Введение

Гликопротеины

Муцины – это семейство высокомолекулярных, сильно гликозилированных белков (гликоконъюгатов), производимых эпителиальными тканями у большинства животных. Ключевой характеристикой муцинов является их способность образовывать гели, поэтому они являются ключевым компонентом большинства гелеобразных секретов, выполняющих функции от смазки до клеточной сигнализации и формирования химических барьеров, а также участвуют в кальцификации у иглокожих и образовании костей у позвоночных. Они связываются с патогенами как часть иммунной системы. Сверхэкспрессия белков муцинов, особенно MUC1, связана со многими типами рака. Хотя некоторые муцины связаны с мембраной благодаря наличию гидрофобного трансмембранного домена, способствующего удержанию в плазматической мембране, большинство муцинов секретируются как основные компоненты слизи слизистыми оболочками или выделяются, чтобы стать компонентом слюны.

Эволюционная классификация

Функциональная классификация не соответствует точной эволюционной взаимосвязи, которая все еще неполна и продолжается. Четыре из них расположены в хорошо сохранившемся генном кластере (в геноме человека – 11p.15.5). Это муцины, содержащие домен, подобный EGF. К ним относятся MUC3 (A, B), MUC4, MUC12, MUC13 и MUC17. Некоторые муцины, подобные EGF, а также MUC1 и MUC16, содержат SEA-домены – новообразование, характерное для позвоночных. Неясно, свидетельствует ли это об общем происхождении этих трансмембранных муцинов.

Функция у человека

Муцины выполняют важную функцию в защите от бактериальных и грибковых инфекций. MUC5B, преобладающий муцин в полости рта и женских половых органах, значительно снижает адгезию и образование биопленки Streptococcus mutans, бактерии, потенциально вызывающей развитие кариеса. Необычно, что MUC5B не уничтожает бактерии, а поддерживает их в планктонной (не биопленочной) фазе, тем самым способствуя поддержанию разнообразного и здорового микробиома полости рта. В полости рта муцины также могут рекрутировать антимикробные белки, такие как статерины и гистатин 1, что дополнительно снижает риск инфекции. Слияние везикул с плазматической мембраной приводит к высвобождению муцина, который, обменивая Ca2+ на Na+, увеличивается в объеме до 600 раз. В результате образуется вязкоупругий продукт из переплетенных молекул, который, в сочетании с другими секретами (например, из эпителия дыхательных путей и подслизистых желез дыхательной системы), называется слизью.

Клиническое значение

Увеличение продукции муцина наблюдается при многих аденокарциномах, включая рак поджелудочной железы, легких, молочной железы, яичников, толстой кишки и других тканей. Муцины также сверхэкспрессируются при заболеваниях легких, таких как астма, бронхит, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) или муковисцидоз. Два мембранных муцина, MUC1 и MUC4, были широко изучены в связи с их патологической ролью в развитии заболеваний. Муцины исследуются как потенциальные диагностические маркеры злокачественных новообразований и других патологических процессов, при которых они чаще всего сверхэкспрессируются или экспрессируются неправильно. Аномальные отложения муцина ответственны за неямочный отек лица, наблюдаемый при нелеченном гипотиреозе. Этот отек также наблюдается в области голени.

Муцины не позвоночных

Помимо лучше изученных муцинов позвоночных, другие животные также экспрессируют (не обязательно родственные) белки с похожими свойствами. К ним относятся:

Дрозофила известна тем, что экспрессирует муциновые белки, содержащие PTS-богатые повторы. Trypanosoma cruzi экспрессирует муцины клеточной поверхности (PF01456).