CITOKINEK: JELLEMZŐK, TÍPUSOK, FUNKCIÓK, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A citokinek vagy citokinek olyan fehérjék vagy oldható glikoproteinek, amelyek számos sejttípus által termelt testben működnek, különösen az immunrendszer sejtjeiben, mint leukociták: neutrofilek, monociták, makrofágok és limfociták (B-sejtek és T-sejtek).

Más specifikus receptorkötő tényezőkkel ellentétben, amelyek hosszú és összetett jelző kaszkádokat váltanak ki, amelyek gyakran tartalmaznak protein-kináz szekvenciákat (például a ciklikus AMP útvonalat), a citokinek közvetlen hatást gyakorolnak.

Az interferon alfa néven ismert rekombináns citokin szerkezete (Forrás: Nevit Dilmen a Wikimedia Commons segítségével)

Ezek az oldódó tényezők olyan receptorokhoz kötődnek, amelyek közvetlenül aktiválják a fehérjéket, amelyek közvetlen funkcióval bírnak a gén transzkripciójában, mivel képesek belépni a magba és stimulálni egy adott génkészlet transzkripcióját.

Az első citokineket több mint 60 évvel ezelőtt fedezték fel. Sokuknak azonban a molekuláris jellemzése meglehetősen későbbi volt. A neurális növekedési faktor, az interferon és az interleukin 1 (IL-1) voltak az első citokinek, amelyeket leírtak.

A "citokin" név általános kifejezés, de az irodalomban különbséget tesznek az őket termelő sejt vonatkozásában. Így vannak limfokinek (limfociták által termelt), monokinek (monociták által termelt), interleukinek (egy leukocita által termelt és más leukocitákra ható) stb.

Különösen gazdagok gerinces állatokban, de létezésüket néhány gerinctelen állatban meghatározták. Például az emlős testében additív, szinergetikus, antagonista funkciók lehetnek, vagy akár egymást is aktiválhatják.

Autokrin hatásúak lehetnek, vagyis ugyanazon a sejtön viselkednek, amelyik őket termeli; vagy paracrine, ami azt jelenti, hogy egyfajta sejt termeli őket, és mások körül hatnak.

Jellemzők és felépítés

Az összes citokin "pleiotrop", azaz több funkciót is ellát egynél több sejttípusban. Ennek oka az, hogy az ezekre a fehérjékre reagáló receptorok sokféle típusú sejtben expresszálódnak.

Megállapítottuk, hogy sokuk között van némi funkcionális redundancia, mivel többféle citokinnek konvergens biológiai hatása lehet, és azt sugallják, hogy ez kapcsolódik a receptoruk szekvenciájának hasonlóságaihoz.

A sejtjelző folyamatok számos hírvivőhöz hasonlóan, a citokinek nagyon alacsony koncentrációkban is erőteljes hatással vannak, oly alacsonyak, hogy nanomoláris és femtomoláris tartományban lehetnek, köszönhetően annak, hogy receptoruk rendkívül rokonok.

Egyes citokinek a citokinek "kaszkádjának" részeként működnek. Vagyis szokásos, ha szinergiában viselkednek, és szabályozásuk gyakran más gátló citokinektől és további szabályozó tényezőktől függ.

Citokint kódoló gének expressziója

Egyes citokinek konstitutív expressziós génekből származnak, mivel például fenn kell tartani az állandó hematopoietikus szintet.

Ezen konstitutív módon expresszáló fehérjék közül néhány az eritropoetin, az interleukin 6 (IL-6) és bizonyos sejttelepek növekedését serkentő faktorok, amelyek hozzájárulnak sok fehérje sejtjének differenciálódásához.

Más citokineket előszintetizálnak és citoszolos granulátumként, membránfehérjékként tárolnak, vagy komplexet képeznek a sejtfelülethez vagy az extracelluláris mátrixhoz kötő fehérjékkel.

Számos molekuláris inger pozitívan szabályozza a citokineket kódoló gének expresszióját. Vannak ezek a molekulák, amelyek növelik más citokinek génexpresszióját, és vannak olyanok is, amelyek gátló funkcióval rendelkeznek, amelyek korlátozzák más citokinek hatását.

Ellenőrzés feldolgozással

A citokinek működését ezen fehérjék prekurzor formáinak feldolgozása is szabályozza. Ezek közül sokat eredetileg integrált aktív membránfehérjék formájában termelik, amelyeknek oldódó tényezővé válásához proteolitikus hasítást igényelnek.

Az ilyen típusú termelés-szabályozás alatt álló citokinekre példa az epidermális növekedési faktor EGF (az angol "E pidermal G rowth F-színész"), a tumor növekedési faktor TGF (az angol "T umoral G rowth F-szereplő"), a interleukin 1β (IL-1β) és TNFα tumor nekrózis faktor (az angol "Tumor N ecrosis F színész").

Más citokinek inaktiv prekurzorokként szekretálódnak, amelyeket enzimatikusan kell feldolgozni az aktiváláshoz, és bizonyos enzimek, amelyek az egyes citokinek ezen feldolgozásáért felelősek, a cisztein proteáz kaszpáz családba tartozó fehérjéket tartalmaznak.

Szerkezeti áttekintés

A citokinek súlya nagyon változó lehet, annyira, hogy a tartományt körülbelül 6 kDa és 70 kDa között határozták meg.

Ezeknek a fehérjéknek nagyon változó szerkezete van, és alfa-hélek hordóiból, párhuzamos vagy anti-párhuzamos β-hajtogatott lemezek komplex szerkezetéből állhatnak.

típusai

A citokinek családjának több típusa létezik, és ezek száma tovább növekszik, tekintettel a hasonló funkciókkal és tulajdonságokkal rendelkező fehérjék sokféleségére, amelyeket a tudományos világban minden nap felfedeznek.

Nómenklatúrája távol áll minden szisztematikus kapcsolattól, mivel azonosítása különböző paramétereken alapszik: származása, az azt meghatározó kezdeti biológiai vizsgálat és funkciói, többek között.

A citokinek osztályozására vonatkozó jelenlegi konszenzus alapvetően a receptorfehérjék szerkezetén alapszik, amelyek kevés számú családban vannak, rendkívül konzervált tulajdonságokkal. Tehát hat citokinreceptor-család van, amelyeket a citoszolos részek sorrendjének hasonlóságai szerint csoportosítunk:

1. I. típusú receptorok (hematopoietin receptorok): ide tartoznak az interleukin 6R és 12 R (IL-6R és IL-12R) citokinek és a sejttelepek kialakulásának stimulálásában részt vevő egyéb tényezők. Ezek hatással vannak a B- és T-sejtek aktiválására.
2. II. Típusú receptorok (interferon receptorok): Ezeknek a citokineknek antivirális funkciójuk van, és a receptorok rokonok a fibronektin fehérjéhez.
3. TNF receptorok (tumor nekrózis faktor, angol "Tumor N ecrosis F színész"): "gyulladásos" citokinek, ezek között p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 és más tényezők.
4. Toll / IL-1-szerű receptorok: Ez a család számos proinflammatorikus interleukint tartalmaz, és receptorainak extracelluláris szegmenseiben általában leucin ismétlésben gazdag régiók vannak.
5. Tirozin-kináz receptorok: ebben a családban számos olyan citokin található, amelyek növekedési faktorokat, például tumornövekedési faktorokat (TGF) és más fehérjéket működnek, amelyek elősegítik a sejttelepek kialakulását.
6. Kemokin receptorok: ennek a családnak a citokinek lényegében kemotaktikus funkcióval bírnak, és receptoruknak több mint 6 transzmembrán szegmense van.

A citokinekreceptorok oldhatók vagy membránhoz köthetők. Az oldódó receptorok szabályozzák ezen fehérjék aktivitását oly módon, hogy agonisták vagy antagonistákként hatnak a jelző folyamatban.

Számos citokin oldódó receptorokat alkalmaz, ideértve az interleukinek különféle típusait (IL), idegi növekedési faktorokat (NGF), tumor növekedési faktorokat (TGF) és mások.

Jellemzők

Fontos megjegyezni, hogy a citokinek kémiai hírvivőként működnek a sejtek között, de nem pontosan mint molekuláris effektorok, mivel ezek szükségesek a specifikus effektorok működésének aktiválásához vagy gátlásához.

A citokinek egyik „egyesítő” funkcionális tulajdonsága a test védelmében való részvételük, amelyet az immunrendszer szabályozásaként foglalnak össze, ami különösen fontos az emlősök és sok más állat számára.

Részt vesznek a vérképződés fejlődésének szabályozásában, az intercelluláris kommunikációs folyamatokban és a test fertőző ágensekkel és gyulladásos ingerekkel szembeni válaszában.

Mivel ezek általában alacsony koncentrációban fordulnak elő, a citokinek koncentrációjának számszerűsítését a szövetekben vagy a testfolyadékokban használják biomarkerekként a betegségek előrehaladásának előrejelzésére és a betegeknek beadott gyógyszerek hatásainak nyomon követésére. betegek.

Általában a gyulladásos betegségek, ideértve az implantátum kilökődését, az Alzheimer-kórt, az asztmát, az arterioszklerózist, a vastagbélrákot és más rákot, a depressziót, néhány szív- és vírusos betegséget, a Parkinson-kórt, valamint szepszis, májkárosodás stb.

Hol vannak?

A citokinek többségét a sejtek választják el. Mások expresszálódhatnak a plazmamembránban, és vannak olyanok, amelyek megmaradnak az úgynevezett tartalékban az extracelluláris mátrix által alkotott térben.

Hogyan működnek?

A citokinek, amint már említettük, in vivo hatásokkal rendelkeznek, amelyek attól a környezettől függnek, ahol megtalálhatók. Hatása jelző kaszkádokon és interakciós hálózatokon keresztül történik, amelyekbe beletartoznak más citokinek és más kémiai természetű egyéb tényezők.

Általában részt vesznek egy olyan receptorral való interakcióban, amelynek olyan célfehérje van, amely aktiválódik vagy gátolódik az asszociáció után, és amely képes közvetlenül vagy közvetve transzkripciós faktorként hatni bizonyos génekre.

Példák néhány citokinre

IL-1 vagy interleukin 1

Limfocita aktiváló faktornak (LAF), endogén pirogénnek (EP), endogén leukocita mediátornak (EML), katabolinnak vagy mononukleáris sejt faktornak (MCF) is ismertek.

Számos biológiai funkcióval rendelkezik számos sejttípuson, nevezetesen a B-, T-sejteken és a monocitákon. Hipotenziót, lázat, fogyást és egyéb válaszokat vált ki. Kiválasztják monociták, szöveti makrofágok, Langerhans sejtek, dendritikus sejtek, lymphoid sejtek és még sokan mások.

IL-3

Más nevekkel is rendelkezik, mint például hízósejt növekedési faktor (MCGF), több kolóniát stimuláló faktor (multi-CSF), hematopoietikus sejt növekedési faktor (HCGF) és mások.

Fontos funkciókkal rendelkezik az eritrociták, megakariociták, neutrofilek, eozinofilok, bazofilok, hízósejtek és más monocitikus vonalú sejtek kolóniaképződésének serkentésében.

Elsősorban aktivált T-sejtek, hízósejtek és eozinofilek állítják elő.

angiosztatinról

Plazminogénből származik, és egy angiogenezis-gátló citokin, amely hatékonyan blokkolja a neovaszkularizációt és a daganatos áttétek in vivo növekedését. A rákok jelenléte által közvetített plazminogén proteolitikus hasításával állítják elő.

Az epidermális növekedési faktor

A hámsejtek növekedésének serkentésével jár, felgyorsítja a fogak megjelenését és az egerek szemének kinyitását. Ezenkívül gátolja a gyomorsav-szekréciót, és részt vesz a sebgyógyulásban.

Irodalom

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Alapvető sejtbiológia. Abingdon: Garland Science, Taylor és Francis csoport.
2. Dinarello, C. (2000). Proinflammatorikus citokinek. CHEST, 118 (2), 503–508.
3. Fitzgerald, K., O'Neill, L., Gearing, A., és Callard, R. (2001). The Cytokine FactsBook (2. kiadás). Dundee, Skócia: Academic Press FactsBook sorozat.
4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, és Mitchell, MD (2003). Citokinek, prosztaglandinok és szülés - áttekintés. Placenta, 17, S33-S46.
5. Stenken, JA és Poschenrieder, AJ (2015). A citokinek bioanalitikus kémiája - áttekintés. Analytica Chimica Acta, 1, 95–115.
6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Történelmi áttekintés: A citokinek mint terápiák és célpontjai. TRENDS in Pharmacological Sciences, 25. (4), 201–209.
7. Zhang, J., és An, J. (2007). Citokinek, gyulladás és fájdalom. Int. Anesthesiol. Clin., 45 (2), 27–37.