Введение
Семья белков гликофорин C (GYPC; CD236/CD236R; гликопротеин бета; гликоконнектин; PAS 2) играет функционально важную роль в поддержании формы эритроцитов и регулировании свойств мембранных материалов, возможно, посредством взаимодействия с белком 4.1. Ранее было показано, что мембраны с дефицитом белка 4.1 содержат сниженное количество гликофорина C. Он также является интегральным мембранным белком эритроцитов и служит рецептором для белка Plasmodium falciparum PfEBP 2 (эритроцитный связывающий белок 2; baebl; EBA 140).
Glycophorin C (GYPC; CD236/CD236R; glycoprotein beta; glycoconnectin; PAS 2) plays a functionally important role in maintaining erythrocyte shape and regulating membrane material properties, possibly through its interaction with protein 4.1. Moreover, it has previously been shown that membranes deficient in protein 4.1 exhibit decreased content of glycophorin C. It is also an integral membrane protein of the erythrocyte and acts as the receptor for the Plasmodium falciparum protein PfEBP 2 (erythrocyte binding protein 2; baebl; EBA 140).
История
Антиген был обнаружен в 1960 году, когда у трех женщин, у которых отсутствовал этот антиген, в ответ на беременность образовались антитела к антигену Gea. Антиген назван в честь одной из пациенток – миссис Гербих. В следующем году был обнаружен новый, но родственный антиген у миссис Юс, в честь которой также назван антиген в этой системе. В 1972 году была введена числовая система для обозначения антигенов этой группы крови.
Генемика
Несмотря на схожесть названий, гликофорин С и D не связаны с тремя другими гликофоринами, кодируемыми на хромосоме 4 в локусе 4q28-q31. Эти последние белки тесно взаимосвязаны. Гликофорин А и гликофорин В несут антигены групп крови MN и Ss соответственно. В одном эритроците содержится около 225 000 молекул GPC и GPD. Изначально предполагалось, что гликофорин С и D являются результатом дупликации гена, но позже выяснилось, что они кодируются одним и тем же геном. Гликофорин D (GPD) образуется из мРНК гликофорина C в результате "просачивающейся" трансляции в рамке спуска при кодоне 30: гликофорин D = аминокислотные остатки 30-128 гликофорина C. Эта "просачивающаяся" трансляция, по-видимому, является уникальной особенностью человека. Гликофорин С (GPC) представляет собой одноцепочечный полипептид из 128 аминокислот и кодируется геном, расположенным на длинном плече хромосомы 2 (2q14-q21). Ген был впервые клонирован в 1989 году группой High и др. Ген GPC организован в четыре экзона, распределенных на 13,5 килобазах ДНК. Экзон 1 кодирует остатки 1-16, экзон 2 – остатки 17-35, экзон 3 – остатки 36-63 и экзон 4 – остатки 64-128. Экзоны 2 и 3 высоко гомологичны, с менее чем 5% расхождением нуклеотидов. Эти экзоны также отличаются 9-аминокислотной вставкой на 3'-конце экзона 3. Прямые повторяющиеся сегменты, содержащие эти экзоны, имеют длину 3,4 килобазы и, возможно, произошли в результате недавней дупликации единого предкового домена. Экзоны 1, 2 и большая часть экзона 3 кодируют N-концевой внеклеточный домен, а остальная часть экзона 3 и экзон 4 кодируют трансмембранные и цитоплазматические домены. Известны две изоформы, и ген экспрессируется в самых разных тканях, включая почки, тимус, желудок, молочную железу, печень взрослого человека и эритроциты. В неэритроидных клеточных линиях экспрессия ниже, чем в эритроцитах, и белок дифференциально гликозилирован. В эритроцитах гликофорин С составляет около 4% мембранных сиалогликопротеинов. Среднее число O-связанных цепей составляет 12 на молекулу. Ген экспрессируется на ранних стадиях развития эритроцитов, в частности, в эритроидных вспышках и эритроидных колониеобразующих единицах. мРНК из эритробластов человека имеет длину около 1,4 килобазы, а сайт начала транскрипции в эритроидных клетках локализован в 1050 парах оснований 5' от стартового кодона. Экспрессия гена начинается на ранних стадиях развития и предшествует экспрессии антигенов Kell, резус-ассоциированного гликопротеина, гликофорина А, полосы 3, резус-антигена и гликофорина B. В меланоцитарных клетках экспрессия гена гликофорина С может регулироваться MITF. GPC, по-видимому, синтезируется в избытке в эритроцитах, а содержание белка в мембране регулируется полосой 4.1 (белком 4.1). Дополнительные данные о регуляции гликофорина С представлены здесь. В исследовании этого гена у гоминоидов были выявлены два признака, уникальных для человека: (1) избыток несинонимических замен между видами, который, по-видимому, обусловлен исключительно ускоренной эволюцией, и (2) способность единственного гена GYPC кодировать как белки GPC, так и GPD. Гликофорин С и D являются минорными сиалогликопротеинами, составляющими 4% и 1% PAS-положительного материала, и присутствуют в количестве примерно 2,0 и 0,5 x 10^5 копий на клетку соответственно. В полиакриламидных гелях видимый молекулярный вес гликофорина С составляет 32 килодальтона (32 кДа). Его структура аналогична структуре других гликофоринов: высокогликозилированный внеклеточный домен (остатки 1-58), трансмембранный домен (остатки 59-81) и внутриклеточный домен (остатки 82-128). Около 90% гликофорина С, присутствующего в эритроцитах, связано с цитоскелетом, а остальные 10% свободно перемещаются в мембране. Видимый молекулярный вес гликофорина D составляет 23 кДа. В среднем этот белок содержит 6 O-связанных олигосахаридов на молекулу. Внутри эритроцитов он взаимодействует с полосой 4.1 (белком 80 кДа) и p55 (пальмитоилированным периферическим мембранным фосфопротеином и членом семейства мембранно-ассоциированных гуанилаткиназ) с образованием тримерного комплекса, критически важного для формы и стабильности эритроцитов. Основными местами прикрепления между цитоскелетом спектрина-актина эритроцитов и липидным бислоем являются гликофорин С и полоса 3. Взаимодействие с полосой 4.1 и p55 опосредовано N-концевым доменом 30 кДа полосы 4.1, связывающимся с 16-аминокислотным сегментом (остатки 82-98: остатки 61-77 гликофорина D) в цитоплазматическом домене гликофорина C и с положительно заряженным 39-аминокислотным мотивом в p55. Большая часть белка 4.1 связана с гликофорином С. Величина силы взаимодействия между гликофорином С и полосой 4.1 оценивается в 6,9 микроньютон на метр, что типично для белок-белковых взаимодействий. Гликофорин С обычно демонстрирует колебательные движения в мембране эритроцитов. Эти движения снижены при юго-восточноазиатской овалоцитозе – заболевании эритроцитов, вызванном мутацией в полосе 3.
Трансфузионные препараты
Эти гликофорины связаны с одиннадцатью антигенами, представляющими интерес для трансфузионной медицины: Гербих (Ge2, Ge3, Ge4), Юсеф (Yus), Уэбб (Wb или Ge5), Дуч (Dh(a) или Ge8), Лич, Льюис II (Ls(a) или Ge6), Ахонен (An(a) или Ge7) и GEPL (Ge10*), GEAT (Ge11*) и GETI (Ge12*). Шесть из них имеют высокую распространенность (Ge2, Ge3, Ge4, Ge10*, Ge11*, Ge12*) и пять – низкую (Wb, Ls(a), An(a), Dh(a) и Ge9).
Антиген гербика
Гликофорин С и D кодируют антигены Гербиха (Ge). Существует четыре аллеля, от Ge1 до Ge4. Известны три типа отсутствия антигена Ge: Ge 1, 2, 3 (фенотип Лича), Ge 2, 3 и Ge 2, +3. Делеция в 3,4 килобазах внутри гена, вероятно возникшая в результате неравного кроссинговера между двумя повторяющимися доменами, является причиной формирования генотипа Ge 2, 3. Точки разрыва делеции расположены в интронах 2 и 3 и приводят к удалению экзона 3. Этот мутантный ген транскрибируется в мРНК с непрерывной открытой рамкой считывания, простирающейся на 300 нуклеотидов, и транслируется в сиалогликопротеин, обнаруженный на эритроцитах Ge 2, 3. Вторая делеция в 3,4 килобазах в гене гликофорина С удаляет только экзон 2 по аналогичному механизму и генерирует мутантный ген, кодирующий аномальный гликопротеин, обнаруженный на эритроцитах Ge 2, +3. Эпитоп Ge2 является антигенным только для гликофорина D и представляет собой криптический антиген в гликофорине C. Он расположен в экзоне 2 и чувствителен к трипсину и папаину, но устойчив к химотрипсину и проназе. Эпитоп Ge3 кодируется экзоном 3. Он чувствителен к трипсину, но устойчив к химотрипсину, папаину и проназе. Предполагается, что он расположен между аминокислотами 42 и 50 в гликофорине C (остатки 21-49 в гликофорине D). Ge4 локализован в пределах первых 21 аминокислоты гликофорина C. Он чувствителен к трипсину, папаину, проназе и нейраминидазе.
Антиген выщелачивания
Относительно редкий фенотип Лича обусловлен либо делецией в экзонах 3 и 4, либо мутацией со сдвигом рамки считывания, вызывающей преждевременный стоп-кодон в гене гликофорина C. Люди с этим фенотипом менее восприимчивы (~60% от контрольного уровня) к инвазии Plasmodium falciparum. У таких людей наблюдается подтип состояния, называемого наследственным эллиптоцитозом. Аномально сформированные клетки известны как эллиптоциты или верблюдообразные клетки. Основы этого фенотипа впервые были описаны Telen и соавторами. Фенотип обозначается как Ge: 2, 3, 4.
Антиген Юсефа
Фенотип Юсефа (Yus) обусловлен делецией 57 пар оснований, соответствующей экзону 2. Антиген известен как GPC Yus. Мутации гликофорина C редки в большинстве стран западного мира, но более распространены в некоторых регионах, где эндемична малярия. В Меланезии больший процент населения является Gerbich-отрицательным (46,5%), чем в любой другой части света. Частота встречаемости Gerbich-отрицательного фенотипа, вызванного делецией экзона 3 в популяциях Wosera (провинция Восточный Сепик) и Liksul (провинция Маданг) Папуа — Новой Гвинеи, составляет 0,463 и 0,176 соответственно.
Антиген Вебба
Редкий антиген Вебба (Wb) (~1/1000 доноров), впервые описанный в 1963 году в Австралии, является результатом нарушения гликозилирования гликофорина C: переход от А к G в нуклеотиде 23 приводит к замене серина на аспарагин и, как следствие, к потере гликозилирования. Антиген известен как GPC Wb.
Антиген Дюша
Редкий антиген Duch (Dh) был обнаружен в Орхусе, Дания (1968) и также присутствует на гликофорине C. Он обусловлен переходом C в T в нуклеотиде 40, приводящим к замене лейцина на фенилаланин. Этот антиген чувствителен к трипсину, но устойчив к химотрипсину и Endo F.
Антиген Льюиса
Антиген Lewis II (Ls(a); Ge 6) содержит вставку из 84 нуклеотидов в ген GPC: эта вставка соответствует полной последовательности экзона 3. Известны два подтипа этого антигена: бета-Ls(a), несущий эпитоп Ge3, и гамма-Ls(a), несущий как эпитоп Ge2, так и эпитоп Ge3. Этот антиген также известен как антиген Rs(a).
Антиген Ахонена
Антиген Ахонена (Ана) был впервые описан в 1972 году. Этот антиген находится на гликофорине D. Антиген был обнаружен у финского мужчины 5 мая 1968 года при послеоперационном перекрестном определении совместимости крови перед операцией по восстановлению аневризмы аорты. В Финляндии частота встречаемости этого антигена составляет 6 на 10 000 доноров. В Швеции частота встречаемости составила 2 на 3266 доноров. Молекулярная основа возникновения этого антигена заключается в экзоне 2, где замена G на T в кодоне 67 (позиция 199) приводит к замене аланина на серин. Хотя этот эпитоп присутствует в гликофорине C, там он является криптоантигеном. Он становится антигенным только в гликофорине D из-за укороченного N-концевого участка.
Другие
У японских доноров крови также сообщалось о дупликации экзона 2 эритроцитов (~2/10,000). Эта мутация не связана с появлением нового антигена.
Антитела
Антитела к антигенам Гербиха ассоциируются с реакциями на переливание крови и легкими формами гемолитической болезни новорожденных. В других исследованиях обнаружены естественные анти-Ge антитела, которые, по всей видимости, не имеют клинического значения. Предполагается наличие иммунологической толерантности к антигену Ge.
Другие области
Высокая экспрессия гликофорина C ассоциируется с неблагоприятным прогнозом при остром лимфобластном лейкозе у представителей китайской популяции. Гликофорин С является рецептором белка эритроцит-связывающего антигена 140 (EBA140) Plasmodium falciparum. Это взаимодействие опосредует основной путь инвазии в эритроциты. Частичная устойчивость эритроцитов, лишенных этого белка, к инвазии P. falciparum была впервые отмечена в 1982 году. Отсутствие антигенов Гербиха в популяции Папуа — Новой Гвинеи было установлено в 1989 году. Вирусы гриппа А и В связываются с гликофорином С.