CITOKINAI: CHARAKTERISTIKOS, TIPAI, FUNKCIJOS, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Citokinas arba citokinai yra baltymai, arba tirpi glikoproteinai signalizavimo, kurį gamina kelių tipų ląstelių organizme, ypač ląstelių imuninės sistemos, kaip leukocitų neutrofilų:, monocitų, makrofagų ir limfocitų (B ir T ląstelių).

Skirtingai nuo kitų specifinių receptorių surišimo faktorių, kurie sužadina ilgas ir sudėtingas signalų kaskadas, kuriose dažnai dalyvauja baltymų kinazės seka (pavyzdžiui, ciklinis AMP kelias), citokinai daro tiesioginį poveikį.

Rekombinantinio žmogaus citokino, žinomo kaip alfa interferonas, struktūra (Šaltinis: Nevit Dilmen per Wikimedia Commons)

Šie tirpūs faktoriai jungiasi prie receptorių, tiesiogiai suaktyvinančių baltymus, kurie turi tiesiogines genų transkripcijos funkcijas, nes jie gali patekti į branduolį ir skatinti specifinio genų rinkinio transkripciją.

Pirmieji citokinai buvo rasti daugiau nei prieš 60 metų. Tačiau daugelio jų molekulinis apibūdinimas buvo gana vėlyvas. Pirmieji citokinai, aprašyti neuronų augimo faktorius, interferonas ir interleukinas 1 (IL-1).

Pavadinimas „citokinas“ yra bendras terminas, tačiau literatūroje išskiriama juos gaminanti ląstelė. Taigi yra limfokinai (kuriuos gamina limfocitai), monokinai (kuriuos gamina monocitai), interleukinai (kuriuos gamina leukocitai ir veikia kitus leukocitus) ir kt.

Jų ypač gausu stuburiniams gyvūnams, tačiau jų buvimas nustatytas kai kuriuose bestuburiuose. Pvz., Žinduolio kūne jos gali atlikti papildomas, sinergetines, antagonistines funkcijas arba netgi gali suaktyvinti viena kitą.

Jie gali veikti autokriniškai, tai yra, jie veikia tą pačią ląstelę, kuri juos gamina; arba paracrine, o tai reiškia, kad jas gamina vienos rūšies ląstelės ir jos veikia kitus, esančius aplink jas.

Charakteristikos ir struktūra

Visi citokinai yra "pleiotropiniai", tai yra, jie turi daugiau nei vieną funkciją daugiau nei vieno tipo ląstelėse. Taip yra todėl, kad receptoriai, reaguojantys į šiuos baltymus, yra ekspresuojami daugelio skirtingų tipų ląstelėse.

Nustatyta, kad tarp daugelio jų egzistuoja tam tikras funkcinis dubliavimasis, nes kelių tipų citokinai gali turėti suderintą biologinį poveikį, ir buvo teigiama, kad tai susiję su jų receptorių sekų panašumais.

Kaip ir daugelis ląstelių signalizacijos procesų pasiuntinių, citokinai turi galingą poveikį esant labai mažoms koncentracijoms, tokioms žemoms, kad jie gali būti nanomolių ir femtomolių diapazone, nes jų receptoriai yra su jais labai susiję.

Kai kurie citokinai veikia kaip citokinų „kaskados“ dalis. Tai yra, įprasta, kad jie veikia sinergijoje, o jų reguliavimas dažnai priklauso nuo kitų slopinančių citokinų ir papildomų reguliavimo veiksnių.

Citokinus koduojančių genų ekspresija

Kai kurie citokinai yra gaunami iš konstitucinės ekspresijos genų, nes, pavyzdžiui, būtina palaikyti pastovų kraujodaros lygį.

Kai kurie iš jų, konstituciškai išreiškiantys baltymus, yra eritropoetinas, interleukinas 6 (IL-6) ir tam tikri ląstelių kolonijas augimą stimuliuojantys veiksniai, prisidedantys prie daugelio baltųjų ląstelių diferenciacijos.

Kiti citokinai yra iš anksto sintezuojami ir saugomi kaip citozolinės granulės, membraniniai baltymai arba kompleksiškai sujungiami su ląstelių paviršiumi arba tarpląsteline matrica.

Daugelis molekulinių dirgiklių teigiamai reguliuoja genų, koduojančių citokinus, raišką. Kai kurios iš šių molekulių padidina kitų citokinų genų ekspresiją, taip pat yra daug tokių, kurios turi slopinamąsias funkcijas, ribojančias kitų citokinų veikimą.

Kontrolė apdorojant

Citokinų funkciją taip pat kontroliuoja šių baltymų pirmtakų formų perdirbimas. Daugelis jų iš pradžių gaminami kaip vientisi aktyvūs membraniniai baltymai, kuriems reikalingas proteolitinis skilimas, kad jie taptų tirpiais veiksniais.

Citokinų, kuriems taikoma šios rūšies gamybos kontrolė, pavyzdžiai yra epidermio augimo faktorius EGF (iš anglų k. „E pidermal G rowth F activ“), naviko augimo faktorius TGF (iš anglų kalbos „T umoral G rowth F activ“), interleukino 1β (IL-1β) ir naviko nekrozės faktoriaus TNFα (iš anglų k. „Tumor N ecrosis F activ“).

Kiti citokinai išskiriami kaip neaktyvūs pirmtakai, kurie turi būti fermentuojami, kad būtų suaktyvinti, o kai kurie fermentai, atsakingi už šį tam tikrų citokinų perdirbimą, apima cisteino proteazės kaspazės šeimos baltymus.

Struktūros apžvalga

Citokinai gali turėti labai skirtingą svorį tiek, kad diapazonas buvo apibrėžtas tarp maždaug 6 kDa ir 70 kDa.

Šie baltymai turi labai kintamą struktūrą ir juos gali sudaryti alfa spiralių statinės, lygiagrečių ar antiparallelių β sulankstytų lakštų sudėtingos struktūros ir kt.

Tipai

Yra keli citokinų šeimų tipai ir jų skaičius toliau auga, atsižvelgiant į didelę baltymų, turinčių panašias funkcijas ir savybes, įvairovę, kuri kiekvieną dieną atrandama mokslo pasaulyje.

Jos nomenklatūra yra beveik nesusijusi su jokiais sisteminiais ryšiais, nes jos identifikavimas buvo grindžiamas skirtingais parametrais: kilme, pradiniu biologiniu tyrimu, kuris jį apibrėžė, ir jo funkcijomis, be kita ko.

Dabartinis sutarimas dėl citokinų klasifikavimo iš esmės grindžiamas jų receptorių baltymų, kurie yra nedaugelyje šeimų, turinčių labai konservuotų savybių, struktūrą. Taigi yra šešios citokinų receptorių šeimos, kurios yra sugrupuotos pagal citozolinių dalių sekų panašumus:

1. I tipo receptoriai (hematopoetino receptoriai): apima citokinus interleukiną 6R ir 12 R (IL-6R ir IL-12R) ir kitus veiksnius, susijusius su ląstelių kolonijų susidarymo stimuliavimu. Jie daro įtaką B ir T ląstelių aktyvacijai.
2. II tipo receptoriai (interferono receptoriai): Šie citokinai turi antivirusines funkcijas, o receptoriai yra susiję su fibronektino baltymu.
3. Receptoriai TNF (naviko nekrozės faktorius, angliškai „Tumor N ecrosis F activ“): jie yra „priešuždegiminiai“ citokinai, tarp kurių yra veiksnių, žinomų kaip p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 ir kiti.
4. Į rinkliavos / IL-1 panašius receptorius: Šioje šeimoje yra daug proinflammatorinių interleukinų, o jos receptorių tarpląsteliniuose segmentuose paprastai yra daug leucino turinčių pakartotinių sričių.
5. Tirozino kinazės receptoriai: šioje šeimoje yra daug citokinų, turinčių augimo faktorių, tokių kaip naviko augimo faktoriai (TGF) ir kitų baltymų, kurie skatina ląstelių kolonijų formavimąsi, funkcijas.
6. Chemokino receptoriai: šios šeimos citokinai iš esmės atlieka chemotaksines funkcijas, o jų receptoriai turi daugiau nei 6 transmembraninius segmentus.

Citokinų receptoriai gali būti tirpūs arba sujungti su membrana. Tirpūs receptoriai gali reguliuoti šių baltymų aktyvumą, veikdami kaip agonistai arba antagonistai signalizacijos procese.

Daugelyje citokinų naudojami tirpūs receptoriai, įskaitant įvairių rūšių interleukinus (IL), nervinius augimo faktorius (NGF), navikų augimo faktorius (TGF) ir kitus.

funkcijos

Svarbu atsiminti, kad citokinai veikia kaip cheminiai tarpininkai tarp ląstelių, bet ne tiksliai kaip molekuliniai efektoriai, nes jie yra būtini norint suaktyvinti arba slopinti specifinių efektorių funkcijas.

Viena iš „vienijančių“ citokinų funkcinių savybių yra jų dalyvavimas organizmo gynyboje, kuris apibendrinamas kaip „imuninės sistemos reguliavimas“, ypač svarbus žinduoliams ir daugeliui kitų gyvūnų.

Jie dalyvauja kontroliuojant kraujodaros vystymąsi, tarpląstelinio bendravimo procesuose ir organizmo reakcijose į infekcijos sukėlėjus ir uždegiminius dirgiklius.

Kadangi paprastai jų organizme randama maža koncentracija, citokinų koncentracijos audiniuose ar kūno skysčiuose kiekybinis įvertinimas yra naudojamas kaip biologinis žymeklis prognozuojant ligų progresą ir stebint pacientams skiriamų vaistų poveikį. sergančių pacientų.

Apskritai jie naudojami kaip uždegiminių ligų, įskaitant implantų atmetimo, Alzheimerio, astmos, arteriosklerozės, storosios žarnos vėžio ir kitų vėžio rūšių, depresijos, kai kurių širdies ir virusinių ligų, Parkinsono, sepsis, kepenų pažeidimas ir kt.

Kur jie rasti?

Daugelį citokinų išskiria ląstelės. Kiti gali būti ekspresuojami plazmos membranoje, ir yra keletas, kurie gali būti laikomi „rezervu“ erdvėje, kurią sudaro tarpląstelinė matrica.

Kaip jie veikia?

Kaip minėta, citokinai daro poveikį in vivo, kuris priklauso nuo aplinkos, kurioje jie randami. Jos veikimas vyksta per signalų kaskadas ir sąveikos tinklus, kuriuose dalyvauja kiti citokinai ir kiti skirtingos cheminės prigimties veiksniai.

Paprastai jie dalyvauja sąveikoje su receptoriais, turinčiais tikslinį baltymą, kuris yra aktyvinamas arba slopinamas po jo susiejimo, kuris turi savybę tiesiogiai ar netiesiogiai veikti kaip transkripcijos faktorius tam tikriems genams.

Kai kurių citokinų pavyzdžiai

IL-1 arba interleukinas 1

Jis taip pat žinomas kaip limfocitus aktyvinantis faktorius (LAF), endogeninis pirogenas (EP), endogeninis leukocitų tarpininkas (EML), katabolinas arba mononuklearinių ląstelių faktorius (MCF).

Jis atlieka daugelį biologinių funkcijų daugelyje tipų ląstelių, ypač B, T ląstelėse ir monocituose. Tai sukelia hipotenziją, karščiavimą, svorio metimą ir kitas reakcijas. Jį išskiria monocitai, audinių makrofagai, Langerhanso ląstelės, dendritinės ląstelės, limfoidinės ląstelės ir daugelis kitų.

IL-3

Jis turi kitus pavadinimus, tokius kaip stiebo ląstelių augimo faktorius (MCGF), daugybę kolonijas stimuliuojančių faktorių (multi-CSF), kraujodaros ląstelių augimo faktorius (HCGF) ir kiti.

Ji atlieka svarbias funkcijas, skatinant eritrocitų, megakariocitų, neutrofilų, eozinofilų, bazofilų, putliųjų ląstelių ir kitų monocitinių linijų ląstelių susidarymą.

Pirmiausia jį sintetina aktyvuotos T ląstelės, putliosios ląstelės ir eozinofilai.

Angiostatinas

Jis yra gautas iš plazminogeno ir yra angiogenezės inhibitorius citokinas, kuris suteikia jam funkciją kaip stiprų neovaskuliarizacijos ir naviko metastazių augimo blokatorių in vivo. Jis susidaro proteolitiškai skaidydamas plazminogeną, kurį sukelia vėžys.

Epidermio augimo faktorius

Jis veikia stimuliuodamas epitelio ląstelių augimą, pagreitina dantų atsiradimą ir pelių akių atidarymą. Be to, jis slopina skrandžio rūgšties sekreciją ir yra susijęs su žaizdų gijimu.

Nuorodos

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Abingdonas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
2. Dinarello, C. (2000). Uždegiminiai citokinai. CHEST, 118 (2), 503–508.
3. Fitzgerald, K., O'Neill, L., Gearing, A., & Callard, R. (2001). „Citokinų faktų knyga“ (2-asis leidimas). Dandis, Škotija: akademinės spaudos informacinių knygų serija.
4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, & Mitchell, MD (2003). Citokinai, prostaglandinai ir gimdymas - apžvalga. Placenta, 17, S33-S46.
5. Stenken, JA, & Poschenrieder, AJ (2015). Bioanalitinė citokinų chemija - apžvalga. „Analytica Chimica Acta“, 1, 95–115.
6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Istorinė apžvalga: Citokinai kaip terapiniai vaistai ir taikiniai. Farmakologijos mokslų tendencijos, 25 (4), 201–209.
7. Zhang, J., ir An, J. (2007). Citokinai, uždegimas ir skausmas. Int. Anesteziolis. Klin. , 45 (2), 27–37.