионные , антимикробные пептиды , активных в отношении многих грамотрицательных и грамположительных бактерий , грибов и вирусов с оболочкой , содержащих три пары внутримолекулярных дисульфидных связей. В зависимости от размера и характера дисульфидных связей дефенсины млекопитающих подразделяются на альфа-, бета- и тета-категории. Альфа-дефенсины, которые были идентифицированы у людей, обезьян и нескольких видов грызунов, особенно распространены в нейтрофилах , некоторых популяциях макрофагов и клетках Панета тонкого кишечника.

Дефенсины продуцируются конститутивно и / или в ответ на микробные продукты или провоспалительные цитокины . Некоторые дефенсины также называют кортикостатинами (CS), потому что они ингибируют стимулируемое кортикотропином производство кортикостероидов . Механизм (ы), с помощью которых микроорганизмы убиваются и / или инактивируются дефенсинами, полностью не изучен. Однако обычно считается, что убийство является следствием разрушения микробной мембраны. Полярная топология дефенсинов с пространственно разделенными заряженными и гидрофобными областями позволяет им внедряться в фосфолипидные мембраны так, чтобы их гидрофобные области были похоронены внутри липидной мембраны, а их заряженные (в основном катионные) области взаимодействовали с анионными головными группами фосфолипидов и вода. Впоследствии некоторые дефенсины могут агрегироваться с образованием пор, похожих на каналы; другие могут связываться с микробной мембраной и покрывать ее «ковровым» образом. Конечным результатом является нарушение целостности и функции мембраны, что в конечном итоге приводит к лизису микроорганизмов. Некоторые дефенсины синтезируются как пропептиды, которые могут иметь отношение к этому процессу. Альфа-дефенсины кишечника мыши при первом открытии исторически назывались криптдинами .

Состав

HNP-1, HNP-2 и HNP-3 кодируются двумя генами DEFA1 и DEFA3, локализованными на хромосоме 8 , местоположение 8p23.1. DEFA1 и DEFA3 кодируют идентичные пептиды, за исключением превращения первой аминокислоты из аланина в HNP-1 в аспарагиновую кислоту в HNP-3 ; HNP-2 представляет собой усеченную на N-конце изоформу, в которой отсутствует первая аминокислота. Пептиды нейтрофилов человека обнаруживаются в атеросклеростических артериях человека , ингибируют метаболизм ЛПНП и фибринолиз и способствуют связыванию Lp (a).

Как и другие альфа-дефенсины, криптдины представляют собой небольшие катионные пептиды длиной 32-36 аминокислот. Они содержат 6 консервативных цистеинов, которые образуют тридисульфидный массив с расположением пар цистеинов, которые типичны для альфа-дефенсинов. Криптдины также демонстрируют вторичную и третичную структуру, в которой преобладает трехцепочечный бета-лист. Топология, которая возникает из этой структуры, представляет собой амфипатическую глобулярную форму, в которой концы спарены напротив полюса, включающего кластер катионных остатков.

Последовательности основных α-дефенсинов человека:

Ген Псевдонимы Пептид Последовательность
DEFA1 HNP1 человеческий нейтрофильный пептид 1 ACYCRIPACIAGERRYGTCIYQGRLWAFCC
HNP2 человеческий нейтрофильный пептид 2   CYCRIPACIAGERRYGTCIYQGRLWAFCC
DEFA3 HNP3 человеческий нейтрофильный пептид 3 DCYCRIPACIAGERRYGTCIYQGRLWAFCC
DEFA4 HNP4 человеческий нейтрофильный пептид 4 VCSCRLVFCRRTELRVGNCLIGGVSFTYCCTRV
DEFA5 HD5 человеческий дефенсин 5 ATCYCRHGRCATRESLSGVCEISGRLYRLCCR
DEFA6 HD6 человеческий дефенсин 6 AFTCHCRRSCYSTEYSYGTCTVMGINHRFCCL

Гены, кодирующие криптдины, расположены на проксимальном плече хромосомы 8 мыши. Они сходны с другими генами кишечных альфа-дефенсинов в том, что они включают двухэкзонную структуру. Первый экзон кодирует N-концевой канонический сигнальный пептид и прорегион, который присутствует в предшественнике криптдина. Обработке, зрелый пептид , кодируемый второй экзон , который отделен от первого экзона на ~ 500 п.н. интрона .

Биосинтезированные в виде предшественников, обладающих анионным N-концевым прорегионом, криптдины упаковываются в апикально-направленные секреторные гранулы клеток Панета. Во время этого процесса и, возможно, после него, предшественники расщепляются матриксной металлопротеиназой-7 (матрилизин; ММР-7 ). В результате этого протеолиза зрелая С-концевая форма высвобождается из прорегиона.

Функциональные характеристики

Обладая способностью убивать грамположительные и грамотрицательные бактерии, грибки, спирохеты и некоторые вирусы в оболочке, криптдины классифицируются как антимикробные пептиды широкого спектра действия. Хотя он наименее экспрессируется из шести изоформ, криптдин-4 является наиболее бактерицидным. Прокриптдины, однако, небактерицидны и, следовательно, требуют деградации прорегиона ММР-7 для активации. В ответ на бактериальные антигены клетки Панета выделяют свои секреторные гранулы в просвет крипт кишечника. Там криптдины, наряду с другими антимикробными пептидами, экспрессируемыми клетками Панета, способствуют врожденному иммунитету слизистой оболочки кишечника , очищая кишечную крипту от потенциально вторгающихся патогенов.

Дефенсины человека

Первоначально пептиды альфа-дефенсина человека были выделены из нейтрофилов и, таким образом, названы пептидами нейтрофилов человека. Пептиды нейтрофилов человека также известны как α- дефенсины .

Происходящие из нейтрофилов человека альфа-дефенсины (HNP) способны усиливать фагоцитоз макрофагами мыши. Сообщалось, что HNP1-3 увеличивает продукцию фактора некроза опухоли (TNF) и IL-1, снижая при этом продукцию IL-10 моноцитами. Повышенные уровни провоспалительных факторов (например, IL-1, TNF, гистамин и простагландин D2) и подавленные уровни IL-10 в месте микробной инфекции, вероятно, усиливают местные воспалительные реакции. Это может быть дополнительно усилено способностью некоторых альфа-дефенсинов человека и кролика ингибировать выработку иммуносупрессивных глюкокортикоидов, конкурируя за связывание адренокортикотропного гормона с его рецептором. Более того, человеческие альфа-дефенсины могут усиливать или подавлять активацию классического пути комплемента in vitro путем связывания с твердофазным или жидкофазным комплементом C1q соответственно. Способность дефенсинов усиливать фагоцитоз, способствовать рекрутированию нейтрофилов, увеличивать продукцию провоспалительных цитокинов, подавлять противовоспалительные медиаторы и регулировать активацию комплемента свидетельствует о том, что дефенсины активируют врожденную воспалительную защиту хозяина от микробной инвазии.

Повышение уровня нейтрофилов дефенсина-1, -3 и -4 человека в назальных аспиратах от детей с естественной аденовирусной инфекцией. В одном небольшом исследовании было обнаружено значительное увеличение уровней альфа-дефенсина в лизатах Т-клеток больных шизофренией ; в дискордантных парах близнецов у здоровых близнецов также наблюдался рост, хотя и не такой высокий, как у их больных братьев и сестер.

Virtual Colony Count антибактериального анализ был первоначально разработан для измерения активности всех шесть альфа дефенсинов человека на том же микроплансают .

В плазме человека

HNP широко изучались как плазменные маркеры ряда заболеваний, таких как атеросклероз, ревматические заболевания, инфекции, рак, преэклампсия и шизофрения. Антитела, направленные против полностью процессированного HNP-1, по-видимому, обладают низким сродством к пропептидам , проHNP. В недавнем исследовании использовались антитела, направленные против проHNP, чтобы показать, что преобладающие формы альфа-дефенсинов в плазме на самом деле являются проHNP. ProHNPs синтезируются исключительно предшественниками нейтрофилов в костном мозге и, по-видимому, являются очень специфическими маркерами гранулопоэза .

Выражение кишечника

Криптдины - это белковые продукты родственного семейства высокополиморфных генов, которые специфически экспрессируются клетками Панета мыши в основании кишечных крипт. Впервые они были охарактеризованы как продукты кДНК, полученные из РНК тонкого кишечника мыши. На сегодняшний день описано более 25 транскриптов, кодирующих cryptdin. Несмотря на экспрессию относительно большого количества изоформ криптдина, только 6 криптдинов были выделены на уровне белка. Традиционная номенклатура помечает изоформы cryptdins-1–6 в порядке обнаружения. Первичные структуры изоформ криптдина очень гомологичны. Большинство различий между изоформами заключается в идентичности остатков на N- и C-концах.

Смотрите также

Рекомендации