Povrchově aktivní protein B - Surfactant protein B

SFTPB
PDB 1dfw EBI.jpg
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasySFTPB, PSP-B, SFTB3, SFTP3, SMDP1, SP-B, povrchově aktivní protein B, povrchově aktivní protein B
Externí IDOMIM: 178640 MGI: 109516 HomoloGene: 456 Genové karty: SFTPB
Umístění genu (člověk)
Chromozom 2 (lidský)
Chr.Chromozom 2 (lidský)[1]
Chromozom 2 (lidský)
Genomické umístění pro SFTPB
Genomické umístění pro SFTPB
Kapela2p11.2Start85,657,314 bp[1]
Konec85,668,741 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE SFTPB 213936 x na fs.png

PBB GE SFTPB 214354 x na fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

6439

20388

Ensembl

ENSG00000168878

ENSMUSG00000056370

UniProt

P07988

P50405

RefSeq (mRNA)

NM_000542
NM_198843
NM_001367281

NM_001282071
NM_147779

RefSeq (protein)

NP_000533
NP_942140
NP_001354210

NP_001269000
NP_680088

Místo (UCSC)Chr 2: 85,66 - 85,67 Mbn / a
PubMed Vyhledávání[2][3]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

Povrchově aktivní protein B je základní protein asociovaný s lipidy, který se nachází v plicní povrchově aktivní látka. Bez toho by plíce by nebyl schopen nafouknout se po hlubokém vydechnutí.[4] Přeskupuje se lipid molekuly v tekutině lemující plíce, takže malé vzduchové vaky v plicích, tzv alveoly, lze snadněji nafouknout.[5]

Gen

SP-B je kódován pomocí SFTPB, svobodný, 11425 nukleotid dlouho gen na chromozom 2.[6] Mutace v tomto genu jsou základem pro několik výše uvedených plicních stavů. Oba mutace posunu snímků a několik jednonukleotidové polymorfismy Bylo zjištěno, že (SNP) korelují s různými plicními stavy. Kattan et al. Identifikovali mutaci posunu snímku zodpovědnou za vrozenou alveolární proteinózu (CAP).[7] Mnoho SNP bylo identifikováno ve vztahu k plicním podmínkám. Byly korelovány s těžkou chřipkou, syndromem respirační tísně novorozenců, nutností mechanické ventilace a dalšími.[8]

Protein

Povrchově aktivní protein B (SP-B) je malý protein o hmotnosti přibližně 8 kDa.[9] Proteiny se skládají z tzv. stavebních bloků aminokyseliny a SP-B se skládá ze 79 z nich (Valine, alanin, fenylalanin, leucin, isoleucin, a tryptofan se nacházejí v nejvyšších úrovních). Devět z nich nese s sebou kladný náboj a dva nesou záporný náboj, takže protein má čistý (celkový) náboj +7.[4] V těle se dvě molekuly SP-B drží pohromadě a tvoří to, co se nazývá a homodimer.[10] Ty se nacházejí zabudované do membrán a dalších lipidových struktur, SP-B je vysoce hydrofobní, zabraňte kontaktu s vodou.

SP-B je zralá forma velkého prekurzorového proteinu zvaného proSP-B. Syntetizováno v endoplazmatické retikulum z pneumocyty typu II, proSP-B váží přibližně 40 kDa a je snížen na velikost zralého SP-B v Golgiho aparát prostřednictvím procesu zvaného posttranslační modifikace.[4] ProSP-B je také vytvořen v jiném typu plicní buňky zvané Club buňka, ale tyto buňky nejsou schopné editovat proSP-B na SP-B.[10]

SP-B je a podobné saposinu protein, což je skupina příbuzných proteinů, o nichž je známo, že se vážou na membrány se zápornými náboji a usnadňují buď fúzi nebo lýza (rozbití) membrány. Více dobře známé proteiny v této rodině zahrnují saposin-C, NK-lysin a amébopór.[5]

Funkce

SP-B hraje zásadní roli ve fungování zdravých plic a jeho absence nevyhnutelně vede k plicním stavům, z nichž nejčastější je syndrom akutní respirační tísně (ARDS). Z tohoto důvodu byla funkce SP-B dobře prozkoumána a bylo zjištěno, že existuje ve třech částech. Kromě těchto tří funkcí stojí za zmínku, že se také předpokládá, že SP-B má nějakou protizánětlivou funkci, i když není dobře definována.[11]

Nepřímé snížení povrchového napětí

The povrchové napětí na hranici mezi tekutinovou výstelkou a inhalovaným plynem (rozhraní plyn / tekutina) v alveolách určuje pohyb alveolů jako celku. Podle Lapaceova zákona vysoké povrchové napětí v rozhraní plyn / tekutina alveol brání alveolům v nafouknutí, což způsobuje kolaps plic.[12] lipidové uspořádání v tekuté výstelce alveol je primárním určujícím faktorem tohoto povrchového napětí, protože lipidy tvoří tenký film (jednovrstvá ) na povrchu kapalinové výstelky na rozhraní plyn / kapalina. Různé lipidy umožňují různé rozsahy pohybu a lze je různě zhutnit.[Citace je zapotřebí ]

SP-B v tom hraje roli tím, že vybere určité lipidy a vloží je do rozhraní plyn / kapalina. Ukázalo se, že lipid je na tomto povrchu nejpotřebnější (Dipalmitoylfosfatidylcholin ) se snadno nepřechází na rozhraní plyn / kapalina, ale SP-B pomáhá tento proces usnadnit a urychlit.[13]

SP-B také nepřímo snižuje povrchové napětí uspořádáním lipidů pod povrchem rozhraní plyn / kapalina ve strukturách nazývaných tubulární myelin.[4] SP-B efektivně stříhá a lepí kousky lipidové dvojvrstvy k vytvoření trojrozměrné struktury tubulárního myelinu. Tato struktura je podporou a zdrojem lipidů pro rozhraní plyn / kapalina, kde povrchové napětí je kritickým faktorem funkce plic.

Přímé snížení povrchového napětí

Kromě uspořádání lipidů způsobem, který snižuje povrchové napětí, SP-B ve skutečnosti přímo zasahuje do atraktivních sil mezi molekulami vody.[11] Toto narušení soudržnosti vody dále minimalizuje povrchové napětí na rozhraní plyn / kapalina.

Tvorba lamelárních těles

Lamelární těla jsou skupiny lipidů a bílkovin, které jsou strukturně podobné tubulárním myelinům, ale nacházejí se uvnitř místo vně pneumocyty typu II. Podobně jako jeho funkce při organizaci tubulárního myelinu uspořádává SP-B lipidy do struktury lamelového těla.[5] V zásadě hraje SP-B roli v organogeneze (formování struktury) lamelárních těles. Lamelová tělesa se poté vylučují do tekutiny lemující vnitřek alveol a stávají se tubulárním myelinem. Tato role je pro výrobu zásadní plicní povrchově aktivní látka (viz. níže)

SP-B Nedostatky a problémy

Syndrom akutní dechové tísně, infekce respiračním syncyciálním virem, familiární onemocnění plic a infekce pneumocystis jsou příklady nedostatků a problémů s SP-B, které souvisejí s plicními problémy.[14]

Protože tolik problémů s plicemi souvisí s problémy kolem SP-B, byly prozkoumány, vytvořeny a vyrobeny syntetické náhrady. Bylo prokázáno, že má 21 aminokyselin peptidy s kladným nábojem a přerušovanými hydrofobními oblastmi napodobujícími SP-B může minimalizovat povrchové napětí na rozhraní plyn / kapalina a pro záchranu životů byly použity náhrady povrchově aktivních látek u pacientů s nedostatkem povrchově aktivních látek.[15][16]

Jakmile došlo k plicní nouzi, ukázalo se, že SP-B je účinný jako a biomarker v krevním řečišti.[9] Vyšší hladiny SP-B naznačují určitý druh plicní tísně a mohou dokonce naznačovat, zda je pacient v současné době kuřák.[17] To může být v budoucnu užitečné předvídat ateroskleróza, tuhnutí cévní tkáně, které má negativní účinky na srdce.

Kontext v povrchově aktivní látce

SP-B je kritický protein pro funkci plic a nachází se v kontextu plicní povrchově aktivní látka. Porozumění povrchově aktivní látce je důležité pro získání úplného porozumění SP-B. Povrchově aktivní látka je směs lipidů a proteinů, která obaluje vnitřek alveolů a je nezbytná pro život díky své klíčové roli v prevenci alveolárního kolapsu při nízkých objemech plic.[18][6] V nepřítomnosti povrchově aktivní látky povrchové napětí na rozhraní plyn / kapalina brání inhalaci při standardní tlak, ale povrchově aktivní látka minimalizuje povrchové napětí na hodnoty blízké nule a umožňuje normální dýchání.[19] Je také známo, že hraje roli v imunitní odpovědi a kontrole zánětu.

Nedostatek povrchově aktivní látky je častou příčinou onemocnění dýchacích cest. Syndrom respirační tísně (RDS) je zvláště dobře známý případ nedostatku povrchově aktivní látky, protože má vysokou hladinu úmrtnost mezi předčasně děti, řada dalších podmínek souvisí s hladinami povrchově aktivní látky a jejím složením.[20]

Povrchově aktivní látka je složena převážně z lipidů (90% hmotnostních) a bílkoviny tvoří pouze zbývajících 10%. Následující dvě části se budou věnovat lipidové a proteinové složce.

Povrchově aktivní lipidy

Lipidy jsou široká kategorie středně velkých molekul, které jsou hydrofobní nebo amfipatický. V povrchově aktivní látce jsou relevantní dvě podkategorie lipidů: fosfolipidy a steroly. Steroly jsou zastoupeny cholesterolem, který hraje důležitou roli v celkové struktuře a pohybu lipidů jako celku, ale je výrazně převyšován fosfolipidy v povrchově aktivní látce.

DPPC (dipalmitoylfosfatidylcholin ), jak je uvedeno výše, je lipid s velmi užitečnými stabilizačními a zhutňovacími vlastnostmi. SP-B pracuje primárně s tímto lipidem a přesouvá jej na rozhraní plyn / kapalina, kde minimalizuje povrchové napětí.[5] DPPC je v zásadě tak důležitý pro funkci plic, protože se může zmenšit nebo roztáhnout, aby se vešel do potřebného prostoru, a neustále se zmenšující a rozšiřující se plíce vyžadují takové komponenty.

Mezi další lipidy, které se běžně vyskytují v povrchově aktivní látce, patří fosfatidylglycerol (PG), fosfatidylinositol (PI), fosfatidylethanolamin (PE) a fosfatidylserin (PS).

Povrchově aktivní proteiny

SP-B je jedním ze čtyř proteinů běžně se vyskytujících v povrchově aktivní látce, další tři jsou povrchově aktivní protein A (LÁZNĚ), povrchově aktivní protein C. (SP-C) a povrchově aktivní protein D (SP-D).[6] Tyto čtyři jsou ve funkcích povrchově aktivní látky vysoce propojeny. Například, i když mechanismus ještě není pochopen, SP-B funguje v posttranslační modifikace SP-C a zralý SP-C se nevytvoří bez SP-B.[4]

SP-C pomáhá při funkcích SP-B a je velmi podobný SP-B tří dalších povrchově aktivních proteinů. Je menší, má pouze 35 aminokyselin a nachází se v lipidových strukturách podobně jako SP-B.[4]

SP-A a SP-D, známé společně jako collectins, jsou více odlišné od SP-B než SP-C. Jsou hydrofilní, takže se nacházejí v roztoku a fungují v imunitní odpovědi místo lipidového uspořádání a snížení povrchového napětí.[19][18] SP-A je ve skutečnosti název pro dva velmi podobné proteiny, SP-A1 a SP-A2.

Spolu s SP-A, B, C a D se proteiny krevní plazmy nacházejí ve velmi malém množství také v povrchově aktivní látce.[Citace je zapotřebí ]

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000168878 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  3. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ A b C d E F Wert SE, Whitsett JA, Nogee LM (2009). „Genetické poruchy dysfunkce povrchově aktivní látky“. Dětská a vývojová patologie. 12 (4): 253–74. doi:10.2350/09-01-0586.1. PMC  2987676. PMID  19220077.
  5. ^ A b C d Hawgood S, Derrick M, Poulain F (listopad 1998). "Struktura a vlastnosti povrchově aktivního proteinu B". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molekulární základ choroby. 1408 (2–3): 150–60. doi:10.1016 / S0925-4439 (98) 00064-7. PMID  9813296.
  6. ^ A b C EntrezGene 6439
  7. ^ Kattan AK, Bulagannawar PS, Malik IH (říjen 2004). "Vrozená alveolární proteinóza". Saudi Medical Journal. 25 (10): 1474–7. PMID  15494826.
  8. ^ KK, Zhou J, Song YQ, Hung IF, Ip WC, Cheng ZS, Chan AS, Kao RY, Wu AK, Chau S, Luk WK, Ip MS, Chan KH, Yuen KY (červen 2014). „Polymorfismus genu pro povrchově aktivní protein B je spojen s těžkou chřipkou“. Hruď. 145 (6): 1237–43. doi:10,1378 / hrudník. 13-1651. PMID  24337193.
  9. ^ A b Agostoni P, Banfi C, Magrì D, Vignati C, Doria E, Salvioni E, Moliterni P, Marenzi G, Tremoli E, Sisillo E (září 2011). "Kinetika plazmatických SPB a RAGE během mechanické ventilace u pacientů podstupujících velkou cévní operaci". Fyziologie dýchání a neurobiologie. 178 (2): 256–60. doi:10.1016 / j.resp.2011.06.019. PMID  21736957. S2CID  30847636.
  10. ^ A b Simonato M, Baritussio A, Ori C, Vedovelli L, Rossi S, Dalla Massara L, Rizzi S, Carnielli VP, Cogo PE (2011). „Disaturated-fosfatidylcholin a surfaktant protein-B fluktuace u akutního poškození plic u lidí a u kontrolních pacientů“. Respirační výzkum. 12: 36. doi:10.1186/1465-9921-12-36. PMC  3072954. PMID  21429235.
  11. ^ A b Weaver TE, Conkright JJ (2001). "Funkce povrchově aktivních proteinů B a C". Roční přehled fyziologie. 63: 555–78. doi:10,1146 / annurev.fyziol.63.1.555. PMID  11181967.
  12. ^ Li JK (únor 1986). "Srovnávací srdeční mechanika: Laplaceův zákon". Journal of Theoretical Biology. 118 (3): 339–43. doi:10.1016 / S0022-5193 (86) 80064-9. PMID  3713216.
  13. ^ Schicht M, Knipping S, Hirt R, Beileke S, Sel S, Paulsen F, Bräuer L (leden 2013). "Detekce povrchově aktivních proteinů A, B, C a D v lidské nosní sliznici a jejich regulace při chronické rhinosinusitidě s polypy". American Journal of Rhinology & Allergy. 27 (1): 24–9. doi:10.2500 / ajra.2013.27.3838. PMID  23406594. S2CID  34564655.
  14. ^ Sarker M, Rose J, McDonald M, Morrow MR, Booth V (leden 2011). „Modifikace struktury povrchově aktivního proteinu B a lipidových interakcí za podmínek dechové tísně: důsledky oxidace tryptofanu“. Biochemie. 50 (1): 25–36. doi:10.1021 / bi101426s. PMID  21128671.
  15. ^ Cochrane CG, Revak SD (říjen 1991). „Plicní surfaktantový protein B (SP-B): vztahy mezi strukturou a funkcí“. Věda. 254 (5031): 566–8. Bibcode:1991Sci ... 254..566C. doi:10.1126 / science.1948032. PMID  1948032.
  16. ^ Saleem M, Meyer MC, Breitenstein D, Galla HJ (únor 2008). „Povrchově aktivní peptid KL4 v lipidových monovrstvách: fázové chování, topografie a chemická distribuce“. The Journal of Biological Chemistry. 283 (8): 5195–207. doi:10,1074 / jbc.M705944200. PMID  18093983.
  17. ^ Nguyen AB, Rohatgi A, Garcia CK, Ayers CR, Das SR, Lakoski SG, Berry JD, Khera A, McGuire DK, de Lemos JA (září 2011). „Interakce mezi kouřením, plicním povrchově aktivním proteinem B a aterosklerózou u běžné populace: Dallas Heart Study“. Arterioskleróza, trombóza a vaskulární biologie. 31 (9): 2136–43. doi:10.1161 / ATVBAHA.111.228692. PMC  3177606. PMID  21817103.
  18. ^ A b Silveyra P, Floros J (prosinec 2013). "Genetická složitost proteinů spojených s lidskou povrchově aktivní látkou SP-A1 a SP-A2". Gen. 531 (2): 126–32. doi:10.1016 / j.gene.2012.09.111. PMC  3570704. PMID  23069847.
  19. ^ A b Silveyra P, Floros J (2012). „Genetické variantní asociace lidských SP-A a SP-D s akutním a chronickým poškozením plic“. Frontiers in Bioscience. 17: 407–29. doi:10.2741/3935. PMC  3635489. PMID  22201752.
  20. ^ Lyra PP, Diniz EM, Abe-Sandes K, Angelo AL, Machado TM, Cardeal M (leden 2011). „Polymorfismus genu pro povrchově aktivní protein B u předčasně narozených dětí se syndromem dechové tísně“. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 44 (1): 66–72. doi:10,1590 / s0100-879x2010007500147. PMID  21180884.

externí odkazy