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細胞因子家族

細胞因子是由免疫原、有絲分裂原或其他刺激物在多種細胞中誘導的低分子量可溶性蛋白(5~20kDa)。許多研究表明,細胞因子作為免疫調節劑參與自分泌、旁分泌和內分泌信號的傳遞(圖1)。細胞因子的分類一般依據結構和功能兩個原則。在這里,細胞因子家族分類以細胞因子結構為基礎。那么,什么是細胞因子家族?細胞因子家族主要有哪些類型?

細胞因子的特性

圖1. 細胞因子的特性 [1]

*圖片來源于Springer的出版物Textbook of Membrane Biology

什么是細胞因子家族?

細胞因子家族是指一系列細胞因子,它們具有序列相似性,并在相互的受體系統中表現出同源性和一定的雜合性。但這并不意味著它們表現出功能上的相似性。細胞因子家族還包含重要的調節細胞膜受體-配體對它們反映了在高等哺乳動物的不同免疫功能中使用共同結構基團的進化。以IL-1/IL-1受體超家族為例,IL-1/IL-1受體超家族包含的細胞因子有IL-1β、IL-1α、IL-受體拮抗劑、IL-18和IL-33,它們介導生理和宿主防御功能,這個家族還包括Toll樣受體,Toll樣受體是一系列哺乳動物模式識別分子,在先天反應早期對微生物物種的識別具有關鍵作用。

細胞因子家族的主要類型有哪些?

一般來說,細胞因子家族包括白細胞介素家族、干擾素家族、腫瘤壞死因子(TNF)超家族和趨化因子超家族。其中,白細胞介素超家族根據功能的不同可分為多個細胞因子超家族,涉及IL-1家族、IL-6家族和IL-17家族等。

● 白細胞介素家族

白細胞介素是細胞因子的一種,在免疫調節和穩態中起著至關重要的作用。白細胞介素最初發現于白細胞中,現在發現,巨噬細胞、淋巴細胞等很多細胞都能產生。具有穩定的結構和功能。白細胞介素超家族包括大量的細胞因子,它們命名為IL-1~IL-38。如上所述,這些ILs又可分為幾個亞家族。

如IL-1家族,它包含11個成員,雖然最初只有IL-1α, IL-1β, IL-1Ra和IL-18四個成員,但它們具有相似的基因結構。它們在調控免疫和炎癥反應以應對感染或無菌性損傷方面起著核心作用。

● 干擾素家族

干擾素(IFNs)是哺乳動物細胞因子的一個家族,其主要特點是能夠通過保護細胞免受病毒感染來"干擾"病毒的復制。IFN家族由三大類細胞因子組成,即I型IFN, II型IFN和III型IFN。其中I型IFN和II型IFN研究較多。

如I型干擾素包括干擾素α(又可進一步分為13個不同亞型, IFN-α1, -α2, -α4, -α5, -α6, -α7, -α8, -α10, -α13, -α14, -α16, -α17和-α21),β, ε, к和人中的ω。所有I型IFN都與一個相同的共同細胞表面受體結合,該受體為I型IFN受體。

● TNF超級家族

腫瘤壞死因子(TNF)超家族是一個含有TNF同源域并形成三聚體的Ⅱ型跨膜蛋白超家族。該超家族成員可通過細胞外蛋白分解,從細胞膜上釋放,并作為細胞因子發揮作用。這些蛋白主要由免疫細胞表達,它們參與到多種細胞功能調節活動,包括免疫反應和炎癥,或是增殖、分化、凋亡和胚胎發生。根據序列、功能和結構的相似性,該超家族包含19個成員,與TNF受體超家族的29個成員結合。

● 趨化因子家族

趨化因子是一類分子量較小的細胞因子,其主要作用是在穩態和病理條件下招募白細胞亞群。

趨化因子受體是G蛋白偶聯受體,是一種7次跨膜蛋白,并在細胞內與G蛋白偶聯進行信號轉導。根據給定的趨化因子的濃度梯度,誘導靶細胞牢固地粘附在內皮上,并引導靶細胞運動到目的地。根據行為和結構特點,趨化因子家族由人類和小鼠的50種內源性趨化因子配體組成。

參考文獻:

[1] Wardhan R., Mudgal P. (2017) Membrane Receptors and Signal Transduction Pathway. In: Textbook of Membrane Biology. Springer, Singapore.

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