C5-конвертаза
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( август 2012 г. ) |
Конвертаза С5 — фермент, принадлежащий к семейству сериновых протеаз , играющих ключевую роль во врожденном иммунитете . Он участвует в системе комплемента, заканчивающейся гибелью клеток.
Существует четыре различных конвертазы C5, способные специфически конвертировать белок C5 во C5a и C5b фрагменты . Две конвертазы являются физиологическими ферментами комплемента, связываются с клеточной поверхностью и опосредуют классический путь ( C4b2b3b или C4b2a3b в зависимости от источника). [ 1 ] или альтернативный путь ( C3bBbC3b ) системы комплемента. [ 2 ] [ 3 ] Описаны две жидкофазные конвертазы C5: фермент классического пути C4b2boxy3b и зависимая от фактора яда кобры конвертаза C5, CVFBb .
Структура
[ редактировать ]Связанная с клетками конвертаза C3 и C5 различается по потребности в C3b. Для образования C3-конвертазы (C3bBb) требуется только одна молекула C3b, тогда как для образования конвертазы C5 (C3bBb) необходимы две или более молекулы C3b. Это означает, что когда C3b хаотично распределен на поверхности клетки, после добавления факторов B и D появляется только активность конвертазы C3. Однако, когда C3b распределен в кластерах, активность конвертазы C3 и C5 генерируется при добавлении факторов B и D. Д. [ 3 ]
Конвертаза классического пути C5 состоит из фрагментов белков комплемента: C4b, C2a, образующихся в результате расщепления, опосредованного комплексом C1 , и C3b, продуцируемого расщеплением, опосредованным конвертазой классического пути C3 (C4bC2a). Формирование конвертазы C5 альтернативного пути (C3bBbC3b) начинается со спонтанного расщепления белка C3, обнажая ранее скрытую тиоэфирную связь. В присутствии патогена фрагмент C3b связывается с поверхностью микробной клетки посредством вновь обнаруженной тиоэфирной связи. С другой стороны, если заражения не происходит, C3b взаимодействует с молекулами воды, поэтому белок становится неактивным. сайт связывания белка плазмы, называемого фактором B. Однако когда C3b претерпевает конформационные изменения после расщепления, также обнажается Фактор B затем связывается с C3b и расщепляется сериновой протеазой плазмы D. Фактор Комплекс C3bBb (= конвертаза C3 альтернативного пути) остается прикрепленным к поверхности клетки. Этот комплекс может взаимодействовать с другим C3b и, таким образом, образовывать конвертазу C5 альтернативного пути. [ 4 ] CVFBb представляет собой продукт нековалентной ассоциации CVF3 и фрагмента комплемента Bb. Каталитическими субъединицами этих мультимолекулярных протеаз являются C2b и Bb . Эти субъединицы принадлежат атипичным сериновым протеазам. [ 5 ] [ 6 ] CVFBb не требует C3 для расщепления C5, тогда как C4b2boxy необходим нативный C3 для расщепления белка C5. Модифицированная конвертаза C5, C4b2boxy3b , содержит C2b, полученный из C2, окисленного йодом.
Функция
[ редактировать ]Мишенью конвертазы C5 является белок комплемента C5. С5 представляет собой двухцепочечный (α, β) гликопротеин плазмы (Mr = 196 000). C5 и C3 имеют схожую структуру. Однако C5, по-видимому, не содержит внутренней тиолэфирной группы, о которой сообщалось для C3 и C4. C5 имеет относительно мало дисульфидных связей . В С5а три дисульфидные связи, в α-цепи 15 полуцистинов , а в β-цепи всего 6 полуцистинов. Этот сравнительно низкий уровень стабилизирующих дисульфидных мостиков может частично объяснить необратимые конформационные изменения, возникающие у C5 после расщепления на C5a и C5b. Кроме того, относительно небольшое количество дисульфидных связей может объяснять нестабильность C5 при воздействии хаотропных агентов, таких как тиоцианат калия. [ 2 ] Электронные микрофотографии отрицательно окрашенного С5 показывают, что белок имеет неправильную форму и содержит несколько долей. [ 7 ]
Прежде всего, C5 должен связаться с фрагментом C3b. Способность связывать C3b является стабильной особенностью компонента C5, поскольку C5b также обладает такой способностью связывания. Конвертаза С5 избирательно расщепляет пептидную связь аргинил - лейцин в положении 74-75 α-цепи (Mr = 116 000) С5. Исследования показали, что во время классического пути системы комплемента неактивный аллотип A6 c4 полностью блокирует способность молекул действовать как субъединица, связывающая c51. [ 8 ] Этот дефект активности C4A6 возникает на этапе связывания C5 с комплексом 4b и c3b. [ 9 ] α´-цепь (Mr = 105 000) и активационный пептид C5a Образуется , тогда как β-цепь (Mr = 80 000) остается неизменной. [ 2 ]
Компонент комплемента C5 также может быть активирован конвертазой C5 жидкой фазы. C5 активируется CVFBb в присутствии компонента комплемента C6 , и C5b6 образуется комплекс . Однако когда C6 добавляется после того, как C5 был преобразован в C5b, комплекс C5b6 не образуется. Следовательно, активация C5 приводит к образованию временного сайта связывания C6. Гидрофобные сайты, вероятно, обнажаются при активации C5, поскольку C5b подвергается агрегации, когда C5 превращается в C5b в отсутствие C6. Взаимодействия между C5 и C6 или C5 и мембранами нековалентны. (Напротив, именно лабильный эфир тиола обеспечивает ковалентное соединение между C3 и нуклеофильными акцепторами.) Протеолитическое расщепление C5 является единственным известным ферментативным событием в сборке цитолитического мембраноатакующего комплекса комплемента. [ 7 ]
После связывания C5 исключительно эффективен при гемолизе , требуя менее семи специфически связанных молекул на клетку для образования гемолитического поражения. Степень образования промежуточного комплекса С5 в первую очередь зависит от количества молекул С4, С2 и С3, присутствующих в клетках, используемых для его образования. В этом отношении механизм действия С5 полностью аналогичен действию других компонентов комплемента. Однако шаг C5 отличается и в других аспектах. На связывание C5 влияют C6 и C7, компоненты, которые, как полагают, действуют после него в последовательности комплемента. Кроме того, гемолитическая активность изолированного промежуточного комплекса С5 чрезвычайно лабильна: средний период полураспада при 30 °C составляет всего 9 часов. Эта характеристика отличает стадию C5, наряду со стадией C2, как потенциально лимитирующую скорость реакции комплемента. Однако, в отличие от C2, C5 остается прочно связанным с клеткой во время процесса распада и, по-видимому, претерпевает изменения. in situ, что делает его гемолитически нереактивным. Наконец, C5 уникален тем, что он легко адсорбируется в нативной форме на несенсибилизированных эритроцитах. Этот неспецифически связанный C5 остается прочно прикрепленным, хотя он может быть специально использован в качестве источника C5 в ходе продолжающейся реакции комплемента. [ 1 ]
Стабилизация и регулирование
[ редактировать ]Оба фермента, C4b2b3b и C3bBbC3b , нестабильны и подвергаются распаду диссоциации с периодом полураспада при 37 °C примерно 1,5–3 минуты. [ 1 ] Пропердин стабилизирует конвертазу C5 альтернативного пути, период полураспада которой составляет 10–34 мин при 37 °C. [ 2 ] [ 3 ] Напротив, жидкая фаза конвертазы C5 CVFBb стабильна (период полураспада при 37 ° C = 7 часов). [ 10 ] Окисление белка C2 стабилизирует комплекс C4b2boxy. [ 11 ] Белок фактору H 1, родственный (FHR1), был идентифицирован как новый ингибитор пути комплемента. FHR1 блокирует активность конвертазы C5 и препятствует отложению на поверхности C5b и образованию мембраноатакующего комплекса (MAC). Очевидно, фактор H и FHR1 последовательно контролируют активацию комплемента. При гемолитико-уремическом синдроме (ГУС) отсутствие FHR1 может приводить к снижению ингибирования образования терминальных комплексов и снижению защиты эндотелиальных клеток при атаке комплемента. [ 12 ]
[ 8 ] ==Ссылки==
- ^ Перейти обратно: а б с Купер Н.Р., Мюллер-Эберхард Х.Дж. (1970). «Механизм реакции человеческого C5 при иммунном гемолизе» . Джей Эксп Мед . 132 (4): 775–793 рэндов. дои : 10.1084/jem.132.4.775 . ПМК 2138854 . ПМИД 5508377 .
- ^ Перейти обратно: а б с д ДиСципио РГ (1982). «Активация конвертазы C3 альтернативного пути калликреином плазмы человека» . Иммунология . 45 (3): 587–595 рандов. ПМЦ 1555245 . ПМИД 6916710 .
- ^ Перейти обратно: а б с Medicus RG, Götze O, Müller-Eberhard HJ (1976). «Альтернативный путь комплемента: рекрутирование предшественника пропердина лабильной конвертазой C3/C5 и усиление этого пути» . Джей Эксп Мед . 144 (4): R1076–1093. дои : 10.1084/jem.144.4.1076 . ПМК 2190426 . ПМИД 978134 .
- ^ Аббас А.К., Лихтман А.Х., Пиллаи С. (2010). Клеточная и молекулярная иммунология (6-е изд.). Эльзевир. ISBN 978-1-4160-3123-9 .
- ^ Керр М.А., Ганьон Дж. (1982). «Очистка и свойства второго компонента комплемента морской свинки» . Биохим Дж . 205 (1): R59–67. дои : 10.1042/bj2050059 . ПМЦ 1158446 . ПМИД 6922702 .
- ^ Кристи Д.Л., Ганьон Дж., Портер Р.Р. (1980). «Частичная последовательность человеческого компонента комплемента фактора B: новый тип сериновой протеазы» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 77 (8): 4923–4927 рэндов. Бибкод : 1980PNAS...77.4923C . дои : 10.1073/pnas.77.8.4923 . ПМК 349961 . ПМИД 6776529 .
- ^ Перейти обратно: а б DiScipio RG, Смит CA, Мюллер-Эберхард HJ, Хугли TE (1983). «Активация человеческого компонента C5 комплемента жидкой фазы конвертазы C5» . J Биол Хим . 258 (17): R10629–10636. дои : 10.1016/S0021-9258(17)44503-0 . ПМИД 6554279 .
- ^ Перейти обратно: а б Эбанкс, Род-Айленд; Джайкаран, А.С.; Кэрролл, MC; Андерсон, MJ; Кэмпбелл, РД; Айзенман, Делавэр (1 мая 1992 г.). «Одиночный обмен аргинина на триптофан в остатке бета-цепи 458 компонента C4 человеческого комплемента объясняет дефект конвертазной активности классического пути C5 аллотипа C4A6. Значение для местоположения сайта связывания C5 в C4» . Журнал иммунологии . 148 (9): 2803–2811. doi : 10.4049/jimmunol.148.9.2803 . ПМИД 1573269 . S2CID 20793783 .
- ^ Киношита, Т; Доддс, AW; Лоу, СКА; Иноуэ, К. (1 августа 1989 г.). «Низкая конвертазная активность C5 аллотипа C4A6 компонента C4 человеческого комплемента» . Биохимический журнал . 261 (3): 743–748. дои : 10.1042/bj2610743 . ПМЦ 1138894 . ПМИД 2803239 .
- ^ Фогель CW, Мюллер-Эберхард HJ (1982). «Зависимая от фактора яда кобры C 3 конвертаза человеческого комплемента» . J Биол Хим . 257 (14): 8292–8299 рэндов. дои : 10.1016/S0021-9258(18)34330-8 . ПМИД 6919543 .
- ^ Полли М.Дж., Мюллер-Эберхард Х.Дж. (1967). «Усиление гемолитической активности второго компонента человеческого комплемента путем окисления» . Джей Эксп Мед . 126 (6): R1013–1025. дои : 10.1084/jem.126.6.1013 . ПМК 2138419 . ПМИД 4964564 .
- ^ Хайнен С., Хартманн А., Лауэр Н. и др. (2009). «Белок 1, связанный с фактором H (FHR-1), ингибирует активность конвертазы C5 комплемента и образование терминального комплекса». Кровь . 114 (12): R2439–2447. doi : 10.1182/blood-2009-02-205641 . ПМИД 19528535 . S2CID 10200256 .
- ^ Киношита, Т (1989). «Низкая конвертазная активность C5 аллотипа C4A6 компонента C4 человеческого комплемента» . Биохимический журнал . 261 (3): 743–748. дои : 10.1042/bj2610743 . ПМЦ 1138894 . ПМИД 2803239 .