Конвертаза C5 — фермент, принадлежащий к семейству сериновых протеаз , играющих ключевую роль во врожденном иммунитете . Он участвует в системе комплемента, заканчивающейся гибелью клетки.
Существует четыре различных конвертазы C5, способных специфически преобразовывать белок C5 во фрагменты C5a и C5b . Две из конвертаз являются физиологическими ферментами комплемента, ассоциируются с поверхностью клетки и опосредуют классический путь ( C4b2b3b или C4b2a3b в зависимости от источника) [1] или альтернативный путь ( C3bBbC3b ) системы комплемента. [2] [3] Описаны две жидкофазные конвертазы C5: фермент классического пути, C4b2boxy3b , и конвертаза C5, зависящая от фактора яда кобры, CVFBb .
Связанные с клеткой конвертазы C3 и C5 различаются по потребности в C3b. Для образования C3-конвертазы (C3bBb) требуется только одна молекула C3b, тогда как для образования C5-конвертазы (C3bBb) требуются две или более молекул C3b. Это означает, что когда C3b случайным образом распределен на поверхности клетки, после добавления факторов B и D появляется только активность конвертазы C3. Однако, когда C3b распределен кластерами, активность конвертазы C3 и C5 генерируется при добавлении факторов B и D. [3]
Конвертаза C5 классического пути состоит из фрагментов белков комплемента, C4b, C2a, полученных путем расщепления, опосредованного комплексом C1 , и C3b, полученного путем расщепления, опосредованного конвертазой классического пути C3 (C4bC2a). Образование конвертазы альтернативного пути C5 (C3bBbC3b) начинается спонтанным расщеплением белка C3, обнажая ранее скрытую тиоэфирную связь. В присутствии патогена фрагмент C3b связывается с поверхностью микробной клетки через вновь обнаруженную тиоэфирную связь. С другой стороны, если инфекция не происходит, C3b взаимодействует с молекулами воды, поэтому белок становится неактивным. Однако, когда C3b претерпевает свое конформационное изменение после расщепления, также обнажается сайт связывания для белка плазмы, называемого фактором B. Затем фактор B связывается с C3b и расщепляется плазменной сериновой протеазой Factor D. Комплекс C3bBb (= конвертаза альтернативного пути C3) остается прикрепленным к поверхности клетки. Этот комплекс может взаимодействовать с другим C3b и таким образом образовывать конвертазу альтернативного пути C5. [4] CVFBb является нековалентным продуктом ассоциации CVF3 и фрагмента комплемента Bb. Каталитические субъединицы этих многомолекулярных протеаз - C2b и Bb . Эти субъединицы относятся к атипичным сериновым протеазам. [5] [6] CVFBb не требует C3 для расщепления C5, тогда как C4b2boxy требует нативного C3 для расщепления белка C5. Модифицированная конвертаза C5, C4b2boxy3b , содержит C2b, который получен из C2, окисленного йодом.
Целью конвертазы C5 является комплементарный белок C5. C5 представляет собой двухцепочечный (α, β) гликопротеин плазмы (Mr = 196 000). C5 и C3 имеют схожую структуру. Однако C5, по-видимому, не содержит внутреннюю тиолэфирную группу, описанную для C3 и C4. C5 имеет относительно мало дисульфидных связей . В C5a имеется три дисульфидные связи, α-цепь имеет 15 полуцистинов , а β-цепь имеет только 6 полуцистинов. Этот сравнительно низкий уровень стабилизирующих дисульфидных мостиков может частично объяснить необратимое конформационное изменение, придаваемое C5 после расщепления на C5a и C5b. Кроме того, относительно небольшое количество дисульфидных связей может объяснять нестабильность C5 при воздействии хаотропных агентов, таких как тиоцианат калия. [2] Электронные микрофотографии отрицательно окрашенного C5 показывают, что белок имеет неправильную форму и содержит несколько долей. [7]
Прежде всего, C5 должен связаться с фрагментом C3b. Способность связывать C3b является стабильной характеристикой компонента C5, поскольку C5b также обладает этой способностью связывания. Конвертаза C5 селективно расщепляет пептидную связь аргинил- лейцин в положении 74-75 в α-цепи (Mr = 116 000) C5. Исследования показали, что во время классического пути системы комплемента неактивный аллотип A6 c4 полностью блокирует способность молекул действовать как субъединица связывания c51. [8] Этот дефект в активности C4A6 происходит во время этапа связывания C5 с комплексом 4b и c3b. [9] Образуются α´-цепь (Mr, = 105 000) и активационный пептид C5a , в то время как β-цепь (Mr = 80 000) остается неизменной. [2]
Компонент комплемента C5 также может быть активирован жидкофазной конвертазой C5. C5 активируется CVFBb в присутствии компонента комплемента C6 , и образуется комплекс C5b6 . Однако, когда C6 добавляется после того, как C5 был преобразован в C5b, комплекс C5b6 не образуется. Таким образом, активация C5 приводит к временному сайту связывания для C6. Гидрофобные сайты, вероятно, экспонируются при активации C5, поскольку C5b подвергается агрегации, когда C5 преобразуется в C5b в отсутствие C6. Взаимодействия между C5 и C6 или C5 и мембранами являются нековалентными. (Напротив, именно лабильный тиоловый эфир обеспечивает ковалентное присоединение между C3 и нуклеофильными акцепторами.) Протеолитическое расщепление C5 является единственным известным ферментативным событием в сборке комплекса цитолитической атаки мембраны комплемента. [7]
После связывания C5 исключительно эффективен в производстве гемолиза , требуя менее семи специфически связанных молекул на клетку для производства гемолитического поражения. Степень образования промежуточного комплекса C5 в первую очередь зависит от количества молекул C4, C2 и C3, присутствующих на клетках, используемых для его генерации. В этом отношении способ действия C5 полностью аналогичен способу действия других компонентов комплемента. Однако этап C5 отличается в других аспектах. На связывание C5 влияют C6 и C7, компоненты, которые, как считается, действуют после него в последовательности комплемента. Кроме того, гемолитическая активность изолированного промежуточного комплекса C5 чрезвычайно лабильна, имея средний период полураспада при 30 °C всего 9 мин. Эта характеристика отличает этап C5, наряду с этапом C2, как потенциально ограничивающий скорость в реакции комплемента. Однако, в отличие от C2, C5 остается прочно связанным с клеткой во время процесса распада и, по-видимому, претерпевает изменение in situ , которое делает его гемолитически нереактивным. Наконец, C5 уникален тем, что он легко адсорбируется в нативной форме на несенсибилизированных эритроцитах. Этот неспецифически связанный C5 остается прочно прикрепленным, хотя он может быть специфически использован в качестве источника C5 продолжающейся реакцией комплемента. [1]
Оба фермента, C4b2b3b и C3bBbC3b , нестабильны и подвергаются диссоциации распада с периодом полураспада при 37 °C приблизительно 1,5 - 3 мин. [ 1] Пропердин стабилизирует альтернативный путь конвертазы C5, период полураспада которой при 37 °C составляет 10 - 34 мин. [2] [3] Напротив, жидкофазная конвертаза C5 CVFBb стабильна (период полураспада при 37 °C = 7 ч). [10] Окисление белка C2 стабилизирует комплекс C4b2boxy. [11] Фактор H –родственный белок 1 (FHR1) был идентифицирован как новый ингибитор пути комплемента. FHR1 блокирует активность конвертазы C5 и препятствует поверхностному отложению C5b и образованию комплекса атаки мембраны (MAC). По-видимому, фактор H и FHR1 контролируют активацию комплемента последовательно. При гемолитико-уремическом синдроме (ГУС) отсутствие FHR1 может привести к снижению ингибирования образования терминальных комплексов и снижению защиты эндотелиальных клеток при атаке комплемента. [12]
[8] ==Ссылки==
[1]