Кіріспе

Кішкентай цитокиндер немесе жасушалар бөліп шығаратын сигналдық ақуыздар.

Химокиндер (көне грекше χῠμείᾱ (khumeíā) 'алхимия' деген мағынада) немесе химиотактикалық цитокиндер – лейкоциттердің, сондай-ақ эндотелиялық және эпителиялық жасушаларды қоса алғанда, басқа жасушалардың бағытталған қозғалысын күшейтетін жасушалар бөліп шығаратын кішкентай цитокиндер немесе сигналдық ақуыздар тобы. Химокиндер жаңа иесінің иммундық жауабын белсендіруде маңызды рөл атқаратынымен қатар, морфогенез және жараның жазылуы сияқты биологиялық процестерде, сондай-ақ қатерлі ісіктер сияқты аурулардың патогенезінде де маңызды. Цитокин ақуыздары мінез-құлқы мен құрылымдық ерекшеліктеріне сәйкес химокиндерге жіктеледі. Хемотаксисті қамтамасыз етуден басқа, химокиндердің барлығының массасы шамамен 8–10 килодальтонды құрайды және олардың үш өлшемді пішінін қалыптастыру үшін маңызды сақталған орындарында төрт цистеин қалдығы бар. Бұл ақуыздар бұрын SIS цитокиндері отбасысы, SIG цитокиндері отбасысы, SCY цитокиндері отбасысы, Тромбоцит факторы 4 суперотбасысы немесе интеркриндер сияқты бірнеше басқа атаулармен белгілі болған. Кейбір химокиндер қабынуды күшейтеді және иммундық жүйе жасушаларын инфекция ошағына тарту үшін иммундық жауап кезінде индукциялануы мүмкін, ал басқалары гомеостатикалық болып саналады және тіндерді күтіп ұстау немесе дамыту процестері кезінде жасушалардың қозғалысын бақылауға қатысады. Химокиндер барлық омыртқалыларда, кейбір вирустарда және кейбір бактерияларда кездеседі, бірақ басқа омыртқасыздарда табылған жоқ. Химокиндер төрт негізгі кіші топқа бөлінеді: CXC, CC, CX3C және C. Бұл ақуыздардың барлығы биологиялық әсерлерін G белоктарымен байланысқан трансмембраналық рецепторлар – химокин рецепторлары арқылы жүзеге асырады, олар өз мақсатты жасушаларының бетінде таңдап орналасқан.

Функция

Химокиндердің басты рөлі – жасушалардың қозғалысын бағыттап, химиоаттрактант ретінде әрекет ету. Химокиндерге тартылған жасушалар хемокин концентрациясының артуына қарай, оның көзіне беттей қозғалады. Кейбір химокиндер иммундық бақылау процестерінде иммундық жүйенің жасушаларын реттейді, мысалы, лимфоциттерді лимфа түйіндеріне бағыттап, осы тіндердегі антиген ұсынатын жасушалармен өзара әрекеттесу арқылы патогендердің енуін тексеруге көмектеседі. Бұлар гомеостаздық химокиндер деп аталады және олардың шығарылуы үшін жасушаларды қосымша ынталандырудың қажеті жоқ. Кейбір химокиндер даму процесінде маңызды рөл атқарады; олар ангиогенезді (жаңа қан тамырларының өсуін) күшейтеді немесе жасушаларды жасушалардың жетілуіне қажетті белгілі сигналдарды беретін тіндерге бағыттайды. Ал басқа химокиндер қабынуға себеп болады және бактериялық инфекцияларға, вирустарға, сондай-ақ кремний тозаңы немесе подаграда кездесетін урат кристалдары сияқты физикалық зақымдануларға жауап ретінде әртүрлі жасушалардан бөлінеді. Олардың бөлінуін көбінесе интерлейкин-1 сияқты қабынуға жауапты цитокиндер ынталандырады. Қабыну химокиндері негізінен лейкоциттерге химиялық тартымдылық ретінде әрекет етеді, моноциттерді, нейтрофильдерді және басқа да тиімді жасушаларды қаннан инфекция немесе тіндер зақымдалған жерге тартады. Кейбір қабыну химокиндері жасушаларды иммундық жауапты бастауға немесе жараның жазылуын жеделдетуге белсендіреді. Олар көптеген жасуша түрлерінен бөлінеді және туа пайда болған иммундық жүйе мен адаптивті иммундық жүйе жасушаларын бағыттауға көмектеседі.

Бағыттауыш

Химокиндердің басты қызметі – қабыну және гомеостаз процестерінде лейкоциттердің сәйкес анатомиялық жерлерге қозғалуын (үйге оралуын) реттеу. Базалық: гомеостаздық химокиндер көкекбез және лимфоидты тіндерде базалық деңгейде өндіріледі. Олардың үйге оралу функциясын CCL19 және CCL21 химокиндері (лимфа түйіндері мен лимфалық эндотелий жасушаларында) және олардың рецепторы CCR7 (осы органдарға бағытталған жасушаларда) ең жақсы көрсетеді. Бұл лигандтарды пайдалану арқылы адаптивті иммундық жауап кезінде антигенді ұсынатын жасушаларды (АҰЖ) лимфа түйіндеріне бағыттауға болады. Басқа гомеостаздық химокин рецепторларына: CCR9, CCR10 және CXCR5 жатады, олар лейкоциттердің тіндік-спецификалық үйге оралуы үшін жасушалық адрестердің құрамында маңызды. CCR9 лейкоциттердің ішекке, CCR10 – теріге, ал CXCR5 – В-жасушаларының лимфа түйіндерінің фолликулдарына қозғалуын қолдайды. Сондай-ақ CXCL12 (SDF 1) сүйек кемігінде тұрақты түрде өндіріледі және сүйек кемігінің микроортасында B-жасушаларының көбеюін стимуляциялайды. Қабыну: қабыну химокиндері инфекция немесе жарақат кезінде жоғары концентрацияда өндіріледі және қабыну лейкоциттерінің зақымдалған аймаққа қозғалуын анықтайды. Типик қабыну химокиндеріне: CCL2, CCL3 және CCL5, CXCL1, CXCL2 және CXCL8 жатады. Мысалы, CXCL 8 нейтрофильдерге хемоаттрактант ретінде әрекет етеді. Гомеостаздық химокин рецепторларына қарағанда, рецепторлармен байланысу кезінде қабыну химокиндерімен байланысты айтарлықтай кең таралғандық (артық жүктелу) байқалады. Бұл көбінесе осы салада рецепторға қатысты терапиялық құралдарды зерттеуді қиындатады. Маст жасушалары: олардың бетінде бірнеше химокин рецепторлары экспрессияланады: CCR1, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CXCR2 және CXCR4. Бұл рецепторлардың лигандтары CCL2 және CCL5 өкпедегі маст жасушаларын тарту және белсендіруде маңызды рөл атқарады. Сондай-ақ CXCL8 маст жасушаларын тежеуі мүмкін екендігіне дәлелдер бар. Эозинофилдер: эозинофильдердің әртүрлі тіндерге қозғалуына CC отбасынан бірнеше химокиндер қатысады: CCL11, CCL24, CCL26, CCL5, CCL7, CCL13 және CCL3. CCL11 (эотаксин) және CCL5 (RANTES) химокиндері эозинофильдердің бетіндегі CCR3 рецепторы арқылы әрекет етеді, ал эотаксин эозинофильдердің зақымдалған жерге алғашқы қосылуында маңызды рөл атқарады. Нейтрофильдер: негізінен CXC химокиндерімен реттеледі. Мысалы, CXCL8 (IL 8) нейтрофильдер үшін хемоаттрактант болып табылады және олардың метаболизмін және дегрануляциясын белсендіреді.

Құрылымдық сипаттамалар

Ақуыздар жасушаларды тарту қабілетіне ғана емес, сонымен қатар олардың құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты химиокин тобына жіктеледі. Барлық химиокиндердің молекулалық массасы 8 мен 10 кДа аралығында болады. Олар бір-біріне шамамен 20-50% ұқсас, яғни ген тізбегі және аминқышқыл тізбегі гомологиясын бөліседі. Олардың барлығы да үш өлшемді немесе үшіншілік құрылымын құру үшін маңызды сақталған аминқышқылдарына ие, мысалы (көбінесе) төрт цистеин, олар бір-бірімен жұптасып, химиокиндерге тән грек кілті пішінін жасайды. Интрамолекулалық дисульфидтік байланыстар әдетте бірінші мен үшінші, екінші мен төртінші цистеин қалдықтарын қосады, олар химиокиннің ақуыз тізбегінде пайда болған кезде нөмірленеді. Әдеттегі химиокин ақуыздары пропептидтер түрінде өндіріледі, олар шамамен 20 аминқышқылынан тұратын сигналдық пептидтен басталады, ол молекуланың белсенді (жетілген) бөлігінен бөлініп, жасушадан секрециялану процесінде алынады. Химиокиндегі алғашқы екі цистеин пісіп-жетілген ақуыздың N-терминалына жақын орналасқан, үшінші цистеин молекуланың ортасында, ал төртіншісі C-терминалына жақын орналасқан. Алғашқы екі цистеиннен кейін шамамен он аминқышқылынан тұратын цикл пайда болады, ол N-цикл деп аталады. Одан кейін 310 спираль деп аталатын бір бұрылысты спираль, үш β-тізбек және C-терминалды α-спираль келеді. Бұл спиральдар мен тізбектер 30s, 40s және 50s циклдері деп аталатын бұрылыстармен байланысты; үшінші және төртінші цистеиндер 30s және 50s циклдерінде орналасқан.

CC химикаттары

CC хемокині (немесе β хемокині) ақуыздарында аминдық ұшына жақын екі қатар тізілген цистеин (аминқышқылы) болады. Сүтқоректілерде осы топтың кем дегенде 27 түрлі мүшесі анықталған, олар CC хемокин лигандтары (CCL) 1-ден 28-ге дейін деп аталады; CCL10, CCL9-ға тең. Бұл кіші топқа жататын хемокиндер көбінесе төрт цистеиннен (C4 CC хемокиндері) тұрады, бірақ CC хемокиндерінің шағын бөлігі алты цистеинге (C6 CC хемокиндері) ие. C6 CC хемокиндеріне CCL1, CCL15, CCL21, CCL23 және CCL28 жатады. CC хемокиндері моноциттердің және NK жасушалары мен дендриттік жасушалар сияқты басқа жасуша түрлерінің қозғалуын ынталандырады. CC хемокинінің мысалы – моноциттерді қан ағынынан шығып, айналағы тіндерге өтуге және тіндік макрофагтарға айналуға түрткі болатын моноциттерді тартатын ақуыз 1 (MCP 1 немесе CCL2). CCL5 (немесе RANTES) CCR5 рецепторын экспрессиялайтын T-жасушалары, эозинофилдер және базофилдер сияқты жасушаларды тартады. Қан плазмасындағы CCL11 деңгейінің артуы егеуқырлар мен адамдарда қартаюмен (және нейрогенездің төмендеуімен) байланысты.

CXC химикаттары

CXC хемокиндерінің (немесе α-хемокиндердің) екі N-терминалды цистеині бір аминқышқылымен бөлінеді, бұл атауда "X" әрпімен көрсетіледі. Сүтқоректілерде 17 түрлі CXC хемокині сипатталған, олар екі категорияға бөлінеді: CXC мотивінің бірінші цистеинінен тікелей бұрын глутамин қышқылы, лейцин және аргинин (немесе қысқаша ELR) белгілі бір аминқышқылы тізбегін (немесе мотивті) қамтитын (ELR-оң) және ELR мотиві жоқ (ELR-теріс) топтар. ELR-оң CXC хемокиндері нейтрофильдердің қозғалысын күшейтеді және CXCR1 және CXCR2 хемокин рецепторларымен өзара әрекеттеседі. ELR-оң CXC хемокиніне мысал ретінде интерлейкин 8 (IL 8) келтіруге болады, ол нейтрофильдерді қан тамырларынан шығып, айналағы тіндерге өтуге итермелейді. ELR мотиві жоқ басқа CXC хемокиндері, мысалы CXCL13, лимфоциттерге тартымды болып табылады. CXC хемокиндері CXC хемокин рецепторларымен байланысады, соның ішінде бүгінгі күнге дейін жеті рецептор анықталған, олар CXCR1-ден CXCR7-ге дейін нөмірленеді.

С химикаттары

Химокиндердің үшінші тобы С химокиндері (немесе γ химокиндері) деп аталады, және ол барлық басқа химокиндерден екі цистеин ғана бар екендігімен ерекшеленеді: біреуі N-терминальды цистеин, екіншісі - ағыс бойында орналасқан цистеин. Осы кіші топқа жататын екі химокин сипатталған: XCL1 (лимфотактин α) және XCL2 (лимфотактин β).

CX3C химикаттары

Төртінші топ та табылды, оның мүшелерінде екі цистеиннің арасында үш аминқышқылы болады және олар CX3C хемокині (немесе d хемокиндері) деп аталады. Қазірге дейін анықталған жалғыз CX3C хемокині – фракталькин (немесе CX3CL1). Ол жасушадан сыртқа шығарылады және оны экспрессиялайтын жасуша бетіне бекітіледі, соның арқасында ол хемоаттрактант және жабысу молекуласы болып қызмет етеді.

Қабылдағыштар

Хемокин рецепторлары – лейкоциттердің бетінде орналасқан, 7 трансмембраналық доменді қамтитын және G белгісімен жұптасқан рецепторлар. Бүгінгі күнге дейін шамамен 19 түрлі хемокин рецепторы сипатталған, олар байланыстыратын хемокин түріне қарай төрт отбасына бөлінеді: CXC хемокиндерін байланыстыратын CXCR, CC хемокиндерін байланыстыратын CCR, жалғыз CX3C хемокинін (CX3CL1) байланыстыратын CX3CR1 және екі XC хемокинін (XCL1 және XCL2) байланыстыратын XCR1. Олардың көптеген құрылымдық ерекшеліктері бар: олардың мөлшері шамамен бірдей (шамамен 350 аминқышқылынан тұрады), қысқа, қышқыл N-терминалы, жеті спиральді трансмембраналық домендер, үш ішкі және үш сыртқы гидрофильді циклдер, сондай-ақ рецепторларды реттеу үшін маңызды серин және треонин қалдықтарын қамтитын ішкі C-терминалы болады. Хемокин рецепторларының алғашқы екі сыртқы циклінде цистеин қалдықтары сақталады, бұл осы циклдер арасында дисульфидтік байланыс құруға мүмкіндік береді. G-белгілері хемокин рецепторының C-терминалымен байланысып, рецептор белсендірілгеннен кейін ішкі жасушалық сигнализацияға мүмкіндік береді, ал хемокин рецепторының N-терминалды домені лиганд байланыстыру спецификасын анықтайды.

Сигналды трандукциялау

Химокин рецепторлары лиганд байланысқаннан кейін жасуша сигналдарын жеткізу үшін G протеиндерімен байланысады. Химокин рецепторлары арқылы G протеиндерінің белсендірілуі фосфолипаза С (PLC) деп аталатын ферменттің белсендірілуіне әкеледі. PLC фосфатидил инозитол (4,5) бифосфат (PIP2) молекуласын иннозитол трифосфат (IP3) және диацилглицерол (DAG) деп аталатын екі екінші хабаршы молекулаға ыдыратады, олар жасуша ішіндегі сигналдау оқиғаларын тудырады; DAG протеинкиназа C (PKC) деп аталатын тағы бір ферментті белсендіреді, ал IP3 жасуша ішіндегі резервтерден кальцийдің босатылуын қозғайды. Бұл оқиғалар көптеген сигналдық каскадтарды (мысалы, MAP киназа жолы) ынталандырады, олар химиотаксис, дегрануляция, супероксид аниондарының босатылуы және химокин рецепторы бар жасушадағы жасушалық адгезия молекулалары – интегралдардың байланысу қабілетін өзгерту сияқты жауаптарды тудырады. Сондай-ақ, мұндай ингибиторларды тұрақты түрде қолдану ұзақ мерзімді инфекцияны бақылауға мүмкіндік береді. Химокин өндірісінің антигендік пролиферациялық жауаптармен, ВИЧ инфекциясында жақсырақ клиникалық жағдаймен, сондай-ақ инфекцияға ұшырау қаупі бар адамдардың инфекциясыз күйімен байланысы осы молекулалардың ВИЧ инфекциясының табиғи барысын бақылауда жағымды рөл атқаратынын көрсетеді.