《細(xì)胞和分子免疫學(xué)》 （四）趨化因子受體

1988年IL-8基因克隆成功以來，已形成了稱之為趨化因子（chemokine）的一個(gè)家族。到目前為止，趨化因子家族的成員至少有19個(gè)。部分趨化因子的受體已基本搞清，它們都性屬于G蛋白偶聯(lián)受體（GTP-binding protein coupled receptor）,由于此類受體有7個(gè)穿膜區(qū)，又稱7個(gè)穿膜區(qū)受體超家族（sevenpredicated transmembrane domain receptor superfamily,STR superfamily）。G蛋白偶聯(lián)受體（或STR）包括的范圍很廣，除了趨化因子受體外，如某些氨基酸、乙酰膽鹼、單胺受體，經(jīng)典的趨化劑（C5a、fMLP、PAF）受體等都屬于G蛋白偶聯(lián)受體/STR。

圖7-6

注：TNF-RⅠ和TNF-RⅡ胞膜外均有4個(gè)結(jié)構(gòu)域，N端第一個(gè)區(qū)域均有6個(gè)Cys，TMF-RⅠ其它3個(gè)區(qū)域均含6個(gè)Cys，TNF-RⅡ第二個(gè)區(qū)域含6個(gè)Cys，第3、4區(qū)域各含4個(gè)Cys。

1.趨化因子受體的種類和結(jié)構(gòu)

（1）趨化因子受體的種類：已發(fā)現(xiàn)的趨化因子受體種類有IL-8RA、IL-8RB、MIP-1α/RANTEsR、NCP-1R和細(xì)胞趨化因子受體（red bloodcell chemokine receptor,RBCCKR）。有人將能與IL-8結(jié)合的IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR（Duffy抗原）歸為IL-8受體家族。趨化因子受體的種類和分布見表4-17。

表4-17 趨化因子受體的種類和分布

趨化因子受體種類受體基因（a）、（c）染色體定位受體長(zhǎng)度 （氨基酸）受體分布（b）相應(yīng)配體IL-8RA2q34-q35350中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、T細(xì)胞、黑素瘤細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞IL-8IL-8RB2q34-q35355中性粒細(xì)胞、髓樣細(xì)胞前體、成纖維細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞IL-8GROαGROβGROγNAP-2MCP-1R3q21355單核細(xì)胞、T細(xì)胞、髓樣細(xì)胞前體細(xì)胞、B細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞單核細(xì)胞、髓樣細(xì)胞前體、嗜堿性粒細(xì)胞MIP-1αRANTESMCP-1RBCCKR1q21-q25339紅細(xì)胞、腎臟 大腦IL-8GROαNAP-2MCP-1RANTES

注 ：（a）趨化因子受體有功能基因目前已克隆成功4種。MCP-1R cDNA最近已分離成功，但尚未見有基因染色體定位的報(bào)道。

（b）受體分布主要根據(jù)功能試驗(yàn)和/或配體結(jié)合試驗(yàn)。

（c）α亞族中γIP-10、NAP-4、PE-4和ENA-78以及β亞族中CPP-2、MCP-3、MIP-1β和I-309相應(yīng)受體尚未鑒定出。

（2）趨化因子受體的結(jié)構(gòu)：所有趨化因子受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受體/STR，N端在胞膜外，C端位于胞漿內(nèi)。7個(gè)穿膜區(qū)（transmembranedomain,TMD）為α螺旋，在TMDⅡ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ由α螺旋內(nèi)保守的肺腑氨酸所扭結(jié)（kinked）,胞膜外和胞漿內(nèi)各有由親水氨基酸所組成的三個(gè)一不，分別簡(jiǎn)稱為e1～e3(e:extracellular connecting loops)和il～i3（i:intracellular connecting loops）。e1和e2之間由兩個(gè)保守的Cys形成一個(gè)二硫鍵，有些受體在胞外N端和e3之間也形成二硫鍵，如IL-8Ra30Cys與277ys形成二硫鍵。在STR超家族中，趨化因子受體以及經(jīng)典的趨化劑受體具有以下特點(diǎn)：（1）其長(zhǎng)度在STR超家族中最短，約為350氨基酸，其主要原因是N端、C端較短，i3環(huán)只含16～22個(gè)氨基酸；（2）在氨基酸水平上同源性大于20%;（3）i3富含堿性氨基酸，帶正電；（4）N端仿酸，帶負(fù)是電；（5）胞漿區(qū)含有多個(gè)絲氨酸和蘇氨酸，可能是磷酸化位點(diǎn)；（6）mRNAs多表達(dá)于白細(xì)胞。

圖4-7 趨化因子受體結(jié)構(gòu)模式圖

2.IL-8受體家族IL-8R家族是趨化因子受體中能與IL-8結(jié)合的不同受體的總稱，包括IL-8RA、IL-8RB和RBCCKR。

（1）IL-8RA：IL-8RA cDNA1991年基因克隆成功，是Holmes等從中性粒細(xì)胞cDNA表達(dá)文庫(kù)中分離得到，人IL-8RA基因定位于染色體2q35，與IL-8RB基因密切連鎖和高度同源，可能是從同一祖先基因經(jīng)復(fù)制而來。從cDNA推算出IL-8RA由350氨基酸組成，有5個(gè)N連接的糖基化位點(diǎn)。裸肽分子量為40kDa，糖基化后55～69kDa，在氨基酸水平上與IL-8RB的同源性為77%。IL-8RA只與配體IL-8（堿性，PI8.0～8.5）結(jié)合，這與IL-8RA的結(jié)構(gòu)有關(guān)，IL-8Ra N端酸性氨基酸是與IL-8結(jié)合的位置，N端Asp11和e3中Gly275和Arg280對(duì)于與配體結(jié)合至關(guān)重要，由于Cys30與Cys277之間形成二硫鍵，Asp11、Glu275和Arg 280在空間置上十 分接近，共同參與同配體的結(jié)合。IL-8RA基因表達(dá)的細(xì)胞種類較為廣泛，如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、PGA活化的T細(xì)胞、單核細(xì)胞樣細(xì)胞系、黑素瘤細(xì)胞、滑液成纖維細(xì)胞、HL60細(xì)胞和前髓樣細(xì)胞系THP-1等。

（2）IL-8RB：IL-8RB cDNA是首先從HL60細(xì)胞中克隆成功，推斷的氨基酸殘基數(shù)為335，有一個(gè)潛在的N連接糖基化位點(diǎn)。IL-8RB可與CXC亞族中IL-8、GROα、GROβ、GROγ和NAP-2結(jié)合。人IL-8RB主要表達(dá)于髓樣細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞、HL60、THP-1和AML193細(xì)胞。

（3）RBCCKR：這種受體結(jié)合配體的特異性較寬，又稱multi-specificreceptor,可結(jié)合CXC亞族中的IL-8、NAP-2、GROα和CC亞族中的MCP-1和RANTES。人RBCCKRcDNA1993年克隆成功，基因定位于1q21-q25，成熟受體分子由338個(gè)氨基酸組成，分子量為39kDa，與IL-8RB和MIP-1α/RANTESR分別有27%和23%同源性。胞膜外區(qū)為66個(gè)氨基酸，含有2個(gè)潛在的N連接糖基化點(diǎn)，酸性。C端胞漿區(qū)長(zhǎng)24個(gè)氨基酸殘基，RBC-CKR似乎不G蛋白調(diào)節(jié)，可能是一種G蛋白的非偶聯(lián)受體。最近研究表明，RBCCKR是人紅細(xì)胞Duffy抗原（gpD），也是微小間日瘧原蟲（Plasmodium vivax）受體。Duffy血型陰性個(gè)體盡管存在著該血型的原因，但不表達(dá)Duffy抗原/RBCCKR。RBCCKR作為一種清除受體（clearance receptor)清除血液中趨化因子。這種受體與配體結(jié)合的親和力Kd為5nM，正常血清中IL-8水平在pM水平。在成人呼吸窘迫綜合征（ARDS）、膿毒癥時(shí)，血清IL-8水平可升高至8nM，過高水平的IL-8結(jié)合到RBCCKR而得以清除。IL-8等趨化因子結(jié)合到紅細(xì)胞上后即失去了對(duì)靶細(xì)胞作用。紅細(xì)胞的這種清除作用的意義還在于維持一個(gè)合適的趨化因子濃度，保證中性粒細(xì)胞等敏感地從血液中向趨化因子濃度高的炎癥部位動(dòng)。RBCCKR除表達(dá)在紅細(xì)胞上外，還表達(dá)在腎臟、大腦，基因表在這還見于脾、肺和胸腺等。

表4-18 IL-8R家族三個(gè)成員的特性比較

IL-8RAIL-IRBRBCCKR分子量（kDa）606039糖基化有有有G蛋白連接有有可能無信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中Ca2+有有受體特異性IL-8特異性CXC亞族中幾種配體共同更寬，結(jié)合CXC和CC亞族中多種配體（微小間日瘧受體）配體結(jié)合親和力IL-8（lnM）IL-8(lnM)IL-8、NAP-2、RANTES、MCP-1（5nM）NAP-2(450nM)NAP-2(1～2nM)

3.受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) IL-8RA和IL-8RB中緊接第三個(gè)穿膜區(qū)（TMDⅢ）的第二個(gè)胞內(nèi)環(huán)（i2）有一段高度保守的DRYLAIVHA序列，與受體信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)，其中DRY對(duì)于受體有效地偶聯(lián)G蛋白是必要的，如用突變方法改變此序列，雖然不影響受體與配體的結(jié)合，但幾乎完全喪失了配體刺激的生物學(xué)活性。IL-8R與配體結(jié)合后使與受體結(jié)合的異源三體G蛋白分解為α亞單位和βγ亞單位，α亞單位活化磷脂酶C（phospholipase C,PLC），導(dǎo)致胞漿內(nèi)三磷酸肌醇（IP3）和二?；视停―AG）增加，分別誘導(dǎo)胞漿內(nèi)Ca庫(kù)釋放Ca2+和PKC的活化。

此外，IL-8RA和IL-8RB C端絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化可能與信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

4.趨化因子受體與病毒最近發(fā)現(xiàn)某些感染人或靈長(zhǎng)類病毒的開放讀框產(chǎn)物與某些趨化因子受體有較高的同源性，這可能與病毒的致病以及病毒所具有的某些生物學(xué)特性有關(guān)。

（1）人巨細(xì)胞病毒（human cytomegalovirus,HCMV）:是一種可感染人上皮細(xì)胞、髓樣和淋巴樣細(xì)胞的β皰疹病毒（βHerpesvirus)。HCMV3個(gè)開放讀框US27、US28和UL33所推斷的氨基酸序列在分子結(jié)構(gòu)上均可模擬STR，其中US28產(chǎn)物與人MIP-1α/RANTEsR約有30%同源性，與該受體N端的同源性高達(dá)56%。US28產(chǎn)物可與趨化因子β亞族中MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和RANTES相結(jié)合，但不能結(jié)合α亞族中的趨化因子。

（2）Saimiri皰疹病毒（Herpesvirus saimiri,HVS）:是一種感染靈長(zhǎng)類動(dòng)物嗜T細(xì)胞的γ皰疹病毒（γHerpesvirus)。HVS開放讀框ECRF3產(chǎn)物與IL-8R有近30%的同源性，與IL-8Rb N端的同源性為44%。ECRF3產(chǎn)物與IL-8、GROα和NAP-2均可發(fā)生一定程度的結(jié)合。

HCMV-US28和HVS-ECRF3探針不能與人基因組DNA雜交，提示皰疹病毒不僅從宿主體內(nèi)獲得了趨化因子受體基因拷貝，而且進(jìn)行了修飾。類似的現(xiàn)象見于嗜人B淋巴細(xì)胞的γ皰疹病毒-EB病毒(EBV),EBV開放讀框BCRF1是從宿主體內(nèi)獲得的IL-10基因,BCRF1產(chǎn)物又稱為病毒IL-10(vIL-10),可模擬哺乳動(dòng)物IL-10的抗炎癥和抗增殖效應(yīng)。