趋化因子及其受体PPT课件

趋化因子及其受体 Chemokines Chemokinesreceptors DepartmentofImmunology ShanghaiMedicalCollegeFudanUniversity洪晓武 021 54237093xiaowuhong Cytokinegene Inducingstimulus Cytokine producingcell Cytokine Geneactivation Receptor signal Biologicaleffects OverviewoftheinductionandfunctionofCytokine IL 33 asheepinwolf sclothing MassimoGadina Email m g gadina qub ac ukAddress Queen sUniversityBelfastWhitlaMedicalBuilding97LisburnRoadBelfastBT97BLTelephone work 44 0 2890972206 Fig 1 Modelforthepotentialanti inflammatoryeffectsofIL 33 ThedualeffectsofIL 33activityaredepicted TheprecursorformofIL 33isprocessedinthecytoplasm possiblybytheactivityofamultiproteincaspase 1 containingcomplexknownasaninflammasome Oncereleasedfromthecell IL 33bindsitsreceptorcomplexatthecellsurface Thiscomplex whichcontainsST2and byanalogytootherIL 1receptorfamilymembers anas yet unidentifiedaccessoryreceptorrecruitstheTIRdomain containingadaptorMyD88toitsintracellulardomainthroughahomotypicTIR TIRinteraction Subsequentrecruitmentoftheserine threoninekinasesIRAK1andIRAK4anddownstreamactivationoftheE3ligaseTRAF6arethoughttodriveNF BandMAPKactivationandthesubsequentproductionoftheTh2 specificcytokinesIL 4 IL 5 andIL 13 UnprocessedIL 33accumulatesinthenucleus whereitactsasatranscriptionalrepressor NEMO NF Bessentialmodifier SIGGR singleimmunoglobulinIL 1R relatedmolecule 趋化因子的结构与功能一 趋化因子概述二 趋化因子受体三 趋化因子的结构特点四 趋化因子的生物学作用五 某些应用 趋化因子的发现趋化因子的共性趋化因子的分类 趋化因子概述 趋化因子的发现起始期 80s中 未形成概念PF4成熟期 80s后 完整概念 分类大量趋化因子高潮期 90s中 发现CCR5新趋化因子及受体 1992年只分为 类 4个保守的Cys 第一个和第二个Cys间隔1个氨基酸 类 4个保守的Cys 第一个和第二个Cys相邻1994年发现了 类趋化因子 缺少第一个和第三个Cys 仅lymphotactin 主要对 8 淋巴细胞有趋化作用 1995年鉴定了 类趋化因子MIP 5 HCC2 MIP 1r Eot1和mMRP 21996年又克隆了 类趋化因子SDF 1 PBSF 类趋化因子HCC1和TARC1997年发现了第4类趋化因子 3 类趋化因子 不规则趋化因子 fractalkine 或神经元趋化因子 neurotactin 1种 细胞 单核细胞和中性白细胞的趋化剂 1992年 国际研讨会建议把对白细胞有化学趋化作用的细胞因子 Chemoattractantcytokines 简称为趋化因子 chemokines 其特征和功能为 使细胞骨架重排 引起细胞形态改变 肌动蛋白的聚合与断裂 引起板层足 lamellipodia 的形成和退缩 retraction 引起整合蛋白的上调和活化 使白细胞粘附血管壁的内皮细胞 使活化的白细胞内游离钙离子浓度升高 产生杀微生物的活性氧及有生物活性的脂类物质 释放贮存于细胞内颗粒的内容物 如中性白细胞和单核细胞内的蛋白水解酶 嗜碱性白细胞内的组胺和白三烯 嗜酸性白细胞内的细胞毒性物质 而且在非正常生理状态 趋化因子和细胞因子 细胞因子 由非免疫细胞 如血管内皮细胞 表皮细胞 成纤维细胞等 和免疫细胞产生 小分子蛋白 分子量约8 80kD 在免疫细胞分化发育 免疫调节 炎症反应 造血功能中均发挥重要作用 广泛生物学活性 参与人体多种生理和病理过程的发生和发展 细胞因子 白细胞介素 interleukin IL 干扰素 interferon IFN 肿瘤坏死因子 tumornecrosisfactor TNF 集落刺激因子 colonystimulatingfactor CSF 生长因子 growthfactor GF 趋化因子 chemokine 趋化性细胞因子 细胞因子与趋化因子的区别与联系 趋化因子属于细胞因子的一类 趋化因子分子量小 仅8 10KD 细胞因子范围较广 8 80KD 趋化因子功能主要是趋引免疫细胞至感染和炎症部位 细胞因子功能极为广泛 发育 调节 造血 炎症等 趋化因子 chemokine 命名来源于 chemoattractantcytokine 又称趋化性细胞因子 小分子量蛋白质 70 100氨基酸组成所有有核细胞分泌 血小板 红细胞 趋化因子 chemokine 组成性 诱导性表达趋化因子炎症性 内环境稳定性趋化因子对不同靶细胞具有趋化效应的细胞因子家族可诱导不同免疫细胞的定向运动 并参与其激活 趋化因子的分类 半胱氨酸的数量和位置 CXC 4个C 近N端两个C分隔多个成员 CC 4个C 近N端两个C相邻多个成员 C 2个C 其中一个近N端Lymphotactin CX3C 4个C 近N端两个C分隔Fractalkine 趋化因子的共性小分子蛋白 70 90aa 8 10KD 结构相近 含保守C20 70 aa同源功能类似 具趋化等作用 MCP 1APVTCCYNFTNRKISVQRLASYRMCP 2AQPDSVSIPRTCCFNVINRKIPIQRLESYTMCP 3NTSTTCCYRFINKKIPKQRLESYMCP 4NVPSTCCFTFSSKKISLQRLKSMIP 1 DTPTACCFSYTSRQIPQNFIADYFETMIP 1 DTPTACCFSYTSRQIPQNFIADYFETRANTESDTTPCCFAYIARPLPREotaxinPTTCCFNLANRKIPLQRLESYRI309VPFSRCCFSFAEQEIPLRAILCPARCAQVGTNFELCCLVYTSWQIPQKFIVDYSTARCNVGRECCLEYFKGARPLRKSLCSDGGAQDCCLKYSQRKIPAKVVRSYRKQEPSLGCSIPAILFLPRKRSQ 部分CC趋化因子N端序列 PF 4AEAEEDGDLQCLCVKTTSQVRPRHPBPLSLLLLTALASSTKGQTKRNLAKGKEESLDSDLYAELRCMCIKTTSGIHPKNGRO MARAALSAAPSNPRLLRVALLLLLLVAAGRRAAGASVATELRCQCLQTLQGIHPKNIGRObMARATLSAAPSNPRLLRVALLLLLLVAASRRAAGAPLATELRCQCLQTLQGIHLKNIGROcMAHATLSAAPSNPRLLRVALLLLLLVGSRRAAGASVVTELRCQCLQTLQGIHPKNIIL 8MTSKLAVALLAAFLISAALCEGAVLPRSAKELRCQCIKTYSKPFHPKENA78AGPAAAVLRELRCVCLQTTQGVHPIP 10MNQTAILICCLIFLTLSGIQGVPLSRTVRCTCISISNQPVNPRMIGMKSAVLFLLGIIFLEQCGVRGTLVIRNARCSCISTSRGTIHYSDF 1SDGKPVSLSYRCPCRFFESHVARANVKHKILNTBLCVLEVYYTSLRCRCSGVISTVVGLNIIDRQILPRGN 部分CXC趋化因子N端序列 趋化因子的分类 家族统一命名定位表达细胞受体 CXC家族含ELR glutamate leucine arginine Gro MGSA aCXCL14q12 13N nTCXCR2Gro MGSA bCXCL24q12 13NCXCR2Gro MGSA gCXCL34q12 13NCXCR2ENA 78CXCL54q12 13NCXCR2GCP 2CXCL64q12 13NCXCR1 2NAP 2CXCL74q12 13NCXCR2IL 8CXCL84q12 13N NK nTCXCR1 2无ELRPF 4CXCL44q12 13F EnunknownMigCXCL94q21 21aTCXCR3IP 10CXCL104q21 21aTCXCR3I TACCXCL114q21 21aTCXCR3SDF 1 PBSFCXCL1210q11 1B T CD34 CXCR4BLC BCA 1CXCL134q21BCXCR5BRAKCXCL145p31B MCXCL16CXCL117p13T NKCXCR6 趋化因子的分类 家族统一命名定位表达细胞受体 CC家族I 309CCL117q11 2M TCCR8MCP 1 MCAFCCL217q11 2M nT BaCCR2 11MIP 1aCCL317q11 2M nTCCR1 51MIP 1bCCL417q11 2M nTCCR5RANTESCCL517q11 2M nT E BaCCR1 3 5MCP 3CCL717q11 2M nT ECCR1 2 3MCP 2CCL817q11 2M nT ECCR2 3 11eotaxinCCL1117q11 2E BaCCR3MCP 4CCL1317q11 2M T ECCR2 311HCC 1CCL1417q11 2MCCR1 趋化因子的分类 家族统一命名定位表达细胞受体 CC家族HCC 1CCL1417q11 2MCCR1HCC 2 Leukotactin 1CCL1517q11 2M N LCCR1 3HCC 4 LECCCL167q11 23M ECCR1 2TARCCCL1716q13CD4 CCR4PARC DC CK1 AMAC 1CCL1817q11 2T B DCunknownELC MIP 3bCCL199q13T B DCCCR7LARC MIP 3a exodus 2CCL202q33 3T B imDCCCR6SLC 6Ckine exodus 2CCL219q13T B DCCCR7MDC STCP 1CCL2216q13CD4 CCR4MPIF 1CCL2311q11 2M TCCR1MPIF 2 eotaxin 2CCL247q11 23T E BaCCR3TECKCCL2519p13 2nTCCR9eotaxin 3CCL267q11 23E BaCCR3ILC CTACK EskineCCL279q13nTCCR10MECCCL285qnTCCR10C家族LymphotactinXCL1 21q23T B NK XCR1CX3C家族fractalkineCX3CL116q13CD8 NK MCX3CR1 趋化因子的结构趋化因子的多聚化趋化因子的结构特点与功能 趋化因子的结构特点 趋化因子的多聚化二聚体为多见 趋化因子的结构特点 趋化蛋白结构与功能的关系N端序列 与其受体结合C端a螺旋 传导信号ELR序列 Glu Leu Arg序列 CXC趋化因子特有 与中性粒细胞趋化 血管生成密切相关 趋化因子的生物学作用 趋化因子受体的结构趋化因子受体及其配体趋化因子受体与配体的结合 趋化因子受体 CCR5在细胞膜上的分布 几个特点 1 趋化因子与受体间只在家族内部行使功能2 某些病毒能产生趋化因子受体样分子 受配体结合的生物学意义 1 G蛋白传递信号2 胞内钙离子流动3 沿趋化因子浓度梯度的细胞迁移 趋化因子的生物学作用 稳态 homeostasis 炎性趋化 inflammatory 病原因子作用下 由感染部位的固有细胞或渗出细胞分泌 以募集单核 中性 淋巴细胞至感染部位发挥作用 指导淋巴细胞生理性迁徙和定位指导淋巴细胞出血管 循环 趋化蛋白的生理和病理学作用与淋巴细胞的迁移有关与炎症性疾病相关HIV及其它病毒感染性疾病促进或抑制新生血管生成作用造血生成作用与肿瘤的相互作用 趋化因子与淋巴细胞迁移1 趋化淋巴细胞向局部炎症迁移2 趋化淋巴细胞归巢 与淋巴细胞的迁移有关 趋化因子与淋巴细胞发育 趋化因子与淋巴细胞发育和归巢 趋化因子与淋巴细胞归巢 趋化因子与淋巴细胞发育 SDF 1 stromalcell derivedfactor1 MDC macrophage derivedchemokine TARC ThymusandActivator regulatedchemokine MIP macrophageinflammatoryprotein 与淋巴细胞发育相关的趋化因子 SDF 1前B细胞生长刺激因子对祖B 前B有强趋化作用与其配体CXCR4在髓样细胞 B细胞形成中起重要作用在T细胞胸腺发育中亦起重要作用 趋化因子与淋巴细胞归巢 SLC secondarylymphoidtissuechemokine TARC ThymusandActivator regulatedchemokine CCR7 趋化因子与T细胞归巢 SLC和CCR7 淋巴细胞表面的CCR7与高内皮静脉 HEV 表面的SLC相互作用 使淋巴细胞归巢至二级淋巴器官 CCR7缺失 导致二级淋巴器官的初始T细胞明显减少 重组纯化SLC对T细胞有高效趋化作用 趋化因子与B细胞归巢 BAC 1和CXCR5 BAC 1 Bcell activatingchemokine 1 表达于二级组织的滤泡区 系成熟B细胞的高效趋化因子 调节B向二级淋巴组织归巢 BAC 1与B细胞表面CXCR5作用 表达CXCR5的CD4 T记忆细胞也可归巢于滤泡 NatureImmunology 2005 6 9 895 901 NatureImmunology 2005 6 9 889 894 趋化因子与炎症反应 与炎症性疾病相关 与炎症性疾病相关 血管球性肾炎 骨关节炎 与炎症性疾病相关 牛皮癣 病毒性脑膜炎 趋化因子与病毒感染 HIV的感染经由趋化因子趋化因子的抗HIV活性疫苗的分子设计 趋化因子与HIV感染 AIDS 当今世界致死率最高的病毒性疾病 特点 全球HIV感染者逾4000万 中国感染者100万 药物治疗费用昂贵 1 5万美元 年 迄今30余种候选疫苗 但均不尽理想 AIDS感染 Gp120之V3loop CCR5CXCR4 CD4 T细胞 巨嗜细胞 HIV及其它病毒感染性疾病 CD4 CXCR4 Binding Fusion Entry Nuclearlocalization entry Integration Infection Expression Budding Assembly Translation Post translationalprocessing CellularActivation AIDS治疗 CCR5CXCR4 突变体拮抗剂 感染巨噬细胞 CD4 T细胞 趋化因子的抗HIV活性 CD8 T细胞通过释放可溶性细胞因子清除HIV感染的细胞RANTES MIP 1a MIP 1b在ng ml浓度下可显著抑制HIV的复制 趋化因子与肿瘤趋化因子与移植排斥趋化因子与SLE 趋化因子与疾病 趋化因子与肿瘤 与肿瘤相关的趋化因子 ELR CXC MIG 血管生成因子非ELR CXC IP 10 PF 4 血管稳定因子LptnIL 8 ELR CXC和非ELR CXC之间的表达平衡决定肿瘤的生长 转移 逆转 肺癌鳞癌表达高水平IP 10 转移力差 病人存活率高 肺癌鳞癌表达低水平IP 10 转移力强 病人存活率低 增加ELR CXC趋化因子如Mig表达 可抑制非小细胞肺癌生长 与肿瘤相关的趋化因子 IL 8 具有潜在的抑制肿瘤作用 Lptn 诱导T细胞和NK细胞浸润于肿瘤局部 抑制肿瘤 需与IL 2配合 IP 10 Mig Th1细胞趋化剂 诱导CD8 T浸润肿瘤 杀伤肿瘤 NatureImmunology Vol 5Number2 February2004 TheCommitteeonImmunologyandDepartmentofPatholog UniversityofChicago NatureImmunology Vol 5Number2 February2004 LIGHT AmemberoftheTNFsuperfamily Ref Immunity8 21 30 1998 Lymphotoxinsinducibleexpression competedwithherpessimplexvirusglycoproteinDforHVEM areceptorexpressedbyTlymphocytesLIGHTHSCgdLTbRHVEM Stroma Tu Tcells LIGHTrendersthehostresistanttotumor NatureImmunology Vol 5Number2 February2004 趋化因子与移植 趋化因子与移植排斥 急性排斥反应多属迟发型超敏反应的细胞免疫应答 伴有体液免疫的参与 早期病变以单个核细胞浸润为特征 同种大鼠肾移植术后第一天开始 移植物内巨噬细胞和 细胞浸润不断增加 RANTES和MIP 1a的mRNA表达在术后1 3天持续增加术后第四天达到顶峰 MCP 1的mRNA表达呈显著的抗原特异性升高 且与间质炎性浸润相一致 RANTES和MIP 1a4 6天达到平台期术后5 6天移植肾内 细胞明显减少时 MCP 1表达也降至同基因对照组水平 家族趋化因子参与急性排斥反应的炎性浸润 急性排斥反应过程大鼠肾移植术后6小时RANTES的mRNA表达一过性升高 术后3 6天时持续升高 并伴有IFN g水平的增高术后早期RANTES升高可能继发于缺血再灌注损伤 并触发免疫应答 导致排斥反应发生 研究慢性排斥模型术后7天 14天 28天 移植心MCP 1基因表达水平是受者自体心脏的8 12倍 MCP 1的持续过量表达将引起慢性移植心的血管硬化 临床心脏移植受者血清MCP 1水平与移植后冠状动脉病 T CAD 术后发生T CAD者的血清MCP 1水平显著高于正常对照组及未发生的移植受者 高水平的MCP 1可能预示着患者存在长期持续的免疫活化状态 发生慢性排斥反应的肾移植患者尿MCP 1水平显著高于肾功能稳定患者和健康人其浓度与血肌酐 胆固醇 尿蛋白和动脉血压水平相关 提示MCP 1的升高是这一系列危险因子导致慢性移植物失功的重要分子机制 MCP 1及其受体CCR2基因敲除的小鼠体内动脉硬化的进展被显著抑制 特别是巨噬细胞的浸润受到抑制 MCP 1在慢性移植后血管病的形成和发展中可能起重要作用 趋化因子与SLE 趋化因子与自身免疫性疾病 系统性红斑狼疮 SLE 东方人和黑人育龄妇女常见 多克隆淋巴细胞非特异活化抗体介导的损伤 发病特征 关节疼痛 面部蝶形红斑 血尿 蛋白尿 白细胞贫血 血液中含大量自身抗原和抗原 抗体复合物 免疫病理由抗原 抗体复合物沉积于关节 肾小球基底膜致炎症 与SLE相关的趋化因子 IL 8TNF aIP 10CCR4MCP 1 与SLE相关的趋化因子 IL 8SLE患者红细胞表面IL 8R结合IL 8活性下降 使血循环IL 8清除速率下降TNF aSLE患者血浆和尿中TNF a增高 与SLE相关的趋化因子 IP 10IFN诱导蛋白 特异趋化Th1细胞 影响IFN g分泌 密切影响SLE活动 CCR4表达于Th2细胞 活动期SLE患者CCR4表达明显升高 与SLE活动指数明显相关 与SLE相关的趋化因子 MCP 1SLE狼疮肾炎患者MCP 1明显升高 促进新月体形成和肾间质损害 总之 趋化因子促进了白细胞浸润 蛋白尿和肾损伤 与SLE发生发展密切相关 MCP 1Lymphotactin LtnIL 8 重要趋化因子举例 MCP 1 MonocyteChemoattractantProtein 1第1个被克隆的的CC族趋化因子99个氨基酸 10KD受体为CCR2趋化和激活单核细胞 参与炎症和组织修复激活T NK细胞 提高CTL杀伤作用与Th2型免疫应答密切相关 Lymphotactin Ltn C族趋化因子唯一的成员人和小鼠1号染色体93个氨基酸 10KD缺乏第1 3个保守的Cys残基具有比其他趋化因子长20 30个氨基酸的C端O连接糖蛋白 Ltn的表达与调节 主要由激活的CD8 T细胞和NK细胞产生NKT 肥大细胞 嗜碱粒细胞 gdT细胞 Th1 DC 血管内皮细胞等也可表达 小鼠的脾脏 胸腺有少量表达 人广泛分布 淋巴组织最高 胸腺 脾脏 外周血较高 CD28 IL 2 g IFN可抑制其表达 IL 4可促进其表达 Ltn的受体 XCR1 人XCR1 3p21染色体 333个氨基酸第二个胞内区为保守的HRYLSVV序列T NK B 中粒细胞均有表达 胎盘 胸腺 脾脏表达较高 功能尚不清楚 Ltn的生理作用 主要作用于CD8 T细胞和NK抑制CD4 T细胞 促进CD8 T细胞增生表皮gd