第3章黏附分子课件.ppt

第三章粘附分子 细胞粘附分子 celladhesionmolecule CAM 是指由细胞产生 介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互接触和结合的众多分子的统称 粘附分子大多为糖蛋白 分布于细胞表面 粘附分子以配体 受体相对应的形式发挥作用 导致细胞与细胞间 细胞与基质间或细胞 基质 细胞之间的粘附 参与细胞的信号转导与活化 细胞的伸展和移动 细胞的生长及分化 炎症 血栓形成 肿瘤转移 创伤愈合等一系列重要生理和病理过程 1 医药交流PPT 目前已基因克隆成功的粘附分子有数百种 形成一个庞大的粘附分子大家族 由于粘附分子所具有广泛 重要的生物学功能 目前在细胞生物学 分子生物学 免疫学 病理生理学 肿瘤学以及其他生命科学领域里已受到人们普遍的关注 从1993年第五届人白细胞分化抗原国际专题讨论会开始 已将粘附分子单独列为一组CD抗原 2 第一节粘附分子的种类和结构 目前按粘附分子的结构特点可将其分为以下五类 整合素家族 integrinfamily 免疫球蛋白超家族 IgSF 选择素家族 selectinfamily 粘蛋白样血管地址素 mucin 1ikevasculaladdressins 3 钙粘着素或称钙离子依赖的细胞粘附分子家族 又称cadhedn家族 3 一 整合素家族 整合素是在20世纪80年代提出的概念 描述一个膜受体家族 主要介导细胞与细胞外基质的粘附 使细胞得以附着而形成整体故得名 随后发现整合素家族的粘附分子还介导细胞与细胞间相互粘附 整合素家族的粘附分子都是由 两条链由非共价键连接组成的异源双体 链均为I型膜蛋白 4 5 链的分子质量为150 210kDa 链的分子质量90 110kDa 个别 链 如 4 分子质量为210kDa 不同的 链 或称 亚单位 或 链 或称 亚单位 之间氨基酸序列有不同程度的同源性 在结构上有其共同的特点 链在氨基酸水平上的同源性约40 48 含有56个半胱氨酸 4含有48个半胱氨酸 形成四个富含半胱氨酸的重复序列 靠近N端侧的部分氨基酸残基通过链内二硫键紧密折叠在一起 胞浆区较短 约40 50个氨基酸残基 4胞浆区长达1081个氨基酸残基 6 7 链的同源性相对较低 胞膜外区有七个重复序列 每个重复序列由24 45个氨基酸组成 约200个氨基酸不含插入区的 链在链内有一个二硫键 还原状态下裂解为重链和轻链 亚单位的重复序列中有的与整合素分子结合二价阳离子 Mg2 有关 并与 亚单位共同构成整合素分子的配体结合部位 其中 亚单位的二价阳离子结合区与整合素分子配体结合的特异性和亲和力有关 电镜下可见整合素分子有一个球头部 向下伸展有杆状结构穿过细胞膜的磷脂双层 8 整合素家族有14种 亚单位和8种 亚单位 大多数整合素分子亚单位均已基因克隆成功 亚单位和 亚单位组合构成整合素分子并不是随机的 多数 亚单位只能与一种 亚单位结合组成异源双体 大部分 亚单位则可以结合数种不同的 亚单位 9 目前按 亚单位的不同可将整合素家族分为8个不同的组 在同一组中的整合家分子 链相同 链不同 已知 链和 链之间约有20种组合形式 1 3 4 3和 6等亚单位的RNA分子可有不同的剪接形式 更增加了整合素分子的多样性 10 二 免疫球蛋白超家族 粘附分子中有许多分子具有与IgSFV样 C1或C2样区相似的折叠结构 其氨基酸组成也有一定的同源性 一 细胞间粘附分子 ICAM 细胞间粘附分子特指ICAM intercellularadhesionmolecule 包括ICAM 1 ICAM 2和ICAM 3 ICAM分子主要同整合素 2组结合 11 1 ICAM 1 1 ICAM 1分子的结构ICAM 1 CD54 分子质量85 110kDa ICAM 1由507氨基酸残基组成 胞膜外区 跨膜区和胞浆区分别有455 23和29个氨基酸残基 胞膜外区有5个IgSFC2样结构域 有8个N 连接的糖基化位点 ICAM 1在细胞表面可能以二聚体形式存在 12 2 ICAM 1分子的分布包括造血和非造血细胞 活化后T细胞 B细胞 胸腺细胞和树突状细胞等ICAM 1的表达明显上调 IL 1 TNF 和LPS等炎症介质也能明显上调内皮细胞和其他非造血细胞如成纤维细胞 角阮细胞 上皮细胞ICAM 1的表达 血液中存在着可溶性ICAM 1的形式 13 3 ICAM 1分子的配体及与其相关分子ICAM l是LFA 1的配体 LFA 1与ICAM 1胞膜外区第一个结构域 D1 结合 ICAM 1还可与透明质酸和纤连蛋白结合 ICAM 1是鼻病毒 rhinovirus 受体 内皮细胞上ICAM 1是恶性疟原虫感染红细胞的受体 14 4 ICAM 1分子的功能内皮细胞上ICAM 1参与白细胞穿越毛细血管壁到达炎症部位的发生过程在APC细胞上的ICAM 1可能通过与T细胞上LFA 1相互结合 增强与T细胞的相互作用而参与T细胞的活化 在T细胞上的ICAM 1是T细胞上协同刺激分子之一ICAM 1还可能与肿瘤转移有关ICAM 1是鼻病毒受体 内皮细胞上的ICAM 1是恶性疟原虫感染红细胞的受体 15 16 1 ICAM 2 1 ICAM 2分子的结构ICAM 2分子质量55 65kDa 由254个氨基酸残基组成 胞膜外区 跨膜区和胞浆区分别有202 26和26个氨基酸残基 胞膜外区有2个IgSFC2样结构域 有6个N 连接的糖基化位点 ICAM 2分子的胞膜外区同ICAM 1和ICAM 3远膜端的两个16SFC2样结构域有近36 的同源性 17 2 ICAM 2分子的分布ICAM 2广泛分布于除中性粒细胞外的所有白细胞 血管内皮细胞组成型表达高水平ICAM 2 与ICAM 1不同 炎性介质并不能明显上调淋巴细胞和内皮细胞上ICAM 2的表达 3 ICAM 2分子的配体及与其相关分子ICAM 2是LFA 1的配体 它们的相互结合是Ca2 依赖的 4 ICAM 2分子的功能ICAM 2是LFA 1在内皮细胞上主要的配体 可能与淋巴细胞再循环有关 在体外 重组ICAM 2可协同刺激T细胞的活化 18 3 ICAM 3 1 ICAM 3分子的结构ICAM 3 CD50 在中性粒细胞上的分子质量120 160kDa 在T淋巴细胞上的分子质量110 130kDa ICAM 3由518个氨基酸残基组成胞膜外区 跨膜区和胞浆区分别有456 25和27个氨基酸残基 胞膜外区有5个IgSFC2样结构域 有15个N 连接糖基化位点 19 ICAM 3结构与ICAM 1最为接近 两者胞膜外区5个IgSFC2样结构域的同源性达52 ICAM 3胞浆区与ICAM 1和ICAM 2胞浆区无明显同源性 当细胞活化时 ICAM 3胞浆区酪氨酸和丝氨酸残基发生磷酸化 2 ICAM 3分子的分布ICAM 3组成型 高水平表达于白细胞和表皮树突状朗格汉斯细胞 ICAM 3从活化淋巴细胞和中性粒细胞脱落下来形成可溶性ICAM 3 并可在血液中检测到 20 3 ICAM 3分子的配体及与其相关分子ICAM 3是LFA 1 CDlla CDl8 的配体 这种识别是通过ICAM 3第一个结构域与LFA 1中CDlla中I结构域相结合 活化细胞LFA 1分子 同ICAM 3 以及ICAM 1和ICAM 2 结合能力增强 21 与ICAM 1和ICAM 2不同 ICAM 3不结合Mac 1 CDllb CDl8 和p150 95 CDllc CDl8 用ICAM 3mAb交联刺激T细胞后 ICAM 3分子胞浆区可与Fyn和Lck激酶相连 胞浆Ca2 水平增加 4 ICAM 3分子的功能ICAM 3主要介导白细胞之间以及T细胞与APC细胞之间的粘附 参与树突状细胞与T细胞相互作用 诱导T细胞早期活化 粘附和增殖 22 三 选择素 selectin 家族 一 选择素分子的基本结构选择素家族分子胞膜外区有较高的同源性结构 均由三种结构域构成 N端约120个氨基酸残基 为钙离子依赖的C型外源凝集素样结构域 可以结合碳水化合物基团 是选择素分子的配体结合部位 紧邻外源凝集素样结构域是表皮生长因子样结构域domain 约含35个氨基酸残基 EGF样结构域虽不直接参与同配体的结合但对维持选择素分子的构象是必需的 23 24 近膜部分是数个由约60个氨基酸残基构成的补体调节蛋白重复序列 可能通过增加分子的柔性延伸到细胞表面外侧 使选择素与相应配体的结合变得更加合适 补体受体 如CRl CR2等 和C4结合蛋白 C4bp 分子中也有CCP结构域 各种选择素分子的跨膜区和胞浆区没有同源性 选择素分子的胞浆区与细胞内骨架相联 去除胞浆部分的选择素分子虽仍可结合相应配体 却失去介导细胞间黏附的作用 25 二 选择素家族的组成 目前已发现选择素家族中有三个成员 L选择素 P选择素和E选择素 L P和E分别表示白细胞 血小板和内皮 选择素家族成员的基因都定位于1号染色体 E选择素E选择素即CD62E 又称内皮细胞白细胞粘附分子 1 EIAM 1 或白细胞内皮细胞粘附分子2 26 27 1 E选择素分子的结构E选择素分子质量有97kDa和107 115kDa两种 由589个氨基酸残基组成 胞膜外区 跨膜区和胞浆区分别有535 22和22个氨基酸残基 E选择素胞膜外区由N端的一个C型凝集素样结构域 一个EGF样结构域和六个CCP结构域组成 有11个N 连接糖基化位点 28 2 E选择素分子的分布E选择素表达于炎症部位的内皮细胞 各种炎症性因子可诱导培养内皮细胞表达E选择素 IL 1p TNF a和LPS体外可迅速诱导内皮细胞表达E选择素 于4 6小时达到高峰 24 48小时表达水平逐渐回落 血浆中存在有可溶性的E选择素 sE选择素 29 3 E选择素分子识别的配体E选择素通过其C型凝集素结构域同白细胞糖脂和糖蛋白上的唾液酸化的路易斯糖x 唾液酸化的路易斯糖a和相关的岩藻糖基化的N 乙酰乳糖胺结合 E选择素另一种糖蛋白配体是表达于髓样细胞的ESI 1蛋白 E选择素还结合CD62P配体CDl62 PSGL 1 PSGL 1表达于淋巴细胞 中性粒细胞和单核细胞 30 4 E选择素分子的功能CD62E主要介导白细胞 中性粒细胞 单核细胞和CD4记忆性T细胞 在内皮细胞表面最初的滞留和滚动 以及随后迁移到炎症的组织 CD62E和CD62P缺陷小鼠炎症部位募集白细胞能力严重缺陷 对条件致病菌感染敏感 E选择素参与肿瘤细胞的转移如HT 29肿瘤细胞系体外可结合到细胞因子激活的内皮细胞 31 四 粘蛋白样血管地址素 粘蛋白样血管地址素包括CD34 GIyCAM 1和Mad LAM 1 它们都可结合L选择素 参与白细胞与内皮细胞的相互作用 32 CD34 1 CD34分子的结构CD34为I型跨膜分子 是高度糖基化的唾液粘蛋白 CD34分子质量为90 120kDa 由354个氨基酸残基组成 胞膜外区 跨膜区和胞浆区分别309 22和73个 靠近N端的130个氨基酸有多个0 连接糖基化位点和一个粘蛋白样结构 与此相邻的100个氨基酸中有六个Cys 可能形成球状结构 胞浆区有两个PKC作用位点和一个酪氨酸磷酸化位点 33 2 CD34分子的分布CD34主要表达于多能造血干细胞 HSC 定向祖细胞 骨髓基质细胞和血管内皮细胞 部分急性非淋巴细胞白血病 NALL 细胞 急性B淋巴细胞白血病以及血管来源的肿瘤细胞也表达CD34 34 3 CD34分子识别的配体及其相关的分子不同部位细胞表达的CD34分子可能由于糖基化不同 结合配体有所不同 如淋巴结内HEVCD34分子发生硫酸盐化和岩藻糖基化 可与L选择素 CD62L 结合 与淋巴细胞归巢有关 4 CD34分子的功能内皮细胞上的CD34分子主要参与同淋巴细胞的结合 造血干细胞上CD34分子的功能尚不清楚 可能介导信号的传导 35 五 钙粘着素家族 cadherin是Ca2 依赖的细胞粘附分子的缩写 国内译为钙粘附蛋白或钙粘着素 目前已至少有20多种结构和功能相类似的钙粘着素分子 形成了一个家族 根据钙粘着素家族中粘附特性和与结合细胞骨架蛋白的不同可分为