Fyzikálně chemická
struktura cytokinů
Cytokiny mají nízkou molekulovou hmotnost, jsou sestaveny ze 100 až 200
aminokyselinových zbytků a to včetně signální sekvence, která ovlivňuje jejich
sekreci do extracelulárního prostoru. Molekulová hmotnost se pohybuje od 6 kDa
(TGF-a) až po 140 kDa
(Mullerian-inhibiting substance-MIS. Sestávají z jednoho nebo dvou
aminokyselinových řetězců, výjimkou je tumor necrosis factor (TNF), který je
trimer. Většina cytokinů má poměrně vysoký obsah struktury alfa-helixu (40 - 60
%), v ostatních strukturních charakteristikách se liší. Stabilitu molekuly
cytokinů zvyšují disulfidické můstky. Ve většině případů jsou cytokiny
glykoproteiny, obsahující cukernou složku vázanou přes N nebo O. Glykosylace
ovlivňuje v mnoha směrech biologickou aktivitu cytokinů. Některé cytokiny,
např. IFN-g a IL-6 se
rovněž vyskytují jako fosfoproteiny. Některé obsahují acylové zbytky (IL-1
a TNF), jejichž význam není jasný a zdá se, že souvisí se zachycením
cytokinu na buněčné membráně.
Přítomnost tzv. signální sekvence v příslušném genu je indikátorem toho,
že cytokin (genový produkt) je určen pro sekreci z buňky. Většina cytokinů
vykazuje tento typ sekvence, některé (např. endotelial cell growth factor,
basic fibroblast growth factor a IL-1b) tuto signální
sekvenci nemají a mechanismus, jakým opouštějí buňku není jasný. Zdá se,
že existují určité proteázy, které jsou odpovědné za sekreci těchto cytokinů
z buněčného povrchu. Přesné mechanismy sekrece cytokinů z buněk jsou
obecně velmi málo známy.
S nárůstem znalostí cytokinů je rovněž již známa krystalická podoba
řady cytokinů. Řada cytokinů vykazuje strukturu a-helixu, méně
častá je struktura b-skládaného listu
se strukturou trojlístku nebo b-skládaného listu
se strukturou rolky (jellyroll) nebo struktura b-skládaného listu
s tzv. cystinovými uzly. Je zajímavé, že některé molekuly, které vykazují
jen 30% homologii v primární aminokyselinové struktuře, vykazují vysoký
stupeň podobnosti v trojrozměrné podobě, přičemž mohou (ale i nemusí)
sdílet stejný membránový receptor. Na základě primární, sekundární
a terciární struktury řada experimentátorů začala syntetizovat peptidy,
které imitují biologické efekty přirozených cytokinů. Některé syntetické peptidy
mohou vykazovat jen část vlastností přirozených cytokinů. Například syntetický
peptid, odpovídající sekvenci 163-171 přirozeného IL-1b má imunomodulační efekt typický
pro IL-1 ale bez pyrogenního efektu. Tyto výsledky naznačují, že různé
vlastnosti cytokinů „sídlí“ nebo souvisejí s různými doménami na molekule.
Záměnou jedné nebo více aminokyselin v primární struktuře cytokinů
lze konvertovat protein v receptorového antagonistu. Typickým příkladem je
IL-4, u kterého záměna tyrosinového zbytku na pozici 124 kyselinou
asparagovou mění tento protein v receptorového antagonistu, který blokuje
aktivity IL-4 a IL-13. U TNF, který se váže na dva různé typy
receptorů lze pomocí tzv. „site specific mutagenesis“ získat mutantní TNF
protein se specificitou pro jeden typ receptoru.
Další informace
Helena Živná,
Pavel Živný