Бета-дефенсин
| Бета-дефенсин | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Дефенсин_бета | ||
| Пфам | PF00711 | ||
| ИнтерПро | ИПР001855 | ||
| СКОП2 | 1 млрд. б/н / SCOPe / СУПФАМ | ||
| Суперсемейство OPM | 54 | ||
| белок OPM | 1ut3 | ||
| |||
Бета-дефенсины представляют собой семейство дефенсинов позвоночных . Бета-дефензины представляют собой антимикробные пептиды, участвующие в устойчивости эпителиальных поверхностей к микробной колонизации.
Дефенсины представляют собой катионные микробицидные пептиды массой 2–6 кДа, активные против многих грамотрицательных и грамположительных бактерий, грибов и оболочечных вирусов. [1] содержащие три пары внутримолекулярных дисульфидных связей. В зависимости от размера и характера дисульфидных связей дефенсины млекопитающих подразделяются на альфа- , бета- и тета- категории. У каждого вида млекопитающих, исследованного к настоящему времени, есть бета-дефенсины. У коров в нейтрофилах содержится до 13 бета-дефенсинов. Однако у других видов бета-дефензины чаще продуцируются эпителиальными клетками, выстилающими различные органы (например, эпидермис, бронхиальное дерево и мочеполовые пути).
Бета-дефензины человека, кролика и морской свинки, а также бета-дефенсин-2 человека (hBD2) вызывают активацию и дегрануляцию тучных клеток, что приводит к высвобождению гистамина и простагландина D2. [2]
Гены
[ редактировать ]β-дефенсины кодируют гены, влияющие на функцию врожденной иммунной системы . [3] Эти гены отвечают за выработку антимикробных пептидов, обнаруженных в лейкоцитах, таких как макрофаги , гранулоциты и NK-клетки , β-дефензины также обнаруживаются в эпителиальных клетках . [4] Однонуклеотидные полиморфизмы ( SNP ) обнаруживаются в генах, кодирующих β-дефенсины. [5] Присутствие SNP в кодирующих регионах ниже, чем в некодирующих регионах. [5] Появление SNP в кодирующей области с высокой вероятностью повлияет на устойчивость к инфекциям за счет изменений в белковых последовательностях, которые приведут к реализации различных биологических функций. [5]
Инициация
[ редактировать ]Рецепторы, такие как toll-подобные рецепторы (TLR) и nod-подобные рецепторы (NLR), активируют иммунную систему путем связывания лигандов , таких как липополисахариды и пептидогликаны . [6] Toll-подобные рецепторы экспрессируются в эпителиальных клетках кишечника. [7] или антигенпрезентирующие клетки (APC), такие как дендритные клетки , B-лимфоциты и макрофаги . [6] Когда рецепторы активируются, каскадная реакция происходит и такие вещества, как цитокины и антимикробные пептиды, [8] будет выпущен. [6]
Функция
[ редактировать ]β-дефензины являются катионными и поэтому могут взаимодействовать с мембранами вторгшихся микробов, что отрицательно влияет на липополисахариды (ЛПС) и липотейхоевую кислоту (ЛТА), обнаруженные в клеточной мембране . [1] Пептиды обладают более высоким сродством к месту связывания по сравнению с ионами Ca2+ и Mg2+. [5] Таким образом, пептиды будут обмениваться местами с этими ионами, тем самым влияя на стабильность мембраны. [5] Пептиды имеют больший размер по сравнению с ионами, вызывающими изменения в структуре мембран. [5] Из-за изменений электрического потенциала пептиды проходят через мембрану и таким образом агрегируются в димеры . [9] Поровый комплекс будет создан в результате разрыва водородных связей между аминокислотами на концевых концах нитей, соединяющих мономеры дефенсинов. [9] Образование порового комплекса приведет к деполяризации мембраны и лизису клеток . [5]
Дефензины не только обладают способностью укреплять врожденную иммунную систему могут усиливать адаптивную иммунную систему за счет хемотаксиса моноцитов , но также , Т-лимфоцитов , дендритных клеток и тучных клеток к месту инфекции. [5] Дефенсины также улучшают способность фагоцитоза макрофагов . [5]
Птичьи β-дефенсины
[ редактировать ]β-дефензины подразделяются на три класса, а β-дефензины птиц относятся к одному из классов. [3] Это разделение основано на классификации Чжана, и длина, гомология пептидов - и структура гена . факторы, влияющие на классификацию, [9]
Птичьи β-дефенсины разделяют на птичьих гетерофилов и негетерофилов. Птичьи гетерофилы можно разделить на два подкласса в зависимости от количества присутствующих гомологичных остатков в геноме . [9]
У птичьих гетерофилов отсутствуют защитные окислительные механизмы, такие как супероксид и миелопероксидаза , что делает еще более важными неокислительные механизмы, такие как лизосомы и катионные пептиды. [9]
Эволюция
[ редактировать ]Гены β-дефензинов обнаружены у позвоночных, включая млекопитающих, рептилий, птиц и рыб. [10] Тот факт, что альфа- и тета-дефенсины отсутствуют у более старых позвоночных, таких как птицы и рыбы, указывает на то, что дефенсины, должно быть, произошли от одного и того же предкового гена, кодирующего β-дефензины. [11] Действительно, эти дефенсины этого суперсемейства родственны «большим дефенсинам», которые обнаруживаются у беспозвоночных животных, что указывает на еще более раннее происхождение. [10]
считалось, что β-дефензины похожи на предковые дефенсины В 2001 году на основании сравнения последовательностей β-дефензинов, α-дефензинов и дефензинов насекомых . [12] Последующий структурный анализ показал, что β-дефензины, α-дефензины, θ-дефензины и большие дефенсины имеют общее эволюционное происхождение, но отличаются от дефенсинов, обнаруженных у насекомых, грибов и растений. [13]
Помимо других антимикробных дефензинов, существуют родственные дефенсин-подобным белкам, у которых развились другие функции. К ним относятся токсины, обнаруженные в змеях (например, кротамин ), бородатых ящерицах и утконосах. [14]
История
[ редактировать ]Первым обнаруженным бета-дефенсином был трахеальный антимикробный пептид, обнаруженный в дыхательных путях крупного рогатого скота в 1991 году. [15] Первый человеческий бета-дефенсин HBD1 был обнаружен в 1995 году. [2] за ним последовал HBD2 в 1997 году. [16]
Белки человека, содержащие этот домен
[ редактировать ]ДЕФБ1 ; ДЕФБ103А ; ДЕФБ105А ; ДЕФБ105Б ; ДЕФБ106 ; ДЕФБ108Б ; ДЕФБ109 ; ДЕФБ110 ; ДЕФБ111 ; ДЕФБ114 ; ДЕФБ130 ; ДЕФБ136 ; ДЕФБ4 ; СПАГ11А ;
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Уайт СХ, Уимли WC, Селстед МЭ (август 1995 г.). «Структура, функции и мембранная интеграция дефензинов». Курс. Мнение. Структура. Биол . 5 (4): 521–7. дои : 10.1016/0959-440X(95)80038-7 . ПМИД 8528769 .
- ^ Перейти обратно: а б Бенш К.В., Райда М., Мегерт Х.Дж., Шульц-Кнаппе П., Форссманн В.Г. (июль 1995 г.). «hBD-1: новый бета-дефенсин из плазмы человека» . ФЭБС Летт . 368 (2): 331–5. дои : 10.1016/0014-5793(95)00687-5 . ПМИД 7628632 . S2CID 84766207 .
- ^ Перейти обратно: а б Хеллгрен О, Шелдон, Британская Колумбия (июль 2011 г.). «Локус-специфический протокол для девяти различных генов врожденного иммунитета (противомикробные пептиды: β-дефензины) у воробьиных видов птиц выявляет внутривидовые вариации кодирования и случай межвидового полиморфизма». Ресурсы молекулярной экологии . 11 (4): 686–692. дои : 10.1111/j.1755-0998.2011.02995.x . ПМИД 21676198 . S2CID 12499158 .
- ^ Ганц Т. (сентябрь 2003 г.). «Дефензины: антимикробные пептиды врожденного иммунитета». Нат. Преподобный Иммунол . 3 (9): 710–20. дои : 10.1038/nri1180 . ПМИД 12949495 . S2CID 3360031 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я ван Дейк А., Вельдхуизен Э.Дж., Хаагсман Х.П. (июль 2008 г.). «Птичья защита» . Ветеринар. Иммунол. Иммунопатол . 124 (1–2): 1–18. дои : 10.1016/j.vetimm.2007.12.006 . ПМЦ 7112556 . ПМИД 18313763 .
- ^ Перейти обратно: а б с Могенсен TH (апрель 2009 г.). «Распознавание патогенов и передача воспалительных сигналов во врожденной иммунной защите» . Клин. Микробиол. Преподобный . 22 (2): 240–73, Оглавление. дои : 10.1128/CMR.00046-08 . ПМЦ 2668232 . ПМИД 19366914 .
- ^ Абреу М.Т. (февраль 2010 г.). «Передача сигналов Toll-подобного рецептора в эпителии кишечника: как распознавание бактерий влияет на функцию кишечника». Нат. Преподобный Иммунол . 10 (2): 131–44. дои : 10.1038/nri2707 . ПМИД 20098461 . S2CID 21789611 .
- ^ Вора П., Юдим А., Томас Л.С., Фуката М., Тесфай С.Ю., Лукасек К., Михельсен К.С., Вада А., Хираяма Т., Ардити М., Абреу М.Т. (ноябрь 2004 г.). «Экспрессия бета-дефенсина-2 регулируется передачей сигналов TLR в эпителиальных клетках кишечника» . Дж. Иммунол . 173 (9): 5398–405. дои : 10.4049/гиммунол.173.9.5398 . ПМИД 15494486 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Суджиарто Х., Ю. П.Л. (октябрь 2004 г.). «Птичьи антимикробные пептиды: защитная роль бета-дефенсинов». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун . 323 (3): 721–7. дои : 10.1016/j.bbrc.2004.08.162 . ПМИД 15381059 .
- ^ Перейти обратно: а б Чжу, Шуньи; Гао, Бин (январь 2013 г.). «Эволюционное происхождение β-дефензинов» . Развивающая и сравнительная иммунология . 39 (1–2): 79–84. дои : 10.1016/j.dci.2012.02.011 . ISSN 0145-305X . ПМИД 22369779 .
- ^ Семпл К.А., Рольф М., Дорин Дж.Р. (2003). «Дупликация и отбор в эволюции генов бета-дефенсина приматов» . Геном Биол . 4 (5): С31. дои : 10.1186/gb-2003-4-5-r31 . ПМК 156587 . ПМИД 12734011 .
- ^ Гувер Д.М., Чертов О., Лубковски Дж. (октябрь 2001 г.). «Структура бета-дефенсина-1 человека: новое понимание структурных свойств бета-дефенсинов» . Ж. Биол. Хим . 276 (42): 39021–6. дои : 10.1074/jbc.M103830200 . ПМИД 11486002 .
- ^ Шафи, Томас, Массачусетс; Лэй, Фунг Т.; Хьюлетт, Марк Д.; Андерсон, Мэрилин А. (13 июня 2016 г.). «Дефенсины состоят из двух независимых, конвергентных белковых суперсемейств» . Молекулярная биология и эволюция . 33 (9): 2345–2356. дои : 10.1093/molbev/msw106 . ISSN 0737-4038 . ПМИД 27297472 .
- ^ Уиттингтон, CM; Папенфусс, АТ; Бансал, П.; Торрес, AM; Вонг, ESW; Дикин, Дж. Э.; Грейвс, Т.; Олсоп, А.; Шацкамер, К.; Кремицкий, К.; Понтинг, CP (07 мая 2008 г.). «Дефензины и конвергентная эволюция генов яда утконоса и рептилий» . Геномные исследования . 18 (6): 986–994. дои : 10.1101/гр.7149808 . ISSN 1088-9051 . ПМК 2413166 . ПМИД 18463304 .
- ^ Даймонд, Г.; Заслов М.; Эк, Х.; Брассер, М.; Малой, В.; Бевинс, К. (1991). «Трахеальный антимикробный пептид, новый богатый цистеином пептид из слизистой оболочки трахеи млекопитающих: выделение пептида и клонирование кДНК» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 88 (9): 3952–3956. дои : 10.1073/pnas.88.9.3952 . ПМК 51571 . ПМИД 2023943 .
- ^ Хардер Дж., Зиберт Р., Чжан Й., Маттисен П., Кристоферс Э., Шлегельбергер Б., Шрёдер Дж. М. (декабрь 1997 г.). «Картирование гена, кодирующего бета-дефенсин-2 человека (DEFB2), в область хромосомы 8p22-p23.1». Геномика . 46 (3): 472–5. дои : 10.1006/geno.1997.5074 . ПМИД 9441752 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Лю Л., Чжао С., Хэн Х.Х., Ганц Т. (август 1997 г.). «Человеческие бета-дефенсин-1 и альфа-дефенсины кодируются соседними генами: два семейства пептидов с разной дисульфидной топологией имеют общее происхождение». Геномика . 43 (3): 316–20. дои : 10.1006/geno.1997.4801 . ПМИД 9268634 .