Beta defensin - Beta defensin

Beta defensin
1ijv.png
Identifikátory
SymbolDefensin_beta
PfamPF00711
InterProIPR001855
SCOP21 mld / Rozsah / SUPFAM
OPM nadčeleď54
OPM protein1ut3

Beta defensiny jsou rodina savců defensiny. Beta defensiny jsou antimikrobiální peptidy podílí se na odolnosti povrchů epitelu vůči mikrobiální kolonizaci.

Defensiny jsou 2-6 kDa, kationtové, mikrobicidní peptidy účinné proti mnoha gramnegativním a grampozitivním bakteriím, plísním a obaleným virům,[1] obsahující tři páry intramolekulárních disulfidových vazeb. Na základě své velikosti a struktury disulfidových vazeb jsou savčí defensiny klasifikovány do kategorií alfa, beta a theta. Každý dosud zkoumaný druh savců má beta-defensiny. U krav existuje v neutrofilech až 13 beta-defensinů. U jiných druhů jsou však beta-defensiny častěji produkovány epiteliálními buňkami lemujícími různé orgány (např. Epidermis, bronchiální strom a urogenitální trakt).

Lidské, králičí a morčací beta-defensiny, stejně jako lidský beta-defensin-2 (hBD2), indukují aktivaci a degranulaci mastocytů, což vede k uvolňování histaminu a prostaglandinu D2.[2]

Geny

β-defensiny kódují geny, které ovlivňují funkci vrozený imunitní systém.[3] Tyto geny jsou zodpovědné za produkci antimikrobiální peptidy nalezen v bílé krvinky jako makrofágy, granulocyty a NK-buňky, β-defensiny se také nacházejí v epitelové buňky.[4] Jednonukleotidové polymorfismy (SNP ) se nacházejí v genech kódujících β-defensiny.[5] Přítomnosti SNP jsou nižší v kódujících oblastech ve srovnání s nekódujícími oblastmi.[5] Výskyt SNP v kódující oblasti velmi pravděpodobně ovlivní odolnost proti infekcím prostřednictvím změn v proteinových sekvencích, které způsobí vznik různých biologických funkcí.[5]

Zahájení

Receptory jako např mýtné receptory (TLR) a receptory podobné kývnutí (NLR) aktivuje imunitní systém vazbou ligandy jako lipopolysacharidy a peptidoglykan.[6] Mýtné receptory jsou exprimovány ve střevních epiteliálních buňkách [7] nebo buňky prezentující antigen (APC) jako např dendritické buňky, B-lymfocyty a makrofágy.[6] Když jsou receptory aktivovány a kaskádová reakce proběhnou a látky jako cytokiny a antimikrobiální peptidy [8] bude vydán.[6]

Funkce

β-defensiny jsou kationtové, a proto mohou interagovat s membrána napadajících mikrobů, které jsou negativní kvůli lipopolysacharidy (LPS) a kyselina lipoteichoová (LTA) nalezen v buněčná membrána.[1] Peptidy mají vyšší afinitu k vazebnému místu ve srovnání s ionty Ca2 + a Mg2 +.[5] Peptidy si proto vymění místo s těmito ionty, což ovlivní stabilitu membrány.[5] Peptidy mají větší velikost ve srovnání s ionty, které způsobují změny ve struktuře membrány.[5] Kvůli změnám v elektrický potenciál, peptidy projdou přes membránu a agregují se do dimery.[9] Komplex pórů bude vytvořen v důsledku rozbití Vodíkové vazby mezi aminokyseliny na terminálním konci řetězců spojujících defensinové monomery.[9] Tvorba komplexu pórů způsobí membránu depolarizace a lýza buněk.[5]

Defensiny mají nejen schopnost posílit vrozený imunitní systém ale může také vylepšit adaptivní imunitní systém podle chemotaxe z monocyty, T-lymfocyty, dendritické buňky a žírné buňky na místo infekce.[5] Defensiny také zlepší kapacitu makrofágová fagocytóza.[5]

Ptačí β-defensiny

β-defensiny jsou klasifikovány ve třech třídách a ptačí β-defensiny tvoří jednu z těchto tříd.[3] Toto rozdělení je založeno na Zhangově klasifikaci a délce, homologie z peptidy a genová struktura jsou faktory ovlivňující klasifikaci.[9]

Ptačí β-defensiny jsou rozděleny na ptačí heterofily a neheterofily. Ptačí heterofily lze rozdělit do dvou podtříd, v závislosti na počtu přítomných homologních zbytků v genom.[9]

Ptačí heterofily postrádají ochranné oxidační mechanismy, jako např superoxid a myeloperoxidáza. Výroba neoxidačních mechanismů, jako je např lysozomy a kationtové peptidy, ještě důležitější.[9]

Vývoj

Pštrosi mají a genom obsahující gen kódující antimikrobiální peptid, Ostricacin-1. Přítomnost toho peptid naznačují, že geny kódující β-defensiny existují již dlouhou dobu.[9] Pštros a další druhy ptáků nadřádu běžci jsou příbuzní Palaeognathiformes, což je nejstarší řád ptáků žijících dnes.[10]

Geny pro β-defensiny se nacházejí v genomu pštrosů i savců.[9] Geny kódující β-defensiny mohly pocházet z genů, které existovaly před diverzifikací ptačí a savčí linie, ke které došlo před přibližně 150 miliony let.[11]

Skutečnost, že defensiny alfa a theta chybí u starších obratlovců, jako jsou ptáci a ryby, naznačuje, že defensiny se musely vyvinout ze stejného genu předků kódujících β-defensiny.[12]

Hoover a kol. (2001) prokázali, že původ defensinů byl molekuly podobné β-defensinům, které se dnes nacházejí, porovnáním aminokyseliny a struktury původu β-defensinů s β-defensiny z hmyzu a α-defensiny nalezenými u savců.[13] Β-defensiny nalezené v hmyzu byly ve skutečnosti více podobné původu defensinů ve srovnání s α-defensiny nalezenými u savců. Hmyzové linie existují už delší dobu ve srovnání s liniemi savců, což naznačuje, že předchůdce genů kódujících defensiny existuje již dlouhou dobu.[9]

Prvním objeveným beta-defensinem byl tracheální antimikrobiální peptid, který byl nalezen v dýchacích cestách skotu v roce 1991.[14] První lidský beta-defensin, HBD1, byl objeven v roce 1995,[2] následován HBD2 v roce 1997.[15]

Lidské proteiny obsahující tuto doménu

DEFB1; DEFB103A; DEFB105A; DEFB105B; DEFB106; DEFB108B; DEFB109; DEFB110; DEFB111;DEFB114; DEFB130; DEFB136; DEFB4; SPAG11A;

Viz také

Reference

  1. ^ A b White SH, Wimley WC, Selsted ME (srpen 1995). "Struktura, funkce a membránová integrace defensinů". Curr. Opin. Struct. Biol. 5 (4): 521–7. doi:10.1016 / 0959-440X (95) 80038-7. PMID  8528769.
  2. ^ A b Bensch KW, Raida M, Mägert HJ, Schulz-Knappe P, Forssmann WG (červenec 1995). „hBD-1: nový beta-defensin z lidské plazmy“. FEBS Lett. 368 (2): 331–5. doi:10.1016/0014-5793(95)00687-5. PMID  7628632.
  3. ^ A b Hellgren O, Sheldon BC (červenec 2011). „Protokol specifický pro místo pro devět různých vrozených imunitních genů (antimikrobiální peptidy: β-defensiny) napříč druhy pěvců odhaluje mezidruhové kódující variace a případ mezidruhových polymorfismů.“ Zdroje molekulární ekologie. 11 (4): 686–692. doi:10.1111 / j.1755-0998.2011.02995.x.
  4. ^ Ganz T (září 2003). "Defensiny: antimikrobiální peptidy s vrozenou imunitou". Nat. Rev. Immunol. 3 (9): 710–20. doi:10.1038 / nri1180. PMID  12949495.
  5. ^ A b C d E F G h i van Dijk A, Veldhuizen EJ, Haagsman HP (červenec 2008). „Ptačí defensiny“. Veterinář Immunol. Imunopathol. 124 (1–2): 1–18. doi:10.1016 / j.vetimm.2007.12.006. PMC  7112556. PMID  18313763.
  6. ^ A b C Mogensen TH (duben 2009). „Rozpoznávání patogenů a zánětlivá signalizace vrozené imunitní obrany“. Clin. Microbiol. Rev. 22 (2): 240–73, obsah. doi:10.1128 / CMR.00046-08. PMC  2668232. PMID  19366914.
  7. ^ Abreu MT (únor 2010). „Signalizace receptoru podobného mýtnému ve střevním epitelu: jak rozpoznávání bakterií formuje funkci střev“. Nat. Rev. Immunol. 10 (2): 131–44. doi:10.1038 / nri2707. PMID  20098461.
  8. ^ Vora P, Youdim A, Thomas LS, Fukata M, Tesfay SY, Lukasek K, Michelsen KS, Wada A, Hirayama T, Arditi M, Abreu MT (listopad 2004). „Exprese beta-defensinu-2 je regulována signalizací TLR ve střevních epiteliálních buňkách“. J. Immunol. 173 (9): 5398–405. doi:10,4049 / jimmunol. 173,9,5398. PMID  15494486.
  9. ^ A b C d E F G h Sugiarto H, Yu PL (říjen 2004). „Ptačí antimikrobiální peptidy: obranná role beta-defensinů“. Biochem. Biophys. Res. Commun. 323 (3): 721–7. doi:10.1016 / j.bbrc.2004.08.162. PMID  15381059.
  10. ^ Yu P-L, Choudhury SD, Ahrens K (leden 2001). "Čištění a charakterizace antimikrobiálního peptidu, ostricacinu". Biotechnologické dopisy. 23 (3): 207–210. doi:10.1023 / A: 1005623806445.
  11. ^ Hedges SB, Parker PH, Sibley CG, Kumar S (květen 1996). „Kontinentální rozpad a řadová diverzifikace ptáků a savců“. Příroda. 381 (6579): 226–9. doi:10.1038 / 381226a0. PMID  8622763.
  12. ^ Semple CA, Rolfe M, Dorin JR (2003). „Duplikace a selekce ve vývoji genů beta-defensinu primátů“. Genome Biol. 4 (5): R31. doi:10.1186 / gb-2003-4-5-r31. PMC  156587. PMID  12734011.
  13. ^ Hoover DM, Chertov O, Lubkowski J (říjen 2001). „Struktura lidského beta-defensinu-1: nové poznatky o strukturních vlastnostech beta-defensinu“. J. Biol. Chem. 276 (42): 39021–6. doi:10,1074 / jbc.M103830200. PMID  11486002.
  14. ^ Diamond, G .; Zasloff, M .; Eck, H .; Brasseur, M .; Maloy, W .; Bevins, C. (1991). „Tracheální antimikrobiální peptid, nový peptid bohatý na cysteiny ze savčí tracheální sliznice: Peptidová izolace a klonování cDNA“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88: 3952–3956. doi:10.1073 / pnas.88.9.3952. PMC  51571. PMID  2023943.
  15. ^ Harder J, Siebert R, Zhang Y, Matthiesen P, Christophers E, Schlegelberger B, Schröder JM (prosinec 1997). "Mapování genu kódujícího lidský beta-defensin-2 (DEFB2) na oblast chromozomu 8p22-p23.1". Genomika. 46 (3): 472–5. doi:10.1006 / geno.1997.5074. PMID  9441752.

Další čtení

  • Liu L, Zhao C, Heng HH, Ganz T (srpen 1997). „Lidský beta-defensin-1 a alfa-defensiny jsou kódovány sousedními geny: dvě rodiny peptidů s odlišnou disulfidovou topologií mají společný původ.“ Genomika. 43 (3): 316–20. doi:10.1006 / geno.1997.4801. PMID  9268634.