Хемокины

Хемоки́ны (англ. chemokines от chemotactic cytokine) — большое семейство структурно-гомологичных цитокинов, которые стимулируют передвижение лейкоцитов и регулируют их миграцию из крови в ткани. У человека имеется около 50 хемокинов, которые представляют собой полипептиды массой от 8 до 10 кДа, содержащие две дисульфидные связи[1]. Выделяют четыре основных группы хемокинов: CXC, CC, CX3C и C. Действие всех хемокинов опосредовано взаимодействием с особыми рецепторами хемокинов, которые представляют собой связанные с G-белками трансмембранные рецепторы. Хемокиновые рецепторы встречаются только на поверхности клеток-мишеней, которыми выступают различные лимфоциты[2].

Структура интерлейкина-8, хемокина подсемейства CXC

Структура
Хемокины образуют характерную структуру «греческий ключ», стабилизированную дисульфидными связями между консервативными остатками цистеина

Для хемокинов характерен ряд структурных особенностей. Все представители этого семейства представляют собой относительно маленькие полипептиды массой от 8 до 10 кДа. Они идентичны друг другу примерно на 20—50 % по аминокислотным последовательностями и гомологичны друг другу. Общим для хемокинов является наличие нескольких консервативных аминокислотных остатков, которые играют ключевую роль в поддержании их пространственной структуры. Это, прежде всего, четыре остатка цистеина, которые образуют друг с другом дисульфидные связи, так что молекула хемокина приобретает характерную структуру, известную как «греческий ключ». Внутримолекулярные дисульфидные связи, как правило, образуются между первым и третьим, а также вторым и четвёртым остатками цистеина (номера даны по тому, в каком порядке они встречаются по ходу полипептидной цепи от N-конца к C-концу). Как правило, хемокины первоначально синтезируются в виде пропептидов (пептидов-предшественников), начинающихся с сигнального пептида длиной около 20 аминокислотных остатков (а. о.). При выделении хемокинов из клетки сигнальный пептид удаляется, и хемокин становится зрелой функциональной молекулой. В молекуле хемокина первые два остатка цистеина, образующие внутримолекулярные дисульфидные связи, располагаются недалеко от N-конца близко друг к другу, третий остаток цистеина находится в центральной части полипептидной цепочки, а четвёртый — вблизи C-конца (у хемокинов семейства C на N-конце присутствует только один остаток цистеина). После двух первых остатков цистеина в молекуле хемокина находится петля, состоящая из приблизительно 10 а. о. и известная как N-петля. После неё идёт спираль типа 310 из одного витка, три β-листа и концевая α-спираль. Эти спирали и листы соединяются петлевидными участками, известными как 30s-, 40s- и 50s-петли. Третий и четвёртый остатки цистеина располагаются в петлях 30s и 50s соответственно[3].

Функции

По выполняемым функциям хемокины подразделяют на две группы[4]:

  • Гомеостатические, или базальные, хемокины постоянно вырабатываются некоторыми тканями и необходимы для базальной миграции лейкоцитов. К числу гомеостатических хемокинов относятся CCL14, CCL19, CCL20, CCL21, CCL25, CCL27, CXCL12 и CXCL13. Впрочем, некоторые гомеостатические хемокины могут работать и как воспалительные, например, CCL20[4].
  • Воспалительные хемокины выделяются при патологических состояниях под действием провоспалительных стимулов, таких как интерлейкин IL-1, фактор некроза опухоли α (TNF-α), липополисахариды и вирусы. Воспалительные хемокины активно участвуют в воспалительном ответе, привлекая иммунные клетки к очагу воспаления. Примером воспалительных хемокинов могут служить CXCL8, CCL2, CCL3, CCL4, CCL5, CCL11 и CXCL10[5].

Главная функция хемокинов заключается в управлении миграцией лейкоцитов (хоумингом) в нужные ткани. Гомеостатические хемокины образуются в тимусе и лимфоидных тканях. Наиболее хорошо гомеостатическую функцию хоуминга иллюстрируют хемокины CCL19 и CCL21, которые экспрессируются в лимфатических узлах и лимфатическими эндотелиальными клетками, а их рецептор — CCR7 — экспрессируется клетками органа, в который нужно направить лейкоциты. С их помощью в ходе адаптивного иммунного ответа антигенпрезентирующие клетки привлекаются в лимфоузлы. Другой рецептор гомеостатических хемокинов, CCR9, направляет лейкоциты к кишечнику, CCR10 — к коже, а CXCR5 способствует миграции B-лимфоцитов в лимфоузлы. Гомеостатический хемокин CXCL12, также известный как SDF-1, постоянно продуцируется костным мозгом и способствует пролиферации предшественников B-лимфоцитов в нём[6][7].

Воспалительные хемокины образуются в больших количествах в ходе инфекции или при повреждении тканей и обеспечивают миграцию воспалительных лейкоцитов в поражённую область. Типичным примером воспалительного хемокина может служить CXCL8, который функционирует как хемоаттрактант для нейтрофилов[7].

Хемокины, образуемые клетками определённой ткани, связываются с молекулами гепарансульфата на эндотелиальных клетках, выстилающих посткапиллярные венулы. Благодаря этому хемокины могут быть встречены лейкоцитами, которые связаны с эндотелиальными клетками посредством молекул адгезии. Благодаря связи с эндотелием достигается высокая локальная концентрация хемокинов, вследствие чего они получают возможность связаться с рецепторами хемокинов на лейкоцитах. Связывание хемокинов с рецепторами на поверхности лейкоцитов усиливает их адгезию к эндотелиальным клеткам, что необходимо для дальнейшего выхода лейкоцита из сосуда во внешнюю ткань. Кроме того, хемокины, продуцируемые внесосудистыми тканями, образуют градиент концентрации, по которому лейкоциты движутся по ткани к очагу воспаления (этот процесс называют хемокинезом)[8].

Хемокины играют важную роль в развитии лимфоидных органов. Именно при помощи хемокинов B- и T-лимфоциты занимают строго определённые зоны в пределах лимфатического узла[9].

Рецепторы

Рецепторы хемокинов относятся к числу рецепторов группы GPCR. Рецепторы этой группы активируют клеточный ответ посредством взаимодействия с тримерными G-белками. G-белки, в свою очередь, стимулируют перестройки цитоскелета, полимеризацию актиновых и миозиновых филаментов, что в итоге увеличивает подвижность клетки. Кроме того, при связывании хемокинов с рецепторами меняется конформация поверхностных интегринов клетки и увеличивается сродство интегринов к их лигандам. Лейкоциты разных типов экспрессируют разные комбинации хемокиновых рецепторов, что обусловливает различные пути миграции лейкоцитов. Рецепторы хемокинов экспрессируются во всех лейкоцитах, однако наибольшее их количество и разнообразие присуще T-лимфоцитам. Некоторые рецепторы хемокинов, такие как CCR5 и CXCR4, служат корецепторами для вируса иммунодефицита человека[1].

Классификация
Группы хемокинов

На основании количества и расположения N-концевых остатков цистеина хемокины подразделяют на четыре семейства, причём хемокины разных семейств кодируются разными кластерами генов. Два самых крупных семейства — это CC (или β) хемокины, у которых два первых остатка цистеина располагаются непосредственно рядом друг с другом, и CXC (или α) хемокины, у которых они разделены одним аминокислотным остатком. Хемокины семейства C имеют один остаток цистеина на N-конце, а у хемокинов семейства CX3C два остатка цистеина на N-конце разделены тремя аминокислотными остатками. Как правило, за привлечение нейтрофилов отвечают хемокины семейства CXC, моноциты чаще всего мигрируют под действием хемокинов CC, а миграция лимфоцитов зависит от хемокинов CXC и CC[1].

Примечания
  1. Abbas, Lichtman, Pillai, 2015, p. 39.
  2. Rubin B. S., King J. C. A relative depletion of luteinizing hormone-releasing hormone was observed in the median eminence of young but not middle-aged rats on the evening of proestrus. (англ.) // Neuroendocrinology. — 1995. — September (vol. 62, no. 3). — P. 259—269. — doi:10.1159/000127012. — PMID 8538863.
  3. Fernandez E. J., Lolis E. Structure, function, and inhibition of chemokines. (англ.) // Annual Review Of Pharmacology And Toxicology. — 2002. — Vol. 42. — P. 469—499. — doi:10.1146/annurev.pharmtox.42.091901.115838. — PMID 11807180.
  4. Zlotnik A., Burkhardt A. M., Homey B. Homeostatic chemokine receptors and organ-specific metastasis. (англ.) // Nature Reviews. Immunology. — 2011. — 25 August (vol. 11, no. 9). — P. 597—606. — doi:10.1038/nri3049. — PMID 21866172.
  5. Zlotnik A., Yoshie O. The chemokine superfamily revisited. (англ.) // Immunity. — 2012. — 25 May (vol. 36, no. 5). — P. 705—716. — doi:10.1016/j.immuni.2012.05.008. — PMID 22633458.
  6. Le Y., Zhou Y., Iribarren P., Wang J. Chemokines and chemokine receptors: their manifold roles in homeostasis and disease. (англ.) // Cellular & Molecular Immunology. — 2004. — April (vol. 1, no. 2). — P. 95—104. — PMID 16212895.
  7. Graham G. J., Locati M. Regulation of the immune and inflammatory responses by the 'atypical' chemokine receptor D6. (англ.) // The Journal Of Pathology. — 2013. — January (vol. 229, no. 2). — P. 168—175. — doi:10.1002/path.4123. — PMID 23125030.
  8. Abbas, Lichtman, Pillai, 2015, p. 39—41.
  9. Abbas, Lichtman, Pillai, 2015, p. 31, 41.

Литература
  • Abul K. Abbas, Andrew H. Lichtman, Shiv Pillai. Cellular and Molecular Immunology : [англ.]. — Philadelphia : Elsevier Saunders, 2015. — ISBN 978-0-323-22275-4.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.