Семафорины — это класс секретируемых и мембранных белков , которые изначально были идентифицированы как молекулы управления конусом роста аксонов . Они в первую очередь действуют как кратковременные ингибирующие сигналы и передают сигналы через мультимерные рецепторные комплексы. [1] [2] Семафорины обычно являются сигналами для отклонения аксонов от неподходящих областей, что особенно важно для развития нервной системы . Основной класс белков, которые действуют как их рецепторы, называются плексинами , а нейропилины во многих случаях являются их корецепторами. Основными рецепторами для семафоринов являются плексины, которые имеют установленную роль в регуляции ГТФаз семейства Rho . Недавние исследования показывают, что плексины также могут влиять на R-Ras , которые, в свою очередь, могут регулировать интегрины. Такая регуляция, вероятно, является общей чертой сигнализации семафоринов и вносит существенный вклад в наше понимание биологии семафоринов.
Каждый семафорин характеризуется экспрессией определенной области, состоящей примерно из 500 аминокислот, называемой сема-доменом .
Семафорины были названы в честь английского слова Semaphore , которое произошло от греческого слова, означающего носитель знака . [3]
Семафорины сгруппированы в восемь основных классов на основе анализа структуры и филогенетического дерева . [4] Первые семь упорядочены по номеру, от класса 1 до класса 7. Восьмая группа — класс V, где V обозначает вирус . Классы 1 и 2 встречаются только у беспозвоночных, тогда как классы 3, 4, 6 и 7 встречаются только у позвоночных. Класс 5 встречается как у позвоночных, так и у беспозвоночных, а класс V специфичен для вирусов.
Классы 1 и 6 считаются гомологами друг друга; каждый из них связан с мембраной у беспозвоночных и позвоночных соответственно. То же самое относится к классам 2 и 3; оба они являются секретируемыми белками, специфичными для своих соответствующих таксонов .
Каждый класс семафоринов имеет много подгрупп различных молекул, которые имеют схожие характеристики. Например, семафорины класса 3 варьируются от SEMA3A до SEMA3G.
У человека гены следующие:
Разные семафорины используют разные типы рецепторов:
Семафорины — универсальные лиганды. Их открытие было сделано в 1992 году в связи с направлением аксонов в зачатках конечностей кузнечиков, но с тех пор было обнаружено, что семафорины играют роль во многих процессах. Они не только направляют аксоны в развитии, но также играют важную роль в иммунной функции (классы 4, 6 и 7) и развитии костей. Семафорины класса 3 являются одними из самых универсальных классов семафоринов, среди которых наиболее изученным является Sema3a.
В процессе развития семафорины и их рецепторы могут участвовать в сортировке пулов двигательных нейронов и модуляции поиска пути для афферентных и эфферентных аксонов из этих пулов и к ним. [6] Например, Sema3a отталкивает аксоны от ганглиев задних корешков, лицевых нервов, блуждающих нервов, обонятельно-сенсорных, корковых нервов, гиппокампальных нервов и мозжечковых нервов.
Семафорины класса 3 выполняют важную функцию после травматических повреждений центральной нервной системы , таких как повреждение спинного мозга . Они регулируют нейрональные и ненейрональные клетки, связанные с травматическим повреждением, из-за их присутствия в рубцовой ткани. Семафорины класса 3 модулируют аксональный отросток, реваскуляризацию , ремиелинизацию и иммунный ответ после травмы центральной нервной системы. [7]