細(xì)胞和分子免疫學(xué):第一節(jié)　粘附分子的種類和結(jié)構(gòu)

目前按粘附分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將其分為以下四類：（1)粘合素家族（integrin family)的粘附分子；（2)免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily,IGSF)的粘附分子；（3)凝集素家族（selectin family);(4)鈣離子依賴的細(xì)胞粘附素家庭（Ca²⁺-dependent cell adhesion molecule family)的粘附分子或稱Cadherin。此外還有一些其它未歸類的粘附分子。

一、粘合素超家族

國(guó)內(nèi)將integrin譯為粘合素、整合素等，本書暫命名為粘合素。integrin是最初在1986年提出的概念，描述一個(gè)膜受體家族，此家族的粘附分子主要介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的粘附，使細(xì)胞得以附著而形成整體（integration)，故得名。此外，粘合素家族的粘附分子還介導(dǎo)白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。

圖2-1 integrin分子的結(jié)構(gòu)（示意圖)

注：a .integrin分子電鏡下所見（模式圖)，黑區(qū)部分顯示integrin分子α、β亞單位所　組成的球部，為配體結(jié)合域；
b.integrin分子的結(jié)構(gòu)模式圖，顯示出α亞單位的二價(jià)陽(yáng)離子（Mg²⁺)結(jié)合區(qū)和α、　β亞單位的重復(fù)序列。

（一)粘合素分子的基本結(jié)構(gòu)

粘合素家族的粘附分子都是由α、β兩條鏈由非共價(jià)鍵連接組成的異源雙體（heterodimer)，α、β鏈均為Ⅰ類穿膜蛋白。α鏈的分子量為120～210kKa，β鏈的分子量為90～130kDa，個(gè)別β鏈（如β4)分子量為220kDa。不同的α鏈（或稱α亞單位)或β鏈（或稱β亞單位)氨基酸序列有不同程度的同源性，在結(jié)構(gòu)上有其共同的特點(diǎn)。α和β亞單位均由胞膜外區(qū)、胞漿區(qū)、穿膜區(qū)三部分組成。胞漿區(qū)一般較短，可能和細(xì)胞骨架相聯(lián)�？漳�區(qū)富含疏水氨基酸。β亞單位的胞膜外區(qū)含有4個(gè)富含半胱氨酸的重復(fù)序列，靠近外側(cè)N端的40～50kDa的氨基酸殘基通過鏈內(nèi)二硫鍵緊密折疊在一起；α亞單位的胞膜外部分有7個(gè)同源重復(fù)序列，靠近外側(cè)N端的3個(gè)或4個(gè)重復(fù)序列中含有Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp或類似結(jié)構(gòu)，與integrin分子結(jié)合二價(jià)陽(yáng)離子（Mg²⁺)有關(guān)，并與β亞單位共同構(gòu)成粘合素分子的配體結(jié)合部位，其中α亞單位的二價(jià)陽(yáng)離子結(jié)合區(qū)與 integrin分子配體結(jié)合的特異性和親和力有關(guān)。某些integrin分子的α亞單位在轉(zhuǎn)錄后被剪接為兩段，一段為勞作膜部分，較小，約20～30kDa；另一段為胞膜外部分，較大，兩者通過二硫鍵連接起來（圖2-1)。電鏡下可見integrin分子有一個(gè)球狀頭部，向下伸展有兩條桿狀結(jié)構(gòu)穿過細(xì)胞膜的磷脂雙層。

（二)粘合素超家族的組成

目前已知至少有14種α亞單位和8種β亞單位，除α7和αIEL外，其它粘合素分子亞單位均已基因克隆成功。α亞單位和β亞單位組合構(gòu)成粘合素分子并不是隨機(jī)的，多數(shù)α亞單位只能與一種β亞單位結(jié)合構(gòu)成異源雙體，但也有的α亞單位可與幾種不同的β亞單位組合，如αV（CD51)可分別同β1、β3、β5、β6和β8亞單位組成integrin分子，而大部分β單位則可以結(jié)合數(shù)種不同的α亞單位。目前按β亞單位的不同可將粘合素家族分為8個(gè)不同的組，在同一組中的粘合素分子不同成員β鏈相同，α鏈不同。已知α鏈和β鏈有20種組合形式（表2-1)，β1、β3、β4、α3和α6等亞單位的mRNA分子可有不同的剪接形式，更增加了粘合素分子的多樣性。

（三)粘合素分子的分布

粘合素分子的體內(nèi)分布很廣泛，多數(shù)粘合素分子可以表達(dá)于多種組織細(xì)胞，如VLA組的粘合素分子在體內(nèi)廣泛分布于各種細(xì)胞細(xì)胞；而多數(shù)細(xì)胞可同時(shí)表達(dá)數(shù)種不同的粘合素分子，對(duì)體外哺乳動(dòng)物來源的細(xì)胞系粘合素分子表達(dá)研究發(fā)現(xiàn)，每一種細(xì)胞系可同時(shí)一有達(dá)2～10種不同的粘合素分子，但不同類型的細(xì)胞表達(dá)粘合素分子的種類是不同的。某些粘合素分子的表達(dá)則具有明顯的細(xì)胞類型特性，如gpⅡb/Ⅲa(Ⅱb/β3)主要表在賓巨核細(xì)胞和血小板；LAF-1、Mac-1、P150/95只表達(dá)在白細(xì)胞表面；α6β4特異性表達(dá)在上皮細(xì)胞。每一種細(xì)胞粘合素分子的表達(dá)可隨其分化與生長(zhǎng)狀態(tài)的改變而變化。

（四)粘合素分子識(shí)別配體的短肽序列

粘合素分子在與配體結(jié)合時(shí)所識(shí)別的只是配體分子中由數(shù)個(gè)氨基酸組成的短肽序列。不同的粘合素分子可能識(shí)別相同的短肽序列或同一個(gè)配體中不同的短肽序列。由于同一短肽序列可以存在于幾種不同的配體中，因此，每一種粘合素分子可能有幾種細(xì)胞外間質(zhì)成分做為配體，而每一種細(xì)胞外間質(zhì)中的配體也可能被幾種不同的粘合素分子所識(shí)別。

1.識(shí)別RGD序列的粘合素分子　α5β1、αvβ1、αⅡbβ3、αvβ3、αvβ5、αvβ6都可以識(shí)別配體分子中的RGD序列，多種細(xì)胞外間質(zhì)成分（包括FN、VN、FB、vWF)都含有RGD序列，它們?cè)隗w內(nèi)的分布極為廣泛。含有RGD序列的人工合成肽可以抑制上述粘合素分子與配體的結(jié)合。

2.識(shí)別非RGD序列的粘合素分子　α2β1、α4β1、αxβ2、αⅡbβ3、α4β7可分別識(shí)別其配體分子中DGEA、EILDV、GPRP、KQAGDV、EILDV等短肽序列，其中KQAGDV具有與RGD類似的結(jié)構(gòu)。上述短肽序列可以與RGD序列在于同一個(gè)配體分子中，如FN分子中同時(shí)存在RGD和EILDN序列。

表2 -1 integrin家族及其相應(yīng)配體

注:FN(fibronectin,纖粘連蛋白)
LM(lamnin,層粘連蛋白)
Thr(thrombospondin,血栓海綿蛋白)
VLA（very alte appearingantigen,很晚出現(xiàn)的抗原)
CA(collagen,膠原蛋白)
VN(vitronectin,玻璃粘連蛋白)
FB（fibronogen,血纖維蛋白)
vWF(von Willebrand factor,von Willebrand 因子)
RGD：Arg-Gly-Asp(精-甘-天冬)
KQAGDV:Lys-Gln-Ala-Gsp-Val(賴-谷氨酰胺-丙-甘-天冬-纈)
DGEA:Asp-Gly-Glu-Ala(天冬-甘-谷-丙)
GPRP:Gly-Pro-Arg-Pro(甘-脯-精-脯)
EILDV:Glu-Ile-Leu-Asp-Val(谷-異亮-亮-天冬-纈)
ICAM-1:intercellular adhesion molecule-1,細(xì)胞間粘附分子-1
ICAM-2:intercellular adhesion molecule-2,細(xì)胞間粘附分子-2
ICAM-3:intercellular adhesion molecule-3,細(xì)胞間粘附分子-3
VCAM-1:vasccular cell adhesion molecule-1,血管細(xì)胞粘附分子-1
IEL:intraepithelial lymphocyte, 上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞
LPAM-1:leukocyte platelet adhesion molecule-1,白細(xì)胞血小板粘附分子-1

3.識(shí)別序列尚未明確的粘合素分子 包括α1β1、α6β1、α7β1、α8β1、αLβ2、αMβ2、α6β4、αIELβ7、αvβ8等。

（五)纖維粘連蛋白

integrin分子的配體包括多種細(xì)胞外基質(zhì)成份，其中纖粘連蛋白（fibronectin,FN)與β1、β3、β5、β6和β7等多組integrin分子受體結(jié)合，對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、活化、移動(dòng)等過程具有重要的調(diào)節(jié)作用。

FN的分子量約為550kDa，由α、β兩條多肽鏈構(gòu)成，兩條鏈在羧基端以二硫鍵相連。α鏈和β鏈的氨基酸組成和結(jié)構(gòu)相似，α鏈略長(zhǎng)。FN由成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等合成和分泌，通常以兩種形式存在：（1)血漿FN，以二聚體形式存在，含量可高達(dá)300μg/ml；（2)存在于結(jié)締組織有關(guān)的基底膜及多種細(xì)胞表面，為多聚體。兩種形式的FN結(jié)構(gòu)有所差異。不同種屬的FN具有高度同源性，分子中均含有三類同源重復(fù)序列，每類重復(fù)序列有其特定的肽鏈折疊方式。①Ⅰ型重復(fù)序列（type I repeat):由約45個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，分布于FN分子的氨基端和羧基端；②Ⅱ型重復(fù)序列（type Ⅱ repeat):由約60個(gè)氨基酸組成，插入氨基端Ⅰ型重復(fù)序列之間；③Ⅲ型重復(fù)序列（type Ⅲ repeat):由約90個(gè)氨基酸構(gòu)成，分布于肽鏈的中間部分（圖2-2)。

不同細(xì)胞來源的FN分子結(jié)構(gòu)亦略有差異，這是由于mRNA水平上不同的剪接方式造成的，表現(xiàn)為（1)分子中兩個(gè)特定位置上Ⅲ型重復(fù)序列的存在或缺如；（2)位于FN分子羧基端的可變片段，全長(zhǎng)為120個(gè)氨基酸殘基；不同細(xì)胞來源的FN分子多肽鏈中具有此片段的全部或其中某一部分（圖2-2)。在人體內(nèi)其它分子中也可發(fā)現(xiàn)gydjdsj.org.cnFN分子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型重復(fù)序列的同源序列，如凝血因子Ⅻ分子中有Ⅰ型同源重復(fù)序列，凝血酶原中有Ⅱ型同源重復(fù)序列，IL-6受體胞外部分含有Ⅲ型同源重復(fù)序列。

圖2-2 纖粘連蛋白分子結(jié)構(gòu)模式圖

纖維粘連蛋白分子可以結(jié)合多種分子，如膠原蛋白、肝素、血纖維蛋白及細(xì)胞表面受體，其中與細(xì)胞表面受體的結(jié)合主要是通過纖粘連蛋白分子中的RGD序列。

二、免疫球蛋白超家族

在參與細(xì)胞間相互識(shí)別、相互作用的粘附分子中，有許多分子具有與IgV區(qū)或C區(qū)相似的折疊結(jié)構(gòu)，其氨基酸組成也有一定的同源性，屬于免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily, IGSF)的成員。有關(guān)免疫球蛋白超家族分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基因結(jié)構(gòu)參見第三章。免疫球蛋白超家族粘附分子的種類、分布及其配體見表2-2。免疫球蛋白超家族粘附分子的配體多為免疫球蛋白超家族的粘附分子或粘合素家族的分子。

有關(guān)CD2、CD4、CD8、CD28和CD58分子的結(jié)構(gòu)和功能參見第一章“人白細(xì)胞分化抗原”，MHCⅠ類抗原和Ⅱ類抗原參見第六章“主要組織相容性復(fù)合體”。本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹ICAM和VCAM-1分子的結(jié)構(gòu)。

1.ICAM-1（intercellular adhesion molecule-1) ICAM-1是最早發(fā)現(xiàn)的免疫蛋白超家族粘附分子之一，以后又相繼發(fā)殃了ICAM-2和ICAM-3，它們的免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域氨基酸序列具有同源性，且都可以結(jié)合LFA-1分子。不同的ICAM分子在體內(nèi)的分布范圍有較大差異，ICAM-1分子分布廣泛，如淋巴結(jié)和扁桃體血管內(nèi)皮細(xì)胞，胸腺樹突狀細(xì)胞，扁桃體和腎小球上皮細(xì)胞，白細(xì)胞，巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等，IL-1、TNF-α、IFN和LPS可促進(jìn)ICAM-1分子的表達(dá)；ICAM-2則分布較局限，主要表達(dá)的血管內(nèi)皮細(xì)胞；而ICAM-3只表達(dá)在血細(xì)胞。ICAM-1分子為單鏈跨膜糖蛋白，核心多肽為55kDa，由于不同種類細(xì)胞上ICAM-1分子所含寡糖分子數(shù)有所差別，ICgydjdsj.org.cn/yishi/AM-1分子量可在80～11kDa范圍。ICAM-1分子胞膜外部分具有5個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，第2和第3結(jié)構(gòu)域之間有一段連接序列，富含脯氨酸，類似免疫球蛋白的絞鏈區(qū)，可發(fā)生扭曲。以此連接區(qū)為界，氨基端的D1和D2結(jié)構(gòu)域可結(jié)合LFA－1分子和鼻病毒，而羧基端側(cè)的D3結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合Mac-1分子（圖2-3)。ICAM-2和ICAM-3胞膜外部分分別有2個(gè)和5個(gè)免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域，ICAM-2分子2個(gè)結(jié)構(gòu)域與ICAM-1N端2個(gè)結(jié)構(gòu)域有34%同源性，ICAM-1D1結(jié)構(gòu)域中結(jié)合LFA-1分子具有關(guān)鍵作用。

圖2-3　ICAM-1分子的結(jié)構(gòu)（模式圖)

表2-2 免疫球蛋白超家族（IGSF)粘附分子的種類、分布和識(shí)別配體

注：LFA：淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原
VCAM：血管細(xì)胞粘附分子
NCAM：神經(jīng)細(xì)胞粘附分子
ICAM：細(xì)胞間粘附分子
PECAM：血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子

的氨基酸序列，并同樣具有結(jié)合LFA-1分子的功能。

其它部分免疫球蛋白超家族粘附分子的結(jié)構(gòu)將在本書有關(guān)章節(jié)中介紹。

2.VCAM-1（vascular cell adhesion molecule-1)血管細(xì)胞粘附分子，又稱誘導(dǎo)性細(xì)胞粘附分子（vascular cell adhesion ,INCAM),意指在IL-1、TNF-α等細(xì)胞因子活化的血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，分子量100kDa或110kDa，最近命名為CD106，VCAM-1的配體是分布在白細(xì)胞表面的VLA-4分子。

三、selectin家族

selectin家族最初被稱為外源凝集素細(xì)胞粘附分子家族（lectin cell adhesion moleculefamily,LEC-CAM family).selectin是由select和lectin兩詞合并而來，目前國(guó)內(nèi)尚無統(tǒng)一譯法，選擇凝集素一詞似較為妥當(dāng)。

（一)selectin分子的基本結(jié)構(gòu)

selectin分子為Ⅰ型穿膜的糖蛋白，可分為胞膜外區(qū)、穿膜區(qū)和胞漿區(qū)。selectin家族各成員胞膜外部分有較高的同源性，結(jié)構(gòu)類似，均由三個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。（1)其外側(cè)氨基端（約120個(gè)氨基酸殘基)為鈣離子依賴的C型外源凝集素結(jié)構(gòu)域(calcium dependent lectin domain),可以結(jié)合碳水化合物基團(tuán)，是selectin分子的配體結(jié)合部位；（2)緊鄰?fù)庠茨�集素結(jié)構(gòu)域是表皮生長(zhǎng)因子樣結(jié)構(gòu)域（epidermal growth factor-like domain),約含35個(gè)氨基酸殘基，EGF樣結(jié)構(gòu)域雖不直接參加配體的結(jié)合，但對(duì)維持selectin分子的構(gòu)型是必需的；（3)近胞膜部分是數(shù)個(gè)由約60個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白（complement regulatory protein)重復(fù)序列或稱為補(bǔ)體結(jié)合蛋白（complementbinding protein)重復(fù)序列，它們與補(bǔ)體受體（如CR1、CR2等)和C4結(jié)合蛋白（C4bp)等結(jié)構(gòu)同源。各種selectin分子的穿膜區(qū)和胞漿區(qū)沒有同源性（見圖2-4)。selectin分子的胞漿區(qū)與細(xì)胞內(nèi)骨架相聯(lián)，去除胞漿部分的selectin分子雖仍可結(jié)合相應(yīng)配體，卻失去其介導(dǎo)細(xì)胞間粘附的作用。

（二)selectin家族的組成

目前已發(fā)現(xiàn)selectin家族中有三個(gè)成員：L-selectin、P-selectin和E-selectin，L、P和E分別表示leukocyte,platelet和endothelium,是最初發(fā)現(xiàn)相應(yīng)selectin分子的三種細(xì)胞，故得名。selectin家族成員的細(xì)胞分布和相應(yīng)配體見表2-3。

圖2-4 selectin分子的結(jié)構(gòu)模式圖

表2-3 selectin 家族的組成、分布及其相應(yīng)配體

^注：LECAM:leukocyteendothelial cell adhesion molecule,白細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子
PNAd:peripheral lymphonode vascular addressin,外周淋巴結(jié)血管地址素
LAM:leukocyte adhesion molecule,白細(xì)胞粘附分子
GMP-140：granule　membrane protein-140,顆粒膜蛋白-140
PADGEM：plateletactivation-dependent granule external membrane,血小板活化　依賴性顆粒外膜
ELAM-1：endothelial leukocyteadhesion molecule-1,內(nèi)皮細(xì)胞白細(xì)胞粘附分子-1
CLA:cutaneous lymphocyte associated antigen,皮膚淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原

（三)selectin分子識(shí)別的配體

與其它粘附分子不同，selectin分子識(shí)別的配體都是一些寡糖基團(tuán)。目前對(duì)于這種特殊的受體一配體結(jié)合的研究主要采用以下幾種方法：（1)抗寡糖決定簇特異性單克隆抗體阻斷試驗(yàn)；（2)外源性寡糖分子阻斷試驗(yàn)；（3)純化的內(nèi)源性寡糖結(jié)合試驗(yàn)；（4)特異糖基轉(zhuǎn)移酶改變相應(yīng)寡糖結(jié)構(gòu)后其結(jié)合能力的改變。在研究中可同時(shí)采用不同的實(shí)驗(yàn)方法從不同的角度分析以期獲得正確的結(jié)論。迄今為止發(fā)現(xiàn)的selectin分子的配體都是具有唾液酸化的路易斯寡糖（Sialyl-Lewis)或類似結(jié)構(gòu)的分子（圖2-5)。與蛋白質(zhì)分子抗原不同，直接決定細(xì)胞表面某種寡糖表達(dá)的因素是與某些特定的糖基轉(zhuǎn)移酶或碳水化合物修飾酶的作用有關(guān)，這些酶的作用可能與細(xì)胞的生長(zhǎng)與代謝狀態(tài)有著密切的關(guān)聯(lián)。一種寡糖基團(tuán)可以存在于多種糖蛋白或糖脂分子上，并分布于多種細(xì)胞表面，因此selectin分子的配體在體內(nèi)的分布較為廣泛。如CD15分子可存在于LFA-1、Mac-1 、CR1等不同的糖蛋白分子上，白細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、某些腫瘤細(xì)胞表面及血清中某些糖蛋白分子上都存在有selectin分子識(shí)別的碳水化合物基團(tuán)。

圖2-5 路易斯寡糖的結(jié)構(gòu)

注：Gal：半乳糖　Fuc：巖藻糖　Glc：葡萄糖　NAc：N乙�；�　NeuAc：唾液酸

selectin分子對(duì)寡糖結(jié)構(gòu)識(shí)別的特異性是相對(duì)的，它往往可以結(jié)合與其特異配體結(jié)構(gòu)類似的寡糖，只是結(jié)合的親和力較低。如P-selectin不僅可以結(jié)合CD15分子（lacto-N-fucopen-taose,LNFⅢ的一種異構(gòu)體LNFⅡ。

四、Cadherin家族

Takeichi最早發(fā)現(xiàn)一種介導(dǎo)細(xì)胞間相互聚集的粘附分子，在有Ca²⁺存在時(shí)可以抵抗蛋白酶的水解作用，以后又發(fā)現(xiàn)兩種作用和特性均與其類似的粘附分子，它們的氨基酸序列也有同源性，遂將其命名為Cadherin(Ca²⁺dependent cell adhesion molecules family)家族。Cadherin家族的粘附分了對(duì)于生長(zhǎng)發(fā)育過程中細(xì)胞的選擇性聚集具有至關(guān)重要的作用。

（一)Cadherin分子的結(jié)構(gòu)

Cadherin分子均為單鏈糖蛋白，約由723～748個(gè)氨基酸構(gòu)成，不同的Cadherin分子在氨基酸水平上有43～58%的同源性。Cadherin分子為Ⅰ型膜蛋白，由胞膜外區(qū)、穿膜區(qū)和胞漿區(qū)三部分組成。胞膜外區(qū)有數(shù)個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)域，并含有由4～5個(gè)氨基酸殘基組成的重復(fù)序列，近膜部位另有4個(gè)保守的半胱氨酸殘基，分子外側(cè)N端的113個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成Cadherin分子的配體結(jié)合部位。此外胞膜外部分具有結(jié)合鈣離子的作用（圖2-6)。Cadherin分子的胞漿區(qū)高度保守，并與細(xì)胞內(nèi)骨架相連，靠近C端的一半對(duì)于Cadherin分子介導(dǎo)的細(xì)胞粘附可能具有重要作用，去除此部分的Cadherin分子雖可與配體結(jié)合卻喪失介導(dǎo)細(xì)胞間粘附的作用。推測(cè)是由于Cadherin分子與細(xì)胞內(nèi)骨架相連，當(dāng)Cadherin分子胞膜外區(qū)與相應(yīng)配體結(jié)合后，向胞漿內(nèi)部分傳遞信號(hào)，導(dǎo)致胞漿區(qū)與細(xì)胞骨架相接，穩(wěn)定胞膜外區(qū)與配體的結(jié)合，發(fā)揮細(xì)胞粘附功能。

圖2-6 Cadherin分子的結(jié)構(gòu)模式圖

注：圖中黑區(qū)部分顯示Cadherin分子內(nèi)重復(fù)結(jié)構(gòu)域；LDRE及DXNDN為重復(fù)序列。

（二)Cadherin家族的組成和分布

目前已知Cadherin家族共有3個(gè)成員：E-Cadherin、N-Cadherin和P-Cadherin。E-Cadherin也被稱作Uvomorulin、L-CAM或Cell-CAM120/80。不同的Cadherin分子在體內(nèi)有其獨(dú)特的組織分布，它們的表達(dá)隨細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育狀態(tài)不同而改變。

表2-4 Cadherin家族的組成、分布及其配體

（三)Cadherin分子識(shí)別的配體

Cadherin分子以其獨(dú)特的方式相互作用，其配體是與自身相同Cadherin分子（圖2-7)。以這種方式相互作用的粘附分子除Cadherin家族的粘附分子外，還有屬于免疫球蛋白超家族的CD31（PECAM)和CD56（NCAM)。

圖2-7 Cadherin分子相互作用的模式圖

五、其它未歸類的粘附分子

除了上述四類粘附分子外，還有一些粘附分子目前尚未歸類，包括一組做為selectin分子配體的寡糖決定簇或載有這類寡糖決定簇的糖蛋白，如CD15、S-Lewis^x、S-Lewis^a;此外還有CD44、MAd、MLA等粘附分子。

（一)selectin分子結(jié)合的配體

1.CD15 CD15主要分布在粒細(xì)胞表面，是Lewis寡糖的異構(gòu)體。在第五屆白細(xì)胞分化抗原國(guó)際會(huì)議上，將唾液酸化的CD15命名為CD15s。S-Lewis^x和S-Lewis^a是唾液酸化的路易斯寡糖，兩者互為異構(gòu)體，S-Lewis^x主要分布在白細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞及某些腫瘤表面，S-Lewis^a主要表達(dá)的某些腫瘤細(xì)胞。上述寡糖決定簇與多肽連接形成多種糖蛋白存在于某些細(xì)胞表面。

2.PNAd和CLA selectin分子的配體還包括有另外一些細(xì)胞表面的糖蛋白，包括PNAd和CLA。PNAd（peripheral lymphonode addressin)是表達(dá)在外周淋巴結(jié)高靜脈內(nèi)皮細(xì)胞表面的一組糖蛋白，可與特異性抗L-selectin分子配體的單克隆抗體MECA-79發(fā)生反應(yīng)，分子量在50～200kDa之間，分子上載有唾液酸化的寡糖決定簇。CLA（cutaneous lymphocyte associated antigen)是表達(dá)在定向歸位于皮膚炎癥部位的記憶T細(xì)胞表面的一種糖蛋白，分子上存在類似S-Lewis^x結(jié)構(gòu)的寡糖決定簇，可與血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的E-selectin分子相結(jié)合。唾液酸酶處理可以去除PNAd、CLA與selectin分子的結(jié)合活性。

（二)CD44

1.CD44分子的結(jié)構(gòu)和分布CD44是一種細(xì)胞表面糖蛋白，又稱Pgp-1、Ly-24、細(xì)胞外基質(zhì)受體Ⅲ（ECM-RⅢ)和Hermes。CD44分子的基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)可取用不同的外顯子使在mRNA水平上有不同的拼接方式，翻譯后糖基化的方式和程度也可以不同，導(dǎo)致成熟的CD44分子有多種變異體，按其分子量的不同可大致分為80～90kDa、110～160kDa和180～215kDa三類，每種變異體有其相應(yīng)的組織分布。僅由組成性外顯子編碼的氨基酸序列組成的CD44分子稱為標(biāo)準(zhǔn)CD44分子（CD44S)，有314個(gè)氨基酸，其中胞膜外區(qū)248個(gè)氨基酸，跨膜區(qū)21個(gè)氨基酸，胞漿區(qū)72個(gè)氨基酸，核心蛋白分子量為37.2kDa，經(jīng)糖基化后為80～90kDa，與硫酸軟骨素結(jié)合后分子量可達(dá)180～200kDa。CD44分子胞膜外區(qū)靠近N端約100氨基酸范圍內(nèi)有6個(gè)Cys，組成三個(gè)二硫鍵，形成一個(gè)球形結(jié)構(gòu)，能被Hermes-1、KM-201單抗所識(shí)別，可能具有與透明質(zhì)酸結(jié)合的功能。胞膜外有6個(gè)N-連接糖基化位點(diǎn)和7個(gè)O連接糖基化位點(diǎn)，此外還有4個(gè)硫酸軟骨素連接位點(diǎn)。Hermes-3McAb識(shí)別CD44152～235間的84氨基酸肽段，此區(qū)域含有許多親水氨基酸，折疊后暴露于分子的外側(cè)，Hermes-3McAb能阻斷CD44（淋巴細(xì)胞)與粘膜HEV上的地址素結(jié)合。CD44分子上的硫酸軟骨素介導(dǎo)CD44與纖維連蛋白結(jié)合。CD44還可與細(xì)胞外基質(zhì)膠原蛋白Ⅰ和Ⅳ及層粘蛋白結(jié)合。

CD44分子分布十分廣泛，如T細(xì)胞、胸腺細(xì)胞、B細(xì)胞、粒細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞等。

圖2-8　CD44分子的結(jié)構(gòu)

注：●-　N-連接的糖基化位點(diǎn)

○-　○-連接的糖基化位點(diǎn)

*　硫酸軟骨素連接位點(diǎn)

2.CD44分子的變異體CD44多種變異體主要是由于CD44分子基因的不同拼接方式和翻譯后不同修飾所造成的。

（1)CD44分子基因的不同拼接方式：人CD44基因定位于11號(hào)染色體短臂上，CD44基因有20個(gè)高度保守的外顯子，每個(gè)外顯子的長(zhǎng)度從70bp到210bp不等，被長(zhǎng)短不一的內(nèi)含子所分隔。CD44基因的外顯子按表達(dá)方式不同可分為以下兩類：①10個(gè)組成型外顯子（C1～C10)，轉(zhuǎn)錄片段存在于所有CD44轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中。僅由組成型外顯子編碼的氨基酸序列組成的CD44分子稱為標(biāo)準(zhǔn)CD44分子（CD44S)。體內(nèi)造血細(xì)胞（haemopoietic cell)主要表達(dá)糖基化的CD44S，稱為標(biāo)準(zhǔn)CD44H。②10個(gè)變異性拼接外顯子（V區(qū)外顯子，V1～V10)，總長(zhǎng)為1245bp。這10個(gè)V區(qū)外顯子介于第5和第6個(gè)組成型外顯子之間（圖2-9)，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物位于CD44S分子第222個(gè)密碼子的第一和第二個(gè)核苷酸之間。V區(qū)外顯子可以多種不同的方式進(jìn)行拼接。參加拼接的V區(qū)外顯子可多可少，從而產(chǎn)生了不同大小的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。人CD44基因中只有V2～V10外顯子，不含V1外顯子。含有V區(qū)外顯子編碼的氨基酸序列的CD44分子稱為CD44V，目前發(fā)現(xiàn)的CD44V有10余種，如CD44V（V2～V10)、CD（V8～V10)、CD44V（V4～V7)、CD44V（V6、V7)、CD44V（V6)等。

（2)CD44分子的翻譯后修飾：CD44分子是一種高度糖基化的蛋白，其翻譯后修飾包括N-糖基化、O-糖基化和硫酸軟骨素側(cè)鏈的連接。CD44分子中組成性外顯子和V區(qū)處顯子的編碼序列均含有糖基化位點(diǎn)和硫酸軟骨素側(cè)鏈的連接位點(diǎn)。CD44分子的胞膜外區(qū)N端部分有5個(gè)N-糖基化位點(diǎn)，另有一個(gè)N-糖基化位點(diǎn)位于近胞膜部位。CD44分子胞膜外區(qū)近胞膜部位富含絲氨酸和蘇氨酸，是O-連接糖基化位點(diǎn)，在此區(qū)域內(nèi)還存在有絲氨酸-甘氨酸二聚肽結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是硫酸軟骨素連接位點(diǎn)（圖2-8)。含V區(qū)外顯子編碼序列的CD44分子經(jīng)糖基化后分子量可達(dá)110～160kDa，而CD44分子與硫酸軟骨素分子的連接可使其分子量達(dá)180～215kDa。

圖2-9　CD44分子的基因結(jié)構(gòu)

3.CD44分子的主要功能CD44是細(xì)胞表面的粘附分子，主要參與細(xì)胞-細(xì)胞，細(xì)胞-基質(zhì)之間的粘附。

（1)CD44分子的配體為細(xì)胞外基質(zhì)，主要有透明質(zhì)酸、層粘連蛋白、纖粘連蛋白和膠原蛋白等多種配體，不同的CD44分子識(shí)別的配體有所差別。如85kDa的CD44分子可結(jié)合透明質(zhì)酸分子的硫酸軟骨素側(cè)鏈可與纖粘連蛋白羧基末端的肝素結(jié)合區(qū)結(jié)合。因此連接有硫酸軟骨素側(cè)鏈的CD44分子可以結(jié)合纖粘連蛋白。

（2)CD44分子作為淋巴細(xì)胞“歸巢”受體（lymphocyte homing receptor)與高內(nèi)皮靜脈（HEV)結(jié)合，參與淋巴細(xì)胞歸位到淋巴組織。

（30)參與T細(xì)胞的活化，抗CD44抗體可促進(jìn)T細(xì)胞對(duì)抗CD2和CD3抗體的應(yīng)答，某些抗CD44抗體可提高CD2/LFA-3依賴的T細(xì)胞與單核細(xì)胞的粘附作用。

（4)與細(xì)胞骨架蛋白結(jié)合，參與細(xì)胞偽足形成和遷移運(yùn)動(dòng)。CD44分子胞漿區(qū)絲氨酸和蘇氨酸磷酸化后，與細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的錨蛋白（ankyrin)結(jié)合的親和力增加，通過錨蛋白與細(xì)胞骨架發(fā)生連接。

粘膜型地址素（Med)和外周淋巴結(jié)型地址素（PNAd)將在本章第三節(jié)中加以介紹。