免疫球蛋白超家族
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免疫球蛋白超家族
免疫球蛋白基因的研究近年来获得重大突破。日本学者利根川进(Tonegawa)因在免疫球蛋白基因结构研究有突出贡献而获得1987年诺贝尔医学和生理学奖。应用X结晶衍射分析、DNA序列分析和园双色等技术研究表明,许多细胞膜表面分子和机体某些蛋白分子多肽折叠方式与Lg相似,在氨基酸组成上与免疫球蛋白可变区(V区)或/和恒定区(C区)有较高的同源性,它们可能从同一祖先基因(primordial ancestral gene)进化而来。编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族(immunoglobulin gene superfamily),这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族(immunoglobulin superfamily,IGSF)。
Ig超家族中某些成员如Fascilin Neuroglian和Amalgam等分子存在于昆虫中,这表明Ig超家族结构域的多样化(diversification)在后生动物(Metazoon)进化早期即开始发生,通过基因的复制(duplication)和随后发生的偏离(divergence)产生了具有不同功能的多功能域结构。
第一节 免疫球蛋白超家族的组成和特点
一、Ig超家族的组成
由于细胞表面标志、单克隆抗体以及基因工程技术的应用,发现越来越多的膜表面分子和蛋白分子属于Ig超家族,主要包括T细胞、B细胞识别抗原受体及其信号转导分子,免疫球蛋白重链和轻链,MHC抗原及相关分子,免疫球蛋白Fc段受体,某些细胞因子受体,与神经系统功能和粘附有关的分子,某些粘附分子和分化抗原等(表3-1)。
表3-1 免疫球蛋白超家族的组成(举例)
成 员 |
分子量
(kDa) |
Ig结构域类型 |
人染色体
定 位 |
主要功能 |
C1 C2 V | ||||
识别抗原和信号转导 | ||||
Igμ重链 | 4 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 | |
Igγ重链 | 52~58 | 3 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 |
Igδ重链 | 3 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 | |
Igε重连 | 4 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 | |
Igα重连 | 52~56 | 3 - 1 | 14q32.33 | 识别抗原 |
Igκ重连 | 24 | 1 - 1 | 2p12 | 识别抗原 |
Igλ重连 | 24 | 1 - 1 | 22q11.12 | 识别抗原 |
Ig-α(CD79a) | 47 | (一个Ig结构域) | mIg复合体成分,信号转导 | |
Ig-β(CD79b) | 37 | (一个Ig结构域) | mIg复合体成分,信号转导 | |
TCRα链 | 45~60 | 1 - 1 | 14q11.12 | 识别MHC/多肽复合物 |
TCRβ链 | 40~50 | 1 - 1 | 7q32 | 识别MHC/多肽复合物 |
TCRγ链 | 45~60 | 1 - 1 | 7p15 | 识别MHC/多肽复合物 |
TCRδ链 | 40~60 | 1 - 1 | 14q11.2 | 识别MHC/多肽复合物 |
TCRγ链 | 25~28 | - 1 - | 11q23 | TCR信号传导 |
TCRδ链 | 20 | - 1 - | 11q23 | TCR信号传导 |
TCRε链 | 20 | - 1 - | 11q23 | TCR信号传导 |
续表1
成 员 |
分子量
(kDa) |
Ig结构域类型 |
人染色体
定 位 |
主要功能 |
C1 C2 V | ||||
MHC抗原及相关分子 | ||||
MHCⅠ类抗原α链 | 44 | 1 - - | 6p21.3 |
α1、α2结合肽片段, α3结合CD8 |
MHCβ2m | 12 | 1 - - | 15q21-q22 | 稳定MHCⅠ类分子α链 |
MHCⅡ类抗原 α链 | 32~34 | 1 - - | 6p21.3 | α1结合肽片段,α2结合CD4 |
MHCⅡ类抗原 β链 | 29~32 | 1 - - | 6p21.3 | β1结合肽片段,β2结合CD4 |
MHCⅡ类抗原 γ链 | 30 | (属IGSF) | 参与Ⅱ类抗原功能 | |
CD1 | 43~49 | 1 - - | 1q22-q23 | TCRγ/δ限制成分? |
Qa/TL重链 | 48 | 1 - - | (小鼠) | TCRγ/δ限制成分? |
免疫球蛋白Fc段受体 | ||||
polyIgR | 100 | - 1 4 | 1q31-q42 |
多聚Ig受体(肝细胞上 polyIgR是HBV受体) |
FcγRⅠ(CD64) | 70 | - 3 - | 1q23-q24 | IgG Fc高亲和力受体 |
FcγRⅡ(CD32) | 40 | - 2 - | 1q23-q24 | IgG Fc低亲和力受体 |
FcγRⅢ(CD16) | 50~70 | - 2 - | 1q23-q24 | IgG Fc低亲和力受体 |
FcεRⅠα链 | 25 | - 2 - | 1q23-q24 | IgE Fc高亲和力受体 |
FcαR(CD89) | 60 | - 2 - | (尚未鉴定出) | IgA Fc受体 |
细胞因子受体 | ||||
M-CSFR(C-fms) | 165 | -4 1 | 5q33.2-q33.3 | 细胞因子受体 |
(CSF-1R)(CD115) | ||||
SCFR(C-kit)(CD117) | 145 | -4 1 | 4q31-3 | 细胞因子受体 |
IL-1RtI(CDw121a) | 82 | - 3 - | 2q12 | 细胞因子受体 |
IL-1RtⅡ(CDw121b) | 68 | - 3 - | 2q12 | 细胞因子受体 |
IL-6R(CD126) | 80 | - 1 - | 细胞因子受体 | |
G-CSFR | 150 | - 1 - | 细胞因子受体 | |
PDGFR | 180 | - 4 1 | 5q31-q32 | 细胞因子受体 |
FGFR | 130 | (3个Ig结构域) | 细胞因子受体 | |
gp130(CDw130) | 130 | (属IGSF) | 细胞因子受体 | |
VEGFR | (7个Ig属结构域) | 细胞因子受体 | ||
粘附分子和分化抗原 | ||||
CD2 | 50 | - 2 - | 1p13 | LFA-3(CD58)配体 |
CD4 | 55 | - 1 2 | 12pter-q12 | 结合MHCⅡ类抗原 |
CD7 | 40 | - - 1 | 17q25 | T细胞活化 |
CD8α链 | 34 | - - 1 | 2p12 | 结合MHCⅠ类抗原 |
CD8β链 | 30 | - - 1 | 2p12 | 结合MHCⅠ类抗原 |
CD19 | 95 | (2个Ig样结构域) | B细胞活化 |
续表2
成 员 |
分子量
(kDa) |
Ig结构域类型 |
人染色体
定 位 |
主要功能 |
C1 C2 V | ||||
CD22(MAG类似物) | 130/140 | - 5 - | B细胞粘附 | |
CD28(同源二聚体) | 90 | - - 1 | 2q33-q34 | T细胞活化,结合CD80 |
CTLA-4(CD28类同物) | - - 1 | 2q33-q34 | 活化CTL | |
PECAM-1(CD31) | 140 | - 6 - | 粘附 | |
CD33 | 67 | (2个Ig结构域) | 19q13 | 髓样细胞粘附? |
CD48(blast-1) | 41~45 | - 1 1 | 1q21-q23 | B细胞粘附,结合CD2 |
ICAM-3 (CD50) | 124 | - 5 - | LFA-1配体 | |
ICAM-1(CD54) | 80~114 | - 5 - | 1q | LFA-1配体(鼻病毒受体) |
LFA-3(CD58) | 40~65 | - 2 - | 1p13? | CD2配体 |
CEA(癌胚抗原)(CD66e) | 175~200 | - 2~6 1 | 19q13.1-q13.2 | 粘附作用? |
B7/BB1(CD80) | 60 | (2个Ig结构域) | B细胞活化抗原,结合CD28 | |
B7-2(CD86) | 80 | (2个Ig结构域) | 活化T细胞,结合CD28 | |
Thy-1(CDw90) | 17.5~18.7 | - - 1 | 11q23 | T细胞活化和粘附 |
CD96(TACTILE) | 160 | (3个Ig结构域) | T细胞激活 | |
ICAM-2(CD102) | 60 | - 2 - | LFA-1配体 | |
VCAM-1(CD106) (血管细胞粘附分子-1) | 110 | - 7 - | VLA-4配体 | |
MRC OX-2 | 41~47 | - 1 1 | 3 | |
妊娠特异性蛋白 | 54~72 | - 3 1 | 19q13.2-13.3 | 粘附作用? |
α1BgP(血清α1胆汁糖蛋白) | 63 | - 5 - | (与CEA结构相似) | |
BMLP(基底膜连接蛋白) | 44.5~48.5 | - - 1 | 粘附 | |
脊髓灰质炎病毒受体(PVR)与神经组织细胞粘附及其它功能有关 | 67 | - 2 1 | 19q | V区与PV结合 |
NCAM(CD56)(神经细胞粘附分子) | 97~220 | - 5 - | 11q23 | 神经细胞粘附 |
NCAM-L1(神经细胞粘附分子-L1) | 200 | - 6 - | (小鼠) | 轴索成束和延长,神经元的移行 |
MAG | 67/72 | - 5 - | (大鼠) | 髓鞘形成中轴索和神经胶质的相互作用 |
(大鼠髓鞘磷脂相关糖蛋白) 外周髓磷脂糖蛋白(po myelin protein) | 28~30 | - - 1 | (大鼠) | 使髓鞘质紧密 |
从表3-1中可以看出,不同组Ig结构域的类型和数目有以下特点:
(1)识别抗原和信号转导组中,Igμ、γ、δ、ε和α重链各含1个V区,3~4个C1区;Igκ、λ轻链各含1个V区和1个C1区;TCRα、β、γ和δ链各含1个V区和1个C1区;CD3γ、δ和ε链只含1个C2区(CD3ξ和η链结构与IGSF无同源性)。
(2)MHC抗原及相关分子只含1个C1区,Qa/TL或CD1与β2m组成异源二聚体与MHCⅠ类抗原结构相似,MHCⅠ类分子α1、α2结构域,MHCⅡ类分子α1、β1结构域具有多态性,但其结构不属于IGSF。
(3)免疫球蛋白Fc受体基因均定位于1号染色体,除polyIgR外,其余IgFc受体的Ig结构域为2~3个C2区。
(4)IL-6Rα链、gp130和G-CSFR的胞膜外结构除N端各含有1个C2样区外,靠近胞膜侧各有一个红细胞生成素受体超家族结构域,此外,还有2~4个纤粘连素结构域。
(5)与神经组织细胞粘附有关的粘附分子中绝大多数含有5个或6个C2区。