Redaktoriaus Pasirinkimas

Brain S100 baltymas: kas tai yra?

Anonim

S100 baltymai yra mažos molekulinės masės audinių specifinių kalcio surišančių baltymų, turinčių modulinį poveikį, šeimos, dalyvaujančios daugelyje fiziologinių organizmo procesų. Pavadinimas apibūdina šios grupės junginių gebėjimą visiškai ištirpinti 100% amonio sulfato tirpale, esant neutralioms pH vertėms.

Šiuo metu yra žinomi 25 šios šeimos atstovai, būdingi skirtingiems audiniams. Ši savybė rodo, kad smegenų specifiniai s100 baltymai yra baltymai, esantys smegenų ląstelėse ir dalyvauja neurofiziologiniuose procesuose.

„Discovery“ istorija

Pirmąjį s100 baltymą 1965 m. Izoliavo mokslininkai Moore ir Gregor. Vėliau šios šeimos baltymai buvo aptikti žinduoliuose, paukščiuose, ropliai ir žmonės. Iš pradžių buvo manoma, kad s100 buvo tik nerviniame audinyje, tačiau imunologinių metodų kūrimo metu šios grupės baltymai pradėjo aptikti kituose organuose.

Bendrosios charakteristikos ir topografija

S100 šeimos baltymai yra tik stuburiniuose ir žmonėms. 15 iš 25 šios grupės baltymų yra specifiniai smegenims, kurių daugumą gamina CNS astroglialinės ląstelės, tačiau tam tikra dalis yra ir neuronuose.

Nustatyta, kad 90% viso kūno s100 frakcijos yra ištirpinta ląstelių citoplazmoje, 0, 5% yra lokalizuota branduolyje ir 5-7% yra susijusi su membranomis. Maža dalis baltymų randama ekstraląstelinėje erdvėje, įskaitant kraują ir smegenų skystį.

S100 grupės baltymas yra daugelyje organų (odos, kepenų, širdies, blužnies ir kt.), Tačiau smegenyse jis yra šimtas tūkstančių kartų didesnis. Didžiausia koncentracija stebima smegenėlių. Baltymai s100 taip pat aktyviai gaminami melanocituose (odos naviko ląstelėse). Dėl to šis junginys buvo naudojamas kaip audinio ektoderminės kilmės žymuo.

Chemiškai s100 baltymai yra dimeriai, kurių molekulinė masė yra 10-12 daltonų. Šie baltymai yra rūgštūs, nes juose yra daug (iki 30%) glutamino ir aspartino aminorūgščių liekanų. S100 molekulių sudėtis neapima fosfatų, angliavandenių ir lipidų. Šie baltymai gali atlaikyti šilumą iki 60 laipsnių.

Struktūra ir erdvinė konformacija

Pagal struktūrą visi s100 šeimos nariai yra globuliniai baltymai. Vienos dimerinės molekulės struktūrą sudaro 2 polipeptidai (alfa ir beta), kurie yra tarpusavyje sujungti ne kovalentiniais ryšiais.

Dauguma šeimos narių yra homodimeriai, kuriuos sudaro du identiški subvienetai, bet taip pat randami heterodimeriai. Kiekvienas polipeptidas, apimantis s100 molekulę, turi kalcio surišimo motyvą, vadinamą EF grupe. Jis yra pastatytas kaip spiralinės kilpos spiralė.

S100 baltymas turi 4 α-sraigtinius segmentus, kintamo ilgio centrinį lankstų regioną ir du galinius kintamuosius domenus (N ir C).

Veiksmų funkcijos

Savo ruožtu s100 baltymai neturi fermentinio aktyvumo. Jų veikimas pagrįstas kalcio jonų, kurie dalyvauja daugelyje ląstelių ir ląstelių procesų, įskaitant signalizaciją, surišimu. Ca2 + pridėjimas prie s100 molekulės lemia jo erdvinį pertvarkymą ir tikslinio baltymo surišimo centro atradimą, per kurį jis sąveikauja su kitais proteinais.

Taigi, s100 nepriklauso baltymams, kurių pagrindinis uždavinys yra reguliuoti Ca 2 + koncentraciją. Šios grupės baltymai yra signalą transformuojantys kalcio priklausomi biologiškai aktyvūs moduliatoriai, turintys įtakos ląstelių ir ląstelių ląstelių procesams, prisijungiant prie tikslinių baltymų. Neurotransmiteriai taip pat gali veikti kaip pastarieji, su kuriais yra prijungtas s100 poveikis nervų impulsų perdavimui.

Šiuo metu buvo nustatyta, kad cinko ir (arba) vario jonai veikia kaip kai kurių s100, o ne Ca 2 +, reguliatoriai. Pastarųjų pritvirtinimas gali tiesiogiai paveikti baltymo aktyvumą ir pakeisti jo afinitetą kalcio atžvilgiu.

Funkcijos

Vis dar nėra pilno smegenų specifinių s100 baltymų biologinio vaidmens organizme. Nepaisant to, atskleidė šios grupės baltymų dalyvavimą tokiuose procesuose:

  • nervų audinio metabolinių reakcijų reguliavimas;
  • DNR replikacija;
  • genetinės informacijos išraiška;
  • gliuzinių ląstelių proliferacija;
  • apsauga nuo oksidacinių (su deguonimi susijusių) ląstelių pažeidimų;
  • nesubrendusių neuronų diferenciacija;
  • neuronų mirtis per apoptozę;
  • citoskeleto dinamika;
  • fosforilinimas ir sekrecija;
  • nervinių impulsų perdavimas;
  • ląstelių ciklo reguliavimas.

Priklausomai nuo tipo ir vietos, s100 smegenų specifiniai baltymai gali turėti tiek intracelulinį, tiek ekstraląstelinį poveikį. Kai kurių baltymų poveikis priklauso nuo koncentracijos. Taigi gerai žinomas baltymas s100B su normaliu turiniu pasižymi neurotrofiniu aktyvumu, o padidintu lygiu jis rodo neurotoksinį aktyvumą.

Ekstraceliuliniai, smegenų specifiniai s100 baltymai gali dalyvauti uždegiminėse reakcijose, reguliuoti glia ir neuronų diferenciaciją ir sukelti apoptozę (užprogramuotą ląstelių mirtį). S100 svarba buvo įrodyta in vitro eksperimente, kuriame neuronai negalėjo išgyventi be šio baltymo.

S100 diagnostinė vertė

S100 diagnostinė vertė pagrįsta jos koncentracijos serume (arba cerebrospinaliniame skystyje) ir CNS patologijų bei onkologinių ligų santykiu. Nustatyta, kad pažeidus gliuzines ląsteles, šis baltymas patenka į ekstraląstelinę erdvę, iš kurios jis patenka į smegenų skystį ir po to į kraują. Taigi, remiantis s100 koncentracijos padidėjimu serume, galima daryti išvadą apie daugelį smegenų patologijų. Šio baltymo kiekio kraujyje ir centrinės nervų sistemos ligų santykis buvo patvirtintas eksperimentiškai.

S100 koncentracijos padidėjimas ekstraląsteliniuose skysčiuose yra ne tik dėl šio baltymo sintezuojančių ląstelių ląstelių barjerų sunaikinimo. Pirmoji reakcija į daugelį smegenų patologijų yra vadinamasis glialinis atsakas, kurio dalis - astrocitų s100 sekrecijos intensyvumo padidėjimas. Šio baltymo kiekio kraujyje padidėjimas taip pat gali reikšti, kad pažeistas kraujo ir smegenų barjeras.

S100 lygio stebėjimas leidžia įvertinti smegenų pažeidimo laipsnį, kuris yra labai svarbus medicininei prognozei. Diagnozinis ryšys tarp šio baltymo kiekio ir neuropatologijos panašus į c-reaktyvaus baltymo ir sisteminio uždegimo koncentracijos koreliaciją.

Naudokite kaip naviko žymeklį

Kaip naviko žymeklis, s100 baltymas pradėtas naudoti 1980-ųjų pradžioje. Šiuo metu šis metodas yra veiksmingas ankstyvam vėžio, recidyvo ar metastazių nustatymui. Dažniausiai s100 yra naudojamas melanomos arba neuroblastomos diagnozei.

Būtina atskirti, kada šio baltymo analizė atliekama siekiant nustatyti centrinės nervų sistemos ar kitų ligų patologijas ir kada - nustatyti vėžį. Jei orientacija yra tiksliai ant naviko žymeklio, s100 baltymo interpretacija turi atsižvelgti į kitas galimas bandomosios medžiagos koncentracijos kraujyje padidėjimo priežastis. Vertinant rezultatus būtina atkreipti dėmesį į analizės metodą, nes nuo jo priklauso atskaitos intervalo ribos (normaliosios vertės).

Pagrindinis s100 žymens trūkumas yra jo mažas selektyvumas, nes šio baltymo koncentracijos padidėjimas kraujyje ir CSF gali būti siejamas su daugeliu patologijų, nebūtinai vėžinių. Todėl negalite išduoti proteino s100, nustatančio diagnostinę vertę. Nepaisant to, šis baltymas pasitvirtino kaip vėžio žymeklis.

Serumo lygis

Paprastai s100 baltymų kiekis serume turi būti mažesnis nei 0, 105 µg / L. Ši reikšmė atitinka viršutinę koncentracijos ribą sveikame asmenyje. Viršijus leistiną lygį (kontrolė) s100 gali būti nurodyta:

  • Cerebrinis paralyžius;
  • smegenų sužalojimas;
  • piktybinės melanomos vystymąsi (arba jos pasikartojimą);
  • nėštumo buvimas;
  • neuroblastoma;
  • dermatomitozė;
  • apimantis didelius nudegimų plotus.

Baltymų kiekis taip pat gali didėti streso metu arba kai organizmas ilgą laiką yra ultravioletinėje zonoje. Kraujo koncentracija nustatoma tinkama analize.

Aptikimas organizme

S100 buvimą serume galima aptikti keliais būdais, įskaitant:

  • imunoradiometrinė analizė (IRMA);
  • masių spektroskopija;
  • western blot;
  • ELISA (ELISA);
  • elektrochemiluminescencija;
  • kiekybinė PCR.

Visi šie analizės metodai yra labai jautrūs ir leidžia labai tiksliai nustatyti s100 kiekybinį kiekį. Kadangi šis baltymas pasižymi trumpu pusinės eliminacijos periodu (30 minučių), didelė koncentracija serume yra įmanoma tik esant pastoviam srautui iš paveiktų audinių.

Klinikinėje diagnostikoje dažniausiai naudojama s100 baltymų automatinė elektrochemiluminescencinė imuninė analizė. Tyrimas apjungia antikūnų ir aptinkamo baltymo naudojimą su lengva etikete. Prietaisas nustato s100 koncentraciją pagal chemiluminescencinės spinduliuotės intensyvumą.

Antikūnai nuo s100 voverės

Medicinoje antikūnai prieš s100 baltymą turi dvi praktinio taikymo sritis:

  • diagnostika - naudojama imunologiniuose metoduose, siekiant nustatyti šio baltymo koncentraciją serume arba CSF (šiuo atveju s100 yra antigenas);
  • gydomoji - antikūnų įvedimas į kūną naudojamas tam tikroms ligoms gydyti.

Antikūnai veikia kaip moduliuojantis poveikis s100 baltymams. Gerai žinomas vaistas šiuo pagrindu yra „Tenoten“. Antikūnai prieš s100 turi teigiamą poveikį nervų sistemai, pagerina impulsų perdavimą. Be to, šie vaistai gali sulaikyti simptominius vegetacinės funkcijos sutrikimų virškinimo sistemoje apraiškas.

arrow