《細(xì)胞和分子免疫學(xué)》 一、粘合素超家族

國內(nèi)將integrin譯為粘合素、整合素等，本書暫命名為粘合素。integrin是最初在1986年提出的概念，描述一個膜受體家族，此家族的粘附分子主要介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的粘附，使細(xì)胞得以附著而形成整體（integration），故得名。此外，粘合素家族的粘附分子還介導(dǎo)白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。

圖2-1 integrin分子的結(jié)構(gòu)（示意圖）

注：a .integrin分子電鏡下所見（模式圖），黑區(qū)部分顯示integrin分子α、β亞單位所　組成的球部，為配體結(jié)合域；

b.integrin分子的結(jié)構(gòu)模式圖，顯示出α亞單位的二價陽離子（Mg2+）結(jié)合區(qū)和α、　β亞單位的重復(fù)序列。

（一）粘合素分子的基本結(jié)構(gòu)

粘合素家族的粘附分子都是由α、β兩條鏈由非共價鍵連接組成的異源雙體（heterodimer)，α、β鏈均為Ⅰ類穿膜蛋白。α鏈的分子量為120～210kKa，β鏈的分子量為90～130kDa，個別β鏈（如β4）分子量為220kDa。不同的α鏈（或稱α亞單位）或β鏈（或稱β亞單位）氨基酸序列有不同程度的同源性，在結(jié)構(gòu)上有其共同的特點(diǎn)。α和β亞單位均由胞膜外區(qū)、胞漿區(qū)、穿膜區(qū)三部分組成。胞漿區(qū)一般較短，可能和細(xì)胞骨架相聯(lián)?？漳^(qū)富含疏水氨基酸。β亞單位的胞膜外區(qū)含有4個富含半胱氨酸的重復(fù)序列，靠近外側(cè)N端的40～50kDa的氨基酸殘基通過鏈內(nèi)二硫鍵緊密折疊在一起；α亞單位的胞膜外部分有7個同源重復(fù)序列，靠近外側(cè)N端的3個或4個重復(fù)序列中含有Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp或類似結(jié)構(gòu)，與integrin分子結(jié)合二價陽離子（Mg2+）有關(guān)，并與β亞單位共同構(gòu)成粘合素分子的配體結(jié)合部位，其中α亞單位的二價陽離子結(jié)合區(qū)與 integrin分子配體結(jié)合的特異性和親和力有關(guān)。某些integrin分子的α亞單位在轉(zhuǎn)錄后被剪接為兩段，一段為勞作膜部分，較小，約20～30kDa；另一段為胞膜外部分，較大，兩者通過二硫鍵連接起來（圖2-1）。電鏡下可見integrin分子有一個球狀頭部，向下伸展有兩條桿狀結(jié)構(gòu)穿過細(xì)胞膜的磷脂雙層。

（二）粘合素超家族的組成

目前已知至少有14種α亞單位和8種β亞單位，除α7和αIEL外，其它粘合素分子亞單位均已基因克隆成功。α亞單位和β亞單位組合構(gòu)成粘合素分子并不是隨機(jī)的，多數(shù)α亞單位只能與一種β亞單位結(jié)合構(gòu)成異源雙體，但也有的α亞單位可與幾種不同的β亞單位組合，如αV（CD51）可分別同β1、β3、β5、β6和β8亞單位組成integrin分子，而大部分β單位則可以結(jié)合數(shù)種不同的α亞單位。目前按β亞單位的不同可將粘合素家族分為8個不同的組，在同一組中的粘合素分子不同成員β鏈相同，α鏈不同。已知α鏈和β鏈有20種組合形式（表2-1），β1、β3、β4、α3和α6等亞單位的mRNA分子可有不同的剪接形式，更增加了粘合素分子的多樣性。

（三）粘合素分子的分布

粘合素分子的體內(nèi)分布很廣泛，多數(shù)粘合素分子可以表達(dá)于多種組織細(xì)胞，如VLA組的粘合素分子在體內(nèi)廣泛分布于各種細(xì)胞細(xì)胞；而多數(shù)細(xì)胞可同時表達(dá)數(shù)種不同的粘合素分子，對體外哺乳動物來源的細(xì)胞系粘合素分子表達(dá)研究發(fā)現(xiàn)，每一種細(xì)胞系可同時一有達(dá)2～10種不同的粘合素分子，但不同類型的細(xì)胞表達(dá)粘合素分子的種類是不同的。某些粘合素分子的表達(dá)則具有明顯的細(xì)胞類型特性，如gpⅡb/Ⅲa(Ⅱb/β3）主要表在賓巨核細(xì)胞和血小板；LAF-1、Mac-1、P150/95只表達(dá)在白細(xì)胞表面；α6β4特異性表達(dá)在上皮細(xì)胞。每一種細(xì)胞粘合素分子的表達(dá)可隨其分化與生長狀態(tài)的改變而變化。

（四）粘合素分子識別配體的短肽序列

粘合素分子在與配體結(jié)合時所識別的只是配體分子中由數(shù)個氨基酸組成的短肽序列。不同的粘合素分子可能識別相同的短肽序列或同一個配體中不同的短肽序列。由于同一短肽序列可以存在于幾種不同的配體中，因此，每一種粘合素分子可能有幾種細(xì)胞外間質(zhì)成分做為配體，而每一種細(xì)胞外間質(zhì)中的配體也可能被幾種不同的粘合素分子所識別。

1.識別RGD序列的粘合素分子　α5β1、αvβ1、αⅡbβ3、αvβ3、αvβ5、αvβ6都可以識別配體分子中的RGD序列，多種細(xì)胞外間質(zhì)成分（包括FN、VN、FB、vWF）都含有RGD序列，它們在體內(nèi)的分布極為廣泛。含有RGD序列的人工合成肽可以抑制上述粘合素分子與配體的結(jié)合。

2.識別非RGD序列的粘合素分子　α2β1、α4β1、αxβ2、αⅡbβ3、α4β7可分別識別其配體分子中DGEA、EILDV、GPRP、KQAGDV、EILDV等短肽序列，其中KQAGDV具有與RGD類似的結(jié)構(gòu)。上述短肽序列可以與RGD序列在于同一個配體分子中，如FN分子中同時存在RGD和EILDN序列。

表2 -1 integrin家族及其相應(yīng)配體

分組成員α/β亞單位分子量（kDa）亞單位結(jié)構(gòu)分布配體結(jié)合位點(diǎn)VLA組（β1組）VLA-1210/130（CD49a/CD29）α1β1廣泛CA，LMVLA-2165/130（CD49b/CD29）α2β1廣泛CA，LMDGEAVLA-3135+25/130（CD49c/CD29)α3β1廣泛FN，LM，CARGD?VLA-4150/130(CD49d/CD29)α4β1白細(xì)胞MoFN，VCAM-1EILDVVLA-5（FNR）135+25/130(CD49e/CD29α5β1廣泛FNRGDVLA-6（LNR）120+30/130(CD49f/CD29α6β1廣泛LMα7β1α7β1LMα8β1α8β1？VNR-β1150/130(CD51/CD29αvβ1VN，F(xiàn)NRGD白細(xì)胞粘附受體組（β2組）LFA-1180/95(CD11a/CD18)αLβ2白細(xì)胞ICAM-1ICAM-2ICAM-3Mac-1165/95(CD11b/CD18)αMβ2吞噬細(xì)胞大顆粒細(xì)胞C3bi,FBX因子，ICAM-1P150，95150/95(CD11c/CD18αXβ2吞噬細(xì)胞大顆粒細(xì)胞FB，C3biGPRP血小板糖（β3組）gpⅡbⅢa120+24/105(CD41/CD61)αⅡbβ3血小板En,Mo,PMNFB，F(xiàn)N，vWFThr,RGDKQAGDVVNR-β3125+24/105(CD51/CD61)αvβ3廣泛VN,FB,vWE,ThrFN,CARGDβ4組α6β4120+30/105（CD49f/CD104)α6β4表皮細(xì)胞LMβ5組VNR-β5125+25/110(CD51/-)αvβ5廣泛VN,FNRGDβ6組αvβ6125+25/106(CD51/-)αvβ6FNRGDβ7組α4β7(LPAM-1)150/-(CD49d/-)α4β7αIELβ7FN,VCAM-1?EILDVβ8組αvβ8150/-(CD51/-)αvβ8?

注:FN(fibronectin,纖粘連蛋白）

LM(lamnin,層粘連蛋白）

Thr(thrombospondin,血栓海綿蛋白）

VLA（very alte appearingantigen,很晚出現(xiàn)的抗原）

CA(collagen,膠原蛋白）

VN(vitronectin,玻璃粘連蛋白）

FB（fibronogen,血纖維蛋白）

vWF(von Willebrand factor,von Willebrand 因子）

RGD：Arg-Gly-Asp(精-甘-天冬）

KQAGDV:Lys-Gln-Ala-Gsp-Val(賴-谷氨酰胺-丙-甘-天冬-纈）

DGEA:Asp-Gly-Glu-Ala(天冬-甘-谷-丙）

GPRP:Gly-Pro-Arg-Pro(甘-脯-精-脯）

EILDV:Glu-Ile-Leu-Asp-Val(谷-異亮-亮-天冬-纈）

ICAM-1:intercellular adhesion molecule-1,細(xì)胞間粘附分子-1

ICAM-2:intercellular adhesion molecule-2,細(xì)胞間粘附分子-2

ICAM-3:intercellular adhesion molecule-3,細(xì)胞間粘附分子-3

VCAM-1:vasccular cell adhesion molecule-1,血管細(xì)胞粘附分子-1

IEL:intraepithelial lymphocyte, 上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞

LPAM-1:leukocyte platelet adhesion molecule-1,白細(xì)胞血小板粘附分子-1

3.識別序列尚未明確的粘合素分子 包括α1β1、α6β1、α7β1、α8β1、αLβ2、αMβ2、α6β4、αIELβ7、αvβ8等。

（五）纖維粘連蛋白

integrin分子的配體包括多種細(xì)胞外基質(zhì)成份，其中纖粘連蛋白（fibronectin,FN)與β1、β3、β5、β6和β7等多組integrin分子受體結(jié)合，對細(xì)胞的生長、分化、活化、移動等過程具有重要的調(diào)節(jié)作用。

FN的分子量約為550kDa，由α、β兩條多肽鏈構(gòu)成，兩條鏈在羧基端以二硫鍵相連。α鏈和β鏈的氨基酸組成和結(jié)構(gòu)相似，α鏈略長。FN由成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等合成和分泌，通常以兩種形式存在：（1）血漿FN，以二聚體形式存在，含量可高達(dá)300μg/ml；（2）存在于結(jié)締組織有關(guān)的基底膜及多種細(xì)胞表面，為多聚體。兩種形式的FN結(jié)構(gòu)有所差異。不同種屬的FN具有高度同源性，分子中均含有三類同源重復(fù)序列，每類重復(fù)序列有其特定的肽鏈折疊方式。①Ⅰ型重復(fù)序列（type I repeat):由約45個氨基酸殘基構(gòu)成，分布于FN分子的氨基端和羧基端；②Ⅱ型重復(fù)序列（type Ⅱ repeat):由約60個氨基酸組成，插入氨基端Ⅰ型重復(fù)序列之間；③Ⅲ型重復(fù)序列（type Ⅲ repeat):由約90個氨基酸構(gòu)成，分布于肽鏈的中間部分（圖2-2）。

不同細(xì)胞來源的FN分子結(jié)構(gòu)亦略有差異，這是由于mRNA水平上不同的剪接方式造成的，表現(xiàn)為（1）分子中兩個特定位置上Ⅲ型重復(fù)序列的存在或缺如；（2）位于FN分子羧基端的可變片段，全長為120個氨基酸殘基；不同細(xì)胞來源的FN分子多肽鏈中具有此片段的全部或其中某一部分（圖2-2）。在人體內(nèi)其它分子中也可發(fā)現(xiàn)FN分子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型重復(fù)序列的同源序列，如凝血因子Ⅻ分子中有Ⅰ型同源重復(fù)序列，凝血酶原中有Ⅱ型同源重復(fù)序列，IL-6受體胞外部分含有Ⅲ型同源重復(fù)序列。

圖2-2 纖粘連蛋白分子結(jié)構(gòu)模式圖

纖維粘連蛋白分子可以結(jié)合多種分子，如膠原蛋白、肝素、血纖維蛋白及細(xì)胞表面受體，其中與細(xì)胞表面受體的結(jié)合主要是通過纖粘連蛋白分子中的RGD序列。