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).

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.