Beta defensyna
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| beta-defensyny | |||||||||
 | |||||||||
| Symbol | Defensyna_beta | ||||||||
| Pfam | PF00711 | ||||||||
| InterPro | IPR001855 | ||||||||
| SCOP2 | 1bnb / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| Nadrodzina OPM | 54 | ||||||||
| Białko OPM | 1ut3 | ||||||||
| |||||||||
Beta-defensyny to rodzina defensyn kręgowców . Beta-defensyny to przeciwdrobnoustrojowe peptydy biorące udział w odporności powierzchni nabłonka na kolonizację drobnoustrojami.
Defensyny to kationowe, bakteriobójcze peptydy o masie cząsteczkowej 2-6 kDa, aktywne wobec wielu bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich, grzybów i wirusów otoczkowych, zawierające trzy pary wewnątrzcząsteczkowych wiązań dwusiarczkowych. Na podstawie ich wielkości i wzoru wiązań dwusiarczkowych defensyny ssaków są klasyfikowane do kategorii alfa, beta i theta. Każdy dotychczas zbadany gatunek ssaków ma beta-defensyny. U krów w neutrofilach występuje aż 13 beta-defensyn. Jednak u innych gatunków beta-defensyny są częściej wytwarzane przez komórki nabłonkowe wyściełające różne narządy (np. naskórek, drzewo oskrzelowe i układ moczowo-płciowy).
Ludzkie, królicze i świnki morskiej beta-defensyny, jak również ludzka beta-defensyna-2 (hBD2) indukują aktywację i degranulację komórek tucznych, co prowadzi do uwolnienia histaminy i prostaglandyny D2.
Geny
β-defensyny kodują geny, które wpływają na funkcjonowanie wrodzonego układu odpornościowego . Geny te są odpowiedzialne za wytwarzanie peptydów przeciwdrobnoustrojowych występujących w krwinkach białych, takich jak makrofagi , granulocyty i komórki NK . β-defensyny znajdują się również w komórkach nabłonka . Polimorfizmy pojedynczych nukleotydów ( SNP ) występują w genach kodujących β-defensyny. Obecność SNP jest niższa w regionach kodujących w porównaniu z regionami niekodującymi. Pojawienie się SNP w regionie kodującym z dużym prawdopodobieństwem wpłynie na odporność na infekcje poprzez zmiany w sekwencjach białkowych, które spowodują powstanie różnych funkcji biologicznych.
Inicjacja
Receptory, takie jak receptory toll-podobne (TLR) i receptory nod-podobne (NLR), aktywują układ odpornościowy poprzez wiązanie ligandów , takich jak lipopolisacharydy i peptydoglikan . Receptory Toll-podobne ulegają ekspresji w komórkach nabłonka jelitowego lub komórkach prezentujących antygen (APC), takich jak komórki dendrytyczne , limfocyty B i makrofagi . Gdy receptory zostaną aktywowane, nastąpi reakcja kaskadowa i uwolnione zostaną substancje, takie jak cytokiny i peptydy przeciwdrobnoustrojowe .
Funkcjonować
β-defensyny są kationowe i dlatego mogą oddziaływać z błoną atakujących drobnoustrojów, które są ujemne z powodu lipopolisacharydów (LPS) i kwasu lipotejchojowego (LTA) znajdujących się w błonie komórkowej . Peptydy mają większe powinowactwo do miejsca wiązania w porównaniu z jonami Ca2+ i Mg2+. Peptydy będą zatem wymieniać się miejscami z tymi jonami, wpływając w ten sposób na stabilność błony. Peptydy mają większy rozmiar w porównaniu z jonami powodującymi zmiany w strukturze błony. Z powodu zmian potencjału elektrycznego peptydy przechodzą przez błonę iw ten sposób łączą się w dimery . Kompleks porów powstanie w wyniku zerwania wiązań wodorowych między aminokwasami na końcowym końcu nici łączących monomery defensyn. Powstanie kompleksu porów spowoduje depolaryzację błony i lizę komórek .
Defensyny nie tylko mają zdolność wzmacniania wrodzonego układu odpornościowego , ale mogą również wzmacniać nabyty układ odpornościowy poprzez chemotaksję monocytów , limfocytów T , komórek dendrytycznych i komórek tucznych do miejsca zakażenia. Defensyny poprawią również zdolność fagocytozy makrofagów .
Ptasie β-defensyny
β-defensyny dzielą się na trzy klasy, a β-defensyny ptasie stanowią jedną z nich. Podział ten opiera się na klasyfikacji Zhanga i zarówno długość, homologia peptydów , jak i struktura genów są czynnikami wpływającymi na klasyfikację.
Ptasie β-defensyny dzielą się na ptasie heterofile i nieheterofile. Ptasie heterofile można podzielić na dwie podklasy, w zależności od liczby obecnych homologicznych reszt w genomie .
Ptasie heterofile nie mają ochronnych mechanizmów oksydacyjnych, takich jak ponadtlenek i mieloperoksydaza . Sprawienie, by mechanizmy nieutleniające, takie jak lizosomy i peptydy kationowe, stały się jeszcze ważniejsze.
Ewolucja
Geny β-defensyn występują u kręgowców, w tym u ssaków, gadów, ptaków i ryb. Fakt, że defensyny alfa i theta są nieobecne u starszych kręgowców, takich jak ptaki i ryby, wskazuje, że defensyny musiały wyewoluować z tego samego przodka genu kodującego β-defensyny. Rzeczywiście, te defensyny z tej nadrodziny są spokrewnione z „dużymi defensynami”, które występują u bezkręgowców, co wskazuje na jeszcze wcześniejsze pochodzenie.
W 2001 roku sądzono, że β-defensyny są podobne do przodków defensyny na podstawie porównania sekwencji β-defensyn, α-defensyn i defensyn owadów . Późniejsze analizy strukturalne sugerują, że β-defensyny, α-defensyny , θ-defensyny i duże defenzyny mają wspólne pochodzenie ewolucyjne, ale są odrębne od defensyn występujących u owadów, grzybów i roślin.
Oprócz innych przeciwdrobnoustrojowych defensyn istnieją pokrewne białka podobne do defensyny, które wyewoluowały inne funkcje. Należą do nich toksyny występujące w wężach (np. krotamina ), jaszczurkach brodatych i dziobakach.
Historia
Pierwszą odkrytą beta-defensyną był tchawiczy peptyd przeciwdrobnoustrojowy, znaleziony w drogach oddechowych bydła w 1991 r. Pierwszą ludzką beta-defensynę, HBD1, odkryto w 1995 r., A następnie HBD2 w 1997 r.
Białka ludzkie zawierające tę domenę
DEFB1 ; DEFB103A ; DEFB105A ; DEFB105B; DEFB106 ; DEFB108B; DEFB109; DEFB110; DEFB111; DEFB114; DEFB130; DEFB136; DEFB4 ; SPAG11A;
Zobacz też
Dalsza lektura
- Liu L, Zhao C, Heng HH, Ganz T (sierpień 1997). „Ludzkie beta-defensyny-1 i alfa-defensyny są kodowane przez sąsiednie geny: dwie rodziny peptydów o różnej topologii dwusiarczkowej mają wspólnego przodka”. Genomika . 43 (3): 316–20. doi : 10.1006/geno.1997.4801 . PMID 9268634 .