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CD14:白细胞分化抗原与LPS受体的双重身份解析

发布时间: 2024-04-02  点击次数: 210次

CD14是1981年由Todd首先在人单核细胞表面发现的膜蛋白分子,Maliszewski于1985年又从人血浆中发现了与单核细胞表面CD14结构相似的可溶性CD14 (solubleCD14,sCD14)。因发现它仅分布在成熟髓样细胞表面,早期将CD14视为一种白细胞分化抗原,当时人们并不知道CD14的具体功能,直到1990年,Wright等首先报道CD14是一种LPS受体,这也是首-次发现细胞表面存在LPS受体。


人CD14基因位于第5号染色体的长臂上(5q23~q31),约含有1338个核苷酸残基。从核苷酸的第76位到1200位,编码一段有375个氨基酸残基的多肽链,该多肽链的前19位信号肽被水解后,即形成成熟的CD14分子,含356个氨基酸。与CD14基因相邻的区域含有几种髓样特异性生长因子和受体基因,包括细胞因子中的IL-3、1L-4、IL-5、IL-1、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)、内皮细胞生长因子(ECGF),受体基因有M-CSF受体、血小板源性生长因子受体(PDGFR)、β2-肾上腺素能受体(β2AR)以及分化抗原CD49a和CD49b。鼠CD14基因位于第18号染色体上,后者也至少编码五种以上生长因子和受体基因。因此,根据CD14基因的定位,人们曾推测CD14可能是某种受体分子。

鼠CD14基因编码区与人CD14具有74%的同源性。鼠CD14由351个氨基酸残基组成,与人CD14氨基酸序列具有66%的同源性。lkeda等用小鼠CD14基因的PCR扩增片段作探针从牛染色体基因文库中获得了牛CD14基因,序列分析发现在其起始密码子ATG之后有一个由90 bp构成的内含子,比人和鼠CD14中的内含子多了两个核苷酸(88bp)。

牛CD14全长编码基因为1122 bp,共编码373个氨基酸,其中含有信号肽序列,但缺少穿膜结构域,在其序列中有3个潜在的N-连接糖基化位点。牛CD14的核苷酸序列与人及小鼠CD14的同源性分别为78%和69%,所推导的氨基酸序列与人CD14的同源性为73.5%,与鼠CD14的同源性仅为61.4%,三者之间氨基酸序列的同源性为55%。此外,其他动物CD14基因也与人CD14基因序列有较高的同源性。

同天然免疫系统的其他模式识别蛋白一样,CD14为亮-氨-酸家族成员,其胞外区含有多个富亮-氨-酸重复序列(leucine-rich repeats)(LXXLXLX)。经序列分析比较发现,这一特征性序列竟是来源于在进化关系上较远的生物种类,如酵母、果蝇,提示亮-氨-酸重复结构可能具有重要的生物学意义。现认为这一结构域通过形成双歧β折叠与脂质作用,是CD14识别并结合LPS的关键区域。

在人和小鼠CD14分子含有10个富亮-氨-酸重复序列,比牛CD14分子多4个。CD14分子还含有多个半胱-氨-酸残基,可以形成二硫键,这对于稳定其空间构象及维持其生物活性具有重要意义。缺失突变研究表明,CD14N末端152个氨基酸序列具有完整的结合LPS和介导细胞激活的作用,说明CD14结合LPS和激活细胞的功能区域位于前152个氨基酸以内,其中氨基酸57~64和39~44片断为LPS的结合域,因为将这些区域删除可导致与LPS结合能力完-全丧失。氨基酸7~10,9~13和91~101可能为CD14的激活域,因为删除这些区域后CD14虽能结合LPS,但缺乏激活作用。此外,CD14分子含有多个N-连接糖基化位点,属糖蛋白。

根据CD14在体内的存在形式,分为存在于细胞表面的膜结合型CD14(membranebound CD14,mCD14)和血浆内的sCD14。mCD14是一种分子量为5.3万~5.5万的糖蛋白,主要通过糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol,GPI)锚着在细胞膜上,少数mCD14也可通过跨膜肽与细胞膜结合,其附膜形式不影响其功能活性。mCD14在细胞内合成后,先在高尔基复合体内糖化,其羧基端再与GPI结合,通过GPI的磷脂部分附着在细胞膜上。

sCD14存在于人和许多动物血清或血浆内,其蛋白质结构与mCD14 蛋白质结构相同,但不含GPI结构,故分子量较mCD14小,为4.8万左右。在正常情况下,其血清含量约为2~6μg/ml。体内CD14分子主要以sCD14形式存在,约占体内总CD14分子的99%。

目前认为sCD14是由mCD14直接脱落和(或)由单核/巨噬细胞直接分泌产生,即:①通过内源性酶促反应(由蛋白酶或磷脂酶催化),水解GPI,使mCD14脱落,变成sCD14。有研究显示,单核细胞受LPS刺激后,细胞表面的mCD14明显减少,培养上清液中sCD14的浓度却明显增加。

②由CD14基因转录、合成的CD14蛋白不进行GPI化,直接被分泌入血。mCD14主要分布于成熟单核/巨噬细胞表面。流式细胞分析显示,在外周血单核细胞中,75%~95%的细胞呈CD14强阳性反应,少数细胞显CD14弱阳性。CD14弱阳性细胞可表达CD16、CD11b、CD33和MHC ClassⅡ抗原,提示这两群单核细胞亚群间可能存在着一定的功能差异。同单核细胞相似,组织巨噬细胞表面mCD14的表达强度也存在一定差异,如腹腔、胸腔巨噬细胞、脾巨噬细胞、kupffer细胞、脑血管周围巨噬细胞以及肉芽肿内的上皮样细胞、多核巨细胞均可表达较高水平mCD14,而肺泡巨噬细胞、小神经胶质细胞却仅显CD14弱阳性。

体外研究显示,单核细胞衍生的巨噬细胞表面mCD14的表达,因培养条件不同可表现为增加、减少、或不变,提示不同部位组织巨噬细胞表达CD14的差异可能与其微环境不同有一定关系。

中性粒细胞(PMN)也能表达CD14,但其数量较单核细胞表面CD14少近10倍。虽然PMN的mCD14水平较低,但其胞内CD14 mRNA水平仍较高,PMN受细胞因子、趋化因子刺激时,其表面mCD14表达可明显增加。此外,非髓样细胞(non-myeloidcells)如B细胞、乳腺细胞也能表达很弱的mCD14。

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