该细胞因子或细胞因子是信令通过在体几种细胞类型,尤其是免疫系统的白细胞的细胞产生的蛋白质或糖蛋白的可溶性:嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和淋巴细胞(B细胞和T细胞)。
与其他通常触发长而复杂的信号级联反应(通常涉及蛋白激酶序列(例如,环AMP途径))的其他特定受体结合因子不同,细胞因子具有更直接的作用。
重组人细胞因子的结构,称为干扰素α(来源:Nevit Dilmen,来自Wikimedia Commons)
这些可溶性因子与直接激活在基因转录中具有直接功能的蛋白质的受体结合,因为它们能够进入细胞核并刺激一组特定基因的转录。
60年前发现了首批细胞因子。但是,其中许多分子的分子表征是相当晚的。神经生长因子,干扰素和白介素1(IL-1)是最早描述的细胞因子。
名称“细胞因子”是一个通用术语,但在文献中对产生它们的细胞有所区别。因此,存在淋巴因子(由淋巴细胞产生),单核因子(由单核细胞产生),白介素(由白细胞产生并作用于其他白细胞)等。
它们在脊椎动物中尤为丰富,但已确定它们在某些无脊椎动物中的存在。例如,在哺乳动物体内,它们可以具有加性,协同,拮抗作用,或者甚至可以相互激活。
它们可以具有自分泌作用,也就是说,它们作用于产生它们的同一细胞。或旁分泌,这意味着它们是由一种类型的细胞产生并作用于周围的其他细胞。
特征与结构
所有的细胞因子都是“多效的”,也就是说,它们在一种以上类型的细胞中具有多种功能。这是因为对这些蛋白质有反应的受体在许多不同类型的细胞中表达。
由于多种类型的细胞因子可能具有趋同的生物学效应,因此已经确定它们之间有一定的功能冗余,并且已经表明这与它们的受体中的序列相似性有关。
像细胞信号传递过程中的许多信使一样,细胞因子在非常低的浓度下也具有强大的作用,其浓度非常低,由于它们的受体与它们高度相关,因此它们可以处于纳摩尔和飞摩尔范围。
一些细胞因子是细胞因子“级联”的一部分。也就是说,它们共同发挥协同作用是很常见的,它们的调节通常取决于其他抑制性细胞因子和其他调节因子。
细胞因子编码基因的表达
一些细胞因子来自组成型表达基因,因为例如,必须保持恒定的造血水平。
这些组成性表达蛋白中的一些是促红细胞生成素,白介素6(IL-6)和某些细胞集落生长刺激因子,这些因子可促进许多白细胞的分化。
其他细胞因子是预先合成的,并以胞浆颗粒,膜蛋白的形式存储,或与结合蛋白复合到细胞表面或细胞外基质中。
许多分子刺激可正向调节编码细胞因子的基因的表达。这些分子中有一些会增加其他细胞因子的基因表达,还有许多具有抑制功能的分子会限制其他细胞因子的作用。
通过加工控制
细胞因子的功能还受这些蛋白质前体形式的加工控制。它们中的许多最初都是作为完整的活性膜蛋白生产的,需要蛋白水解裂解才能成为可溶性因子。
在这种类型的生产控制下的细胞因子的例子是表皮生长因子EGF(来自英语“ E pidermal G rowth F actor”),肿瘤生长因子TGF(来自英语“ T umoral G rowth F actor”),白细胞介素1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子TNFα(来自英语“ Tumor N ecrosis F actor”)。
其他细胞因子被分泌为非活性前体,必须先进行酶处理才能激活,某些负责这种细胞因子处理的酶中有些涉及半胱氨酸蛋白酶caspase家族的蛋白质。
结构概述
细胞因子的重量可能变化很大,以至于其范围定义在6 kDa至70 kDa之间。
这些蛋白质具有高度可变的结构,可以由桶形的α螺旋,平行或反平行的β折叠片的复杂结构等组成。
种类
有几种类型的细胞因子家族,并且鉴于在科学界每天发现的具有相似功能和特征的蛋白质的多样性,该数量正在持续增长。
它的名称与任何系统的关系都相去甚远,因为它的鉴定基于不同的参数:其来源,定义其的初始生物测定及其功能等等。
当前关于细胞因子分类的共识基本上是基于它们的受体蛋白的结构,这些蛋白包含在少数具有高度保守特性的家族中。因此,有六个细胞因子受体家族根据其胞质部分序列的相似性进行分组:
- I型受体(造血素受体):包括白介素6R和12 R的细胞因子(IL-6R和IL-12R)和其他刺激细胞集落形成的因素。它们对B细胞和T细胞的活化有影响。
- II型受体(干扰素受体):这些细胞因子具有抗病毒功能,并且这些受体与纤连蛋白有关。
- TNF受体(肿瘤坏死因子,英文“ Tumor N ecrosis F actor”):是“促炎性”细胞因子,其中有称为p55 TNFR,CD30,CD27,DR3,DR4等的因子。
- Toll / IL-1样受体:该家族具有许多促炎性白介素,其受体通常在其细胞外区段中具有富含亮氨酸重复序列的区域。
- 酪氨酸激酶受体:在这个家族中,有许多具有生长因子功能的细胞因子,例如肿瘤生长因子(TGF)和其他促进细胞集落形成的蛋白质。
- 趋化因子受体:该家族的细胞因子具有基本趋化功能,其受体具有6个以上的跨膜区段。
细胞因子的受体可以是可溶的或膜结合的。可溶性受体可以通过在信号传导过程中充当激动剂或拮抗剂来调节这些蛋白质的活性。
许多细胞因子采用可溶性受体,包括各种类型的白介素(IL),神经生长因子(NGF),肿瘤生长因子(TGF)等。
特征
重要的是要记住,细胞因子起细胞间化学信使的作用,而不是精确地充当分子效应子,因为它们是激活或抑制特定效应子功能的必要条件。
细胞因子之间的“统一”功能特征之一是它们参与机体防御,概括为“免疫系统的调节”,这对哺乳动物和许多其他动物特别重要。
它们参与造血发育的控制,细胞间的通讯过程以及机体对传染原和炎性刺激的反应。
由于通常发现它们的浓度很低,因此将组织或体液中细胞因子浓度的量化用作预测疾病进展和监测向患者服用药物效果的生物标记。生病的病人。
通常,它们被用作炎症性疾病的标志物,包括植入物排斥反应,阿尔茨海默氏病,哮喘,动脉硬化,结肠癌和其他一般癌症,抑郁症,某些心脏和病毒性疾病,帕金森氏症,败血症,肝损伤等
在哪里找到的?
大多数细胞因子是细胞分泌的。其他可以在质膜中表达,还有一些保留在细胞外基质所占空间的“储备”中。
它们如何工作?
如上所述,细胞因子具有体内效应,取决于发现它们的环境。它的作用是通过涉及其他细胞因子和其他化学性质不同的因素的信号级联和相互作用网络发生的。
它们通常参与与具有目标蛋白质的受体的相互作用,该目标蛋白质在缔合后被激活或抑制,该蛋白质具有直接或间接作为特定基因上的转录因子的能力。
一些细胞因子的例子
IL-1或白介素1
它也被称为淋巴细胞活化因子(LAF),内源性热原(EP),内源性白细胞介体(EML),分解酶或单核细胞因子(MCF)。
它对许多细胞类型具有重要的生物学功能,尤其是B,T细胞和单核细胞。它会引起低血压,发烧,体重减轻和其他反应。它由单核细胞,组织巨噬细胞,朗格汉斯细胞,树突状细胞,淋巴样细胞和许多其他细胞分泌。
白介素3
它还有其他名称,例如肥大细胞生长因子(MCGF),多菌落刺激因子(multi-CSF),造血细胞生长因子(HCGF)等。
它在刺激红细胞,巨核细胞,嗜中性粒细胞,嗜酸性粒细胞,嗜碱性粒细胞,肥大细胞和其他单核细胞系细胞的集落形成中具有重要功能。
它主要由活化的T细胞,肥大细胞和嗜酸性粒细胞合成。
血管抑素
它源自纤溶酶原,是一种血管生成抑制剂细胞因子,可作为新型血管生成和体内肿瘤转移生长的有效阻断剂。它是由癌症的存在介导的纤溶酶原的蛋白水解切割产生的。
表皮生长因子
它通过刺激上皮细胞的生长起作用,加速小鼠牙齿的出现和眼睛的睁开。另外,它在抑制胃酸分泌中起作用并且参与伤口愈合。
参考文献
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