Поверхностно-активный белок B
| СФТПБ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Псевдонимы | SFTPB , PSP-B, SFTB3, SFTP3, SMDP1, SP-B, белок поверхностно-активного вещества B, белок поверхностно-активного вещества B | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Внешние идентификаторы | ОМИМ : 178640 ; МГИ : 109516 ; Гомологен : 456 ; GeneCards : SFTPB ; OMA : SFTPB — ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сурфактантный белок B представляет собой незаменимый липид-ассоциированный белок, обнаруженный в легочном сурфактанте . Без него легкие не смогли бы раздуться после глубокого выдоха. [5] Он перестраивает молекулы липидов в жидкости, выстилающей легкие, так что крошечные воздушные мешочки в легких, называемые альвеолами , могут легче надуваться. [6]
Ген
[ редактировать ]SP-B кодируется SFTPB , единственным 11425 нуклеотидов длиной геном на хромосоме 2 . [7] Мутации в этом гене являются основой некоторых заболеваний легких, упомянутых выше. Было обнаружено, что как мутации сдвига рамки считывания , так и несколько однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) коррелируют с различными заболеваниями легких. Мутация сдвига рамки считывания, ответственная за врожденный альвеолярный протеиноз (ВП), была идентифицирована Kattan et al. [8] Многие SNP были идентифицированы в связи с заболеваниями легких. Их коррелируют с тяжелым гриппом, неонатальным респираторным дистресс-синдромом, необходимостью искусственной вентиляции легких и многим другим. [9]
Белок
[ редактировать ]Поверхностно-активный белок B (SP-B) представляет собой небольшой белок массой около 8 кДа . [10] Белки состоят из строительных блоков, называемых аминокислотами , а SP-B состоит из 79 из них ( валин , аланин , фенилаланин , лейцин , изолейцин и триптофан содержатся в самых высоких концентрациях). Девять из них несут положительный заряд, а два — отрицательный, в результате чего чистый (общий) заряд белка составляет +7. [5] В организме две молекулы SP-B слипаются и образуют так называемый гомодимер . [11] Они обнаруживаются встроенными в мембраны и другие липидные структуры. SP-B обладает высокой гидрофобностью и избегает контакта с водой.
SP-B представляет собой зрелую форму большого белка-предшественника, называемого proSP-B. Синтезируемый в эндоплазматическом ретикулуме proSP пневмоцитов II типа -B весит приблизительно 40 кДа и сокращается до размера зрелого SP-B в аппарате Гольджи посредством процесса, называемого посттрансляционной модификацией . [5] ProSP-B также создается в клетках легких другого типа, называемых клубными клетками, но эти клетки не способны редактировать proSP-B в SP-B. [11]
SP-B представляет собой сапозиноподобный белок, который представляет собой группу родственных белков, известных, в частности, тем, что связывается с мембранами с отрицательными зарядами и способствует либо слиянию, либо лизису (разрушению) мембраны. Более известные белки этого семейства включают сапозин-С, NK-лизин и амебопор. [6]
Функция
[ редактировать ]SP-B играет решающую роль в функционировании здоровых легких, и его отсутствие неизбежно приводит к заболеваниям легких, наиболее распространенным из которых является острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС). По этой причине функция SP-B была хорошо изучена и состояла из трех частей. Помимо этих трех функций, стоит отметить, что SP-B также обладает некоторой противовоспалительной функцией, хотя она и не определена четко. [12]
Косвенное снижение поверхностного натяжения
[ редактировать ]Поверхностное натяжение на границе между жидкостной выстилкой и вдыхаемым газом (граница газ/жидкость) в альвеолах определяет движение альвеол в целом. Согласно закону Лапаса, высокое поверхностное натяжение на границе газа и жидкости в альвеолах предотвращает раздувание альвеол, что приводит к коллапсу легких. [13] Расположение липидов в жидкой выстилке альвеол является основным определяющим фактором этого поверхностного натяжения, поскольку липиды образуют тонкую пленку ( монослой ) на поверхности жидкой оболочки на границе раздела газ/жидкость. Различные липиды допускают разные диапазоны движений и могут по-разному уплотняться. [ нужна ссылка ]
SP-B играет в этом роль, выбирая определенные липиды и вставляя их в границу раздела газ/жидкость. Липид, наиболее необходимый на этой поверхности ( дипальмитоилфосфатидилхолин ), с трудом перемещается к границе раздела газ/жидкость, но SP-B помогает облегчить и ускорить этот процесс. [14]
SP-B также косвенно снижает поверхностное натяжение, организуя липиды под поверхностью раздела газ/жидкость в структуры, называемые трубчатым миелином . [5] По сути, SP-B разрезает и склеивает кусочки липидных бислоев , образуя трехмерную структуру трубчатого миелина. Эта структура является опорой и источником липидов на границе раздела газ/жидкость, где поверхностное натяжение является критическим фактором функции легких.
Прямое снижение поверхностного натяжения
[ редактировать ]Помимо организации липидов таким образом, чтобы уменьшить поверхностное натяжение, SP-B фактически напрямую препятствует силам притяжения между молекулами воды. [12] Это нарушение сцепления воды еще больше минимизирует поверхностное натяжение на границе раздела газ/жидкость.
Формирование пластинчатых тел
[ редактировать ]Ламеллярные тельца представляют собой группы липидов и белков, которые структурно сходны с трубчатым миелином, но находятся внутри, а не снаружи пневмоцитов II типа . Подобно своей функции по организации трубчатого миелина, SP-B организует липиды в ламеллярную структуру тела. [6] В основном СП-Б играет роль в органогенезе (формировании структуры) пластинчатых тел. Пластинчатые тельца затем секретируются в жидкость, выстилающую внутреннюю часть альвеол, и становятся трубчатым миелином. Эта роль имеет решающее значение для производства легочного сурфактанта (см. ниже).
SP-B Недостатки и проблемы
[ редактировать ]Острый респираторный дистресс-синдром , респираторно-синцитиальная вирусная инфекция, семейное заболевание легких и пневмоцистная инфекция являются примерами недостатков и проблем с SP-B, которые коррелируют с проблемами легких. [15]
Поскольку многие заболевания легких связаны с проблемами, связанными с SP-B, были исследованы, созданы и изготовлены синтетические заменители. Было показано, что пептиды из 21 аминокислоты с положительным зарядом и прерывистыми гидрофобными областями, имитирующими SP-B, могут минимизировать поверхностное натяжение на границе раздела газ/жидкость, а замена поверхностно-активных веществ у пациентов с дефицитом поверхностно-активных веществ использовалась для спасения жизней. [16] [17]
Было показано, что при возникновении расстройства легких SP-B эффективен в качестве биомаркера в кровотоке. [10] Более высокие уровни SP-B указывают на какое-то заболевание легких и могут даже указывать на то, курит ли пациент в настоящее время. [18] В будущем это может оказаться полезным для прогнозирования атеросклероза — затвердевания сосудистой ткани, оказывающего негативное воздействие на сердце.
Контекст в поверхностно-активном веществе
[ редактировать ]SP-B является важнейшим белком для функции легких и встречается в составе легочного сурфактанта . Понимание поверхностно-активных веществ важно для полного понимания SP-B. Сурфактант представляет собой смесь липидов и белков, которая покрывает внутреннюю часть альвеол и необходима для жизни благодаря своей ключевой роли в предотвращении альвеолярного коллапса при небольших объемах легких. [19] [7] В отсутствие поверхностно-активного вещества поверхностное натяжение на границе раздела газ/жидкость предотвращает вдыхание при стандартном давлении , но поверхностно-активное вещество минимизирует поверхностное натяжение до значений, близких к нулю, и обеспечивает нормальное дыхание. [20] Также известно, что он играет роль как в иммунном ответе, так и в контроле воспаления.
Дефицит сурфактанта является частой причиной респираторных заболеваний. Респираторный дистресс-синдром (РДС) является особенно известным примером дефицита сурфактанта, поскольку он имеет высокий уровень смертности среди недоношенных детей, а также множество других состояний, связанных с уровнями и составом сурфактанта. [21]
Поверхностно-активное вещество состоит в основном из липидов (90% по массе), а белки составляют лишь оставшиеся 10%. Следующие два раздела будут посвящены липидным и белковым компонентам соответственно.
Поверхностно-активные липиды
[ редактировать ]Липиды представляют собой широкую категорию молекул среднего размера, которые являются гидрофобными или амфипатическими . В поверхностно-активных веществах актуальны две подкатегории липидов: фосфолипиды и стерины. Стерины представлены холестерином, который играет важную роль в общей структуре и движении липидов в целом, но его численность значительно превосходит фосфолипиды в поверхностно-активном веществе.
DPPC ( дипальмитоилфосфатидилхолин ), как упоминалось выше, представляет собой липид с очень полезными стабилизирующими и уплотняющими свойствами. SP-B работает в основном с этим липидом и перемещает его к границе раздела газ/жидкость, где поверхностное натяжение сведено к минимуму. [6] По сути, DPPC так важен для функции легких, потому что он может сжиматься или расширяться, чтобы соответствовать необходимому пространству, а постоянно сжимающееся и расширяющееся легкое требует таких компонентов.
Другие липиды, обычно встречающиеся в поверхностно-активных веществах, включают фосфатидилглицерин (PG), фосфатидилинозитол (PI), фосфатидилэтаноламин (PE) и фосфатидилсерин (PS).
Белки поверхностно-активных веществ
[ редактировать ]SP-B является одним из четырех белков, обычно встречающихся в поверхностно-активных веществах, остальные три представляют собой белок поверхностно-активного вещества A (SP-A), белок поверхностно-активного вещества C (SP-C) и белок поверхностно-активного вещества D (SP-D). [7] Эти четыре компонента тесно связаны между собой по своим функциям в поверхностно-активном веществе. Например, хотя механизм еще не понятен, SP-B функционирует в посттрансляционной модификации SP-C, а зрелый SP-C не образуется без SP-B. [5]
SP-C помогает выполнять функции SP-B и наиболее похож на SP-B из трех других белков поверхностно-активных веществ. Он меньше, состоит всего из 35 аминокислот и встроен в липидные структуры, очень похожие на SP-B. [5]
SP-A и SP-D, известные вместе как коллекционины , более отличаются от SP-B, чем от SP-C. Они гидрофильны, поэтому находятся в растворе и участвуют в иммунном ответе, а не в расположении липидов и снижении поверхностного натяжения. [20] [19] SP-A на самом деле является названием двух очень похожих белков: SP-A1 и SP-A2.
Наряду с SP-A, B, C и D белки плазмы крови в очень небольших количествах содержатся и в составе сурфактанта. [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000168878 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000056370 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Верт С.Е., Уитсетт Дж.А., Ноги Л.М. (2009). «Генетические нарушения дисфункции сурфактанта» . Педиатрическая патология и патология развития . 12 (4): 253–74. дои : 10.2350/09-01-0586.1 . ПМЦ 2987676 . ПМИД 19220077 .
- ^ Jump up to: а б с д Хогуд С., Деррик М., Пулен Ф. (ноябрь 1998 г.). «Структура и свойства поверхностно-активного белка В» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярные основы болезней . 1408 (2–3): 150–60. дои : 10.1016/S0925-4439(98)00064-7 . ПМИД 9813296 .
- ^ Jump up to: а б с ЭнтрезГен 6439
- ^ Каттан А.К., Булаганнавар П.С., Малик И.Х. (октябрь 2004 г.). «Врожденный альвеолярный протеиноз». Саудовский медицинский журнал . 25 (10): 1474–7. ПМИД 15494826 .
- ^ К.К., Чжоу Дж., Сонг Ю.К., Хунг И.Ф., Ип В.К., Ченг З.С., Чан А.С., Као Р.Ю., Ву АК, Чау С., Лук В.К., Ип М.С., Чан К.Х., Юэнь К.Ю. (июнь 2014 г.). «Полиморфизм гена поверхностно-активного белка B связан с тяжелым гриппом». Грудь . 145 (6): 1237–43. дои : 10.1378/сундук.13-1651 . ПМИД 24337193 .
- ^ Jump up to: а б Агостони П., Банфи С., Магри Д., Виньяти С., Дориа Е., Сальвиони Е., Молитерни П., Маренци Г., Тремоли Е., Сисилло Е. (сентябрь 2011 г.). «Кинетика плазменного SPB и RAGE при искусственной вентиляции легких у пациентов, перенесших обширные сосудистые операции». Респираторная физиология и нейробиология . 178 (2): 256–60. дои : 10.1016/j.resp.2011.06.019 . ПМИД 21736957 . S2CID 30847636 .
- ^ Jump up to: а б Симонато М., Баритуссио А., Ори С., Ведовелли Л., Росси С., Далла Массара Л., Рицци С., Карниелли В.П., Кого П.Е. (2011). «Обмен динасыщенного фосфатидилхолина и поверхностно-активного белка B при остром повреждении легких у человека и у пациентов контрольной группы» . Респираторные исследования . 12 (1): 36. дои : 10.1186/1465-9921-12-36 . ПМК 3072954 . ПМИД 21429235 .
- ^ Jump up to: а б Уивер Т.Э., Конкрайт Дж.Дж. (2001). «Функция поверхностно-активных белков B и C». Ежегодный обзор физиологии . 63 : 555–78. doi : 10.1146/annurev.physiol.63.1.555 . ПМИД 11181967 .
- ^ Ли Дж. К. (февраль 1986 г.). «Сравнительная механика сердца: закон Лапласа». Журнал теоретической биологии . 118 (3): 339–43. Бибкод : 1986JThBi.118..339K . дои : 10.1016/S0022-5193(86)80064-9 . ПМИД 3713216 .
- ^ Шихт М., Книппинг С., Хирт Р., Бейлеке С., Сел С., Паулсен Ф., Бройер Л. (январь 2013 г.). «Обнаружение белков сурфактанта A, B, C и D в слизистой оболочке носа человека и их регуляция при хроническом риносинусите с полипами». Американский журнал ринологии и аллергии . 27 (1): 24–9. дои : 10.2500/ajra.2013.27.3838 . ПМИД 23406594 . S2CID 34564655 .
- ^ Саркер М., Роуз Дж., Макдональд М., Морроу М.Р., Бут В. (январь 2011 г.). «Модификации структуры поверхностно-активного белка B и липидных взаимодействий в условиях респираторного дистресса: последствия окисления триптофана». Биохимия . 50 (1): 25–36. дои : 10.1021/bi101426s . ПМИД 21128671 .
- ^ Кокрейн К.Г., Ревак С.Д. (октябрь 1991 г.). «Легочный сурфактантный белок B (SP-B): взаимосвязь структура-функция». Наука . 254 (5031): 566–8. Бибкод : 1991Sci...254..566C . дои : 10.1126/science.1948032 . ПМИД 1948032 .
- ^ Салим М., Мейер М.К., Брайтенштайн Д., Галла Х.Дж. (февраль 2008 г.). «Поверхностно-активный пептид KL4 в липидных монослоях: фазовое поведение, топография и химическое распределение» . Журнал биологической химии . 283 (8): 5195–207. дои : 10.1074/jbc.M705944200 . ПМИД 18093983 .
- ^ Нгуен А.Б., Рохатги А., Гарсия С.К., Айерс Ч.Р., Дас С.Р., Лакоски С.Г., Берри Дж.Д., Кера А., Макгуайр Д.К., де Лемос Дж.А. (сентябрь 2011 г.). «Взаимодействие между курением, белком легочного сурфактанта B и атеросклерозом среди населения в целом: исследование сердца в Далласе» . Атеросклероз, тромбоз и сосудистая биология . 31 (9): 2136–43. дои : 10.1161/ATVBAHA.111.228692 . ПМК 3177606 . ПМИД 21817103 .
- ^ Jump up to: а б Сильвейра П., Флорос Дж. (декабрь 2013 г.). «Генетическая сложность белков человека, связанных с поверхностно-активными веществами SP-A1 и SP-A2» . Джин . 531 (2): 126–32. дои : 10.1016/j.gene.2012.09.111 . ПМК 3570704 . ПМИД 23069847 .
- ^ Jump up to: а б Сильвейра П., Флорос Дж. (2012). «Связь генетических вариантов SP-A и SP-D человека с острым и хроническим повреждением легких» . Границы бионауки . 17 (2): 407–29. дои : 10.2741/3935 . ПМЦ 3635489 . ПМИД 22201752 .
- ^ Лира П.П., Диниз Э.М., Абе-Сандес К., Анджело А.Л., Мачадо Т.М., Кардил М. (январь 2011 г.). «Полиморфизм гена сурфактантного белка B у недоношенных детей с респираторным дистресс-синдромом» . Бразильский журнал медицинских и биологических исследований . 44 (1): 66–72. дои : 10.1590/s0100-879x2010007500147 . ПМИД 21180884 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Легочная+связанная с сурфактантом+белок+B в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)