Сурфактантный белок B
Ген, кодирующий белок у вида Homo sapiens
СФТПБ
Доступные структуры
ПДБПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыSFTPB , PSP-B, SFTB3, SFTP3, SMDP1, SP-B, сурфактантный белок B, сурфактантный белок B
Внешние идентификаторыОМИМ : 178640; МГИ : 109516; гомологен : 456; GeneCards : SFTPB; OMA :SFTPB — ортологи
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Энтрез

6439

20388

Ансамбль

ENSG00000168878

ENSMUSG00000056370

UniProt

P07988

Р50405

РефСек (мРНК)

НМ_000542
НМ_198843
НМ_001367281

NM_001282071
NM_147779

RefSeq (белок)

НП_000533
НП_942140
НП_001354210

NP_001269000
NP_680088

Местоположение (UCSC)Хр 2: 85,66 – 85,67 МбХр 6: 72.28 – 72.29 Мб
Поиск в PubMed[3][4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человекаПросмотр/редактирование мыши

Сурфактантный белок B — это важный липид-ассоциированный белок, обнаруженный в легочном сурфактанте . Без него легкие не смогли бы надуваться после глубокого выдоха. [5] Он перестраивает липидные молекулы в жидкости, выстилающей легкие, так что крошечные воздушные мешочки в легких, называемые альвеолами , могут легче надуваться. [6]

Ген

SP-B кодируется SFTPB , одним геном длиной 11425 нуклеотидов на хромосоме 2. [ 7] Мутации в этом гене являются основой для нескольких заболеваний легких, упомянутых выше. Было обнаружено, что как мутации со сдвигом рамки считывания , так и несколько полиморфизмов одиночных нуклеотидов (SNP) коррелируют с различными заболеваниями легких. Мутация со сдвигом рамки считывания, ответственная за врожденный альвеолярный протеиноз (CAP), была идентифицирована Каттаном и др. [8] Было идентифицировано множество SNP в связи с заболеваниями легких. Они коррелируют с тяжелым гриппом, респираторным дистресс-синдромом новорожденных, необходимостью искусственной вентиляции легких и многим другим. [9]

Белок

Поверхностно-активный белок B (SP-B) — это небольшой белок, весом около 8 кДа . [10] Белки состоят из строительных блоков, называемых аминокислотами , и SP-B состоит из 79 из них ( валин , аланин , фенилаланин , лейцин , изолейцин и триптофан встречаются в самых высоких концентрациях). Девять из них несут с собой положительный заряд, а две — отрицательный, оставляя белок с чистым (общим) зарядом +7. [5] В организме две молекулы SP-B слипаются и образуют то, что называется гомодимером . [ 11] Они обнаружены встроенными в мембраны и другие липидные структуры, SP-B является высокогидрофобным , избегающим контакта с водой.

SP-B — это зрелая форма большого белка-предшественника, называемого proSP-B. Синтезированный в эндоплазматическом ретикулуме пневмоцитов типа II , proSP-B весит приблизительно 40 кДа и сокращается до размера зрелого SP-B в аппарате Гольджи посредством процесса, называемого посттрансляционной модификацией . [5] ProSP-B также создается в другом типе клеток легких, называемых клетками Club, но эти клетки не способны редактировать proSP-B в SP-B. [11]

SP-B — это сапозиноподобный белок, представляющий собой группу родственных белков, известных, в частности, тем, что они связываются с мембранами с отрицательными зарядами и способствуют либо слиянию, либо лизису (разрыву) мембраны. Более известные белки этого семейства включают сапозин-C, NK-лизин и амебопору. [6]

Функция

SP-B играет важную роль в функционировании здоровых легких, и его отсутствие неизбежно приводит к заболеваниям легких, наиболее распространенным из которых является острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС). В связи с этим функция SP-B была хорошо изучена и, как было обнаружено, существует в трех частях. Помимо этих трех функций, стоит отметить, что SP-B также, как полагают, имеет некоторую противовоспалительную функцию, хотя она не очень хорошо определена. [12]

Косвенное снижение поверхностного натяжения

Поверхностное натяжение на границе между жидкой оболочкой и вдыхаемым газом (интерфейс газ/жидкость) в альвеолах определяет движение альвеол в целом. Согласно закону Лапаса, высокое поверхностное натяжение на интерфейсе газ/жидкость альвеол препятствует альвеолам раздуваться, что вызывает коллапс легких. [13] Липидное расположение в жидкой оболочке альвеол является основным определяющим фактором этого поверхностного натяжения, поскольку липиды образуют тонкую пленку ( монослой ) на поверхности жидкой оболочки на интерфейсе газ/жидкость. Различные липиды допускают различные диапазоны движения и могут быть уплотнены по-разному. [ необходима цитата ]

SP-B играет роль в этом, выбирая определенные липиды и вставляя их в интерфейс газ/жидкость. Липид, который, как показано, наиболее необходим на этой поверхности ( дипальмитоилфосфатидилхолин ), нелегко перемещается в интерфейс газ/жидкость, но SP-B помогает облегчить и ускорить этот процесс. [14]

SP-B также косвенно снижает поверхностное натяжение, организуя липиды под поверхностью интерфейса газ/жидкость в структуры, называемые трубчатым миелином . [5] По сути, SP-B разрезает и вставляет части липидных бислоев , чтобы сформировать трехмерную структуру трубчатого миелина. Эта структура является опорой и источником липидов для интерфейса газ/жидкость, где поверхностное натяжение является критическим фактором в функции легких.

Прямое снижение поверхностного натяжения

Помимо организации липидов таким образом, что снижается поверхностное натяжение, SP-B фактически напрямую влияет на силы притяжения между молекулами воды. [12] Это нарушение сцепления воды еще больше минимизирует поверхностное натяжение на границе раздела газ/жидкость.

Формирование пластинчатых тел

Пластинчатые тельца представляют собой группы липидов и белков, которые структурно похожи на трубчатый миелин, но находятся внутри, а не снаружи пневмоцитов типа II . Подобно своей функции в организации трубчатого миелина, SP-B организует липиды в структуру пластинчатого тельца. [6] В основном, SP-B играет роль в органогенезе (формировании структуры) пластинчатых тел. Затем пластинчатые тельца секретируются в жидкость, выстилающую внутреннюю часть альвеол, и становятся трубчатым миелином. Эта роль имеет решающее значение для создания легочного сурфактанта (см. ниже)

Недостатки и проблемы SP-B

Острый респираторный дистресс-синдром , респираторно-синцитиальная вирусная инфекция, семейное заболевание легких и пневмоцистная инфекция являются примерами дефицита и проблем с SP-B, которые коррелируют с проблемами легких. [15]

Поскольку так много заболеваний легких связаны с проблемами вокруг SP-B, были исследованы, созданы и изготовлены синтетические заменители. Было показано, что пептиды длиной в 21 аминокислоту с положительным зарядом и прерывистыми гидрофобными областями, имитирующими SP-B, могут минимизировать поверхностное натяжение на границе раздела газ/жидкость, а заменители поверхностно-активного вещества для пациентов с дефицитом поверхностно-активного вещества использовались для спасения жизней. [16] [17]

Было показано, что после возникновения легочного дистресса SP-B становится эффективным биомаркером в кровотоке. [10] Более высокие уровни SP-B указывают на какой-либо вид легочного дистресса и даже могут указывать на то, является ли пациент в настоящее время курильщиком. [18] Это может быть полезно в будущем для прогнозирования атеросклероза — затвердения сосудистой ткани, которое оказывает негативное воздействие на сердце.

Контекст в сурфактанте

SP-B является критически важным белком для функции легких и находится в контексте легочного сурфактанта . Понимание сурфактанта важно для полного понимания SP-B. Сурфактант представляет собой смесь липидов и белков, которая покрывает внутреннюю часть альвеол и необходима для жизни из-за своей ключевой роли в предотвращении альвеолярного коллапса при малых объемах легких. [19] [7] При отсутствии сурфактанта поверхностное натяжение на границе раздела газ/жидкость предотвращает вдыхание при стандартном давлении , но сурфактант минимизирует поверхностное натяжение до значений, близких к нулю, и обеспечивает нормальное дыхание. [20] Также известно, что он играет роль как в иммунном ответе, так и в контроле воспаления.

Дефицит сурфактанта является распространенной причиной респираторных заболеваний. Респираторный дистресс-синдром (РДС) является особенно известным примером дефицита сурфактанта, поскольку он имеет высокий уровень смертности среди недоношенных детей, множество других состояний связаны с уровнями и составом сурфактанта. [21]

Поверхностно-активное вещество состоит в основном из липидов (90% по весу), а белки составляют только оставшиеся 10%. В следующих двух разделах будут рассмотрены липидные и белковые компоненты соответственно.

Липиды поверхностно-активных веществ

Липиды представляют собой широкую категорию молекул среднего размера, которые являются гидрофобными или амфипатическими . В сурфактанте важны две подкатегории липидов: фосфолипиды и стерины. Стерины представлены холестерином, который играет важную роль в общей структуре и движении липидов в целом, но его значительно меньше, чем фосфолипидов в сурфактанте.

DPPC ( дипальмитоилфосфатидилхолин ), как упоминалось выше, является липидом с очень полезными стабилизирующими и уплотняющими свойствами. SP-B работает в основном с этим липидом и перемещает его на границу раздела газ/жидкость, где он минимизирует поверхностное натяжение. [6] По сути, DPPC так важен для функции легких, потому что он может сжиматься или расширяться, чтобы заполнить необходимое пространство, а для постоянно сжимающегося и расширяющегося легкого требуются такие компоненты.

Другие липиды, обычно встречающиеся в поверхностно-активных веществах, включают фосфатидилглицерин (PG), фосфатидилинозитол (PI), фосфатидилэтаноламин (PE) и фосфатидилсерин (PS).

Поверхностно-активные белки

SP-B — один из четырех белков, обычно встречающихся в сурфактанте, остальные три — это сурфактантный белок A (SP-A), сурфактантный белок C (SP-C) и сурфактантный белок D (SP-D). [7] Эти четыре белка тесно взаимосвязаны в своих функциях в сурфактанте. Например, хотя механизм еще не понят, SP-B функционирует в посттрансляционной модификации SP-C, а зрелый SP-C не образуется без SP-B. [5]

SP-C помогает в функциях SP-B и наиболее похож на SP-B из трех других поверхностно-активных белков. Он меньше, всего 35 аминокислот в длину, и обнаруживается встроенным в липидные структуры, очень похожие на SP-B. [5]

SP-A и SP-D, известные вместе как коллектины , более отличны от SP-B, чем от SP-C. Они гидрофильны, поэтому находятся в растворе и функционируют в иммунном ответе вместо липидной компоновки и снижения поверхностного натяжения. [20] [19] SP-A на самом деле является названием двух очень похожих белков, SP-A1 и SP-A2.

Наряду с SP-A, B, C и D, белки плазмы крови также обнаруживаются в очень малых количествах в сурфактанте. [ необходима цитата ]

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000168878 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000056370 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ abcdef Wert SE, Whitsett JA, Nogee LM (2009). «Генетические нарушения дисфункции сурфактанта». Pediatric and Developmental Pathology . 12 (4): 253–74 . doi :10.2350/09-01-0586.1. PMC 2987676. PMID  19220077 . 
  6. ^ abcd Хогуд С., Деррик М., Пулен Ф. (ноябрь 1998 г.). «Структура и свойства поверхностно-активного белка B». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярные основы болезней . 1408 ( 2–3 ): 150–60 . doi : 10.1016/S0925-4439(98)00064-7 . ПМИД  9813296.
  7. ^ abc EntrezGene 6439
  8. ^ Каттан АК, Булаганнавар П.С., Малик И.Х. (октябрь 2004 г.). «Врожденный альвеолярный протеиноз». Саудовский медицинский журнал . 25 (10): 1474–7 . PMID  15494826.
  9. ^ To KK, Zhou J, Song YQ, Hung IF, Ip WC, Cheng ZS, Chan AS, Kao RY, Wu AK, Chau S, Luk WK, Ip MS, Chan KH, Yuen KY (июнь 2014 г.). «Полиморфизм гена сурфактантного белка B связан с тяжелым гриппом». Chest . 145 (6): 1237– 43. doi :10.1378/chest.13-1651. PMID  24337193.
  10. ^ ab Агостони П., Банфи С., Магри Д., Вигнати С., Дориа Э., Сальвиони Е., Молитерни П., Маренци Г., Тремоли Е., Сисилло Э. (сентябрь 2011 г.). «Кинетика плазменного SPB и RAGE при искусственной вентиляции легких у пациентов, перенесших обширные сосудистые операции». Респираторная физиология и нейробиология . 178 (2): 256–60 . doi :10.1016/j.resp.2011.06.019. PMID  21736957. S2CID  30847636.
  11. ^ ab Симонато М, Баритуссио А, Ори С, Ведовелли Л, Росси С, Далла Массара Л, Рицци С, Карниелли ВП, Кого ПЕ (2011). «Обмен динасыщенного фосфатидилхолина и поверхностно-активного белка B при остром повреждении легких у человека и у пациентов контрольной группы». Респираторные исследования . 12 (1): 36. дои : 10.1186/1465-9921-12-36 . ПМК 3072954 . ПМИД  21429235. 
  12. ^ ab Weaver TE, Conkright JJ (2001). «Функция сурфактантных белков B и C». Annual Review of Physiology . 63 : 555–78 . doi :10.1146/annurev.physiol.63.1.555. PMID  11181967.
  13. ^ Li JK (февраль 1986). «Сравнительная сердечная механика: закон Лапласа». Журнал теоретической биологии . 118 (3): 339– 43. Bibcode : 1986JThBi.118..339K. doi : 10.1016/S0022-5193(86)80064-9. PMID  3713216.
  14. ^ Schicht M, Knipping S, Hirt R, Beileke S, Sel S, Paulsen F, Bräuer L (январь 2013 г.). «Обнаружение поверхностно-активных белков A, B, C и D в слизистой оболочке носа человека и их регуляция при хроническом риносинусите с полипами». American Journal of Rhinology & Allergy . 27 (1): 24– 9. doi :10.2500/ajra.2013.27.3838. PMID  23406594. S2CID  34564655.
  15. ^ Sarker M, Rose J, McDonald M, Morrow MR, Booth V (январь 2011 г.). «Модификации структуры сурфактантного белка B и липидные взаимодействия в условиях респираторного дистресса: последствия окисления триптофана». Биохимия . 50 (1): 25–36 . doi :10.1021/bi101426s. PMID  21128671.
  16. ^ Cochrane CG, Revak SD (октябрь 1991 г.). «Легочный сурфактантный белок B (SP-B): структурно-функциональные связи». Science . 254 (5031): 566– 8. Bibcode :1991Sci...254..566C. doi :10.1126/science.1948032. PMID  1948032.
  17. ^ Салим М., Мейер М. К., Брайтенштейн Д., Галла Х. Дж. (февраль 2008 г.). «Пептид поверхностно-активного вещества KL4 в липидных монослоях: фазовое поведение, топография и химическое распределение». Журнал биологической химии . 283 (8): 5195–207 . doi : 10.1074/jbc.M705944200 . PMID  18093983.
  18. ^ Nguyen AB, Rohatgi A, Garcia CK, Ayers CR, Das SR, Lakoski SG, Berry JD, Khera A, McGuire DK, de Lemos JA (сентябрь 2011 г.). «Взаимодействие между курением, легочным сурфактантным белком B и атеросклерозом в общей популяции: исследование сердца в Далласе». Артериосклероз, тромбоз и сосудистая биология . 31 (9): 2136– 43. doi : 10.1161 /ATVBAHA.111.228692. PMC 3177606. PMID  21817103. 
  19. ^ ab Silveyra P, Floros J (декабрь 2013 г.). "Генетическая сложность белков, ассоциированных с человеческим сурфактантом SP-A1 и SP-A2". Gene . 531 (2): 126– 32. doi :10.1016/j.gene.2012.09.111. PMC 3570704 . PMID  23069847. 
  20. ^ ab Silveyra P, Floros J (2012). «Ассоциации генетических вариантов человеческого SP-A и SP-D с острым и хроническим повреждением легких». Frontiers in Bioscience . 17 (2): 407–29 . doi :10.2741/3935. PMC 3635489. PMID 22201752  . 
  21. ^ Lyra PP, Diniz EM, Abe-Sandes K, Angelo AL, Machado TM, Cardeal M (январь 2011 г.). «Полиморфизм гена сурфактантного белка B у недоношенных детей с респираторным дистресс-синдромом». Бразильский журнал медицинских и биологических исследований . 44 (1): 66–72 . doi : 10.1590/s0100-879x2010007500147 . PMID  21180884.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Поверхностно-активный_белок_B&oldid=1266423755"