Семафорины представляют собой класс секретируемых и мембранных белков , которые первоначально были идентифицированы как молекулы, направляющие конусы роста аксонов . Они в первую очередь действуют как ингибирующие сигналы ближнего действия и передают сигналы через мультимерные рецепторные комплексы. [1] [2] Семафорины обычно служат сигналами отклонения аксонов от неподходящих областей, что особенно важно для развития нервной системы . Основной класс белков, действующих как их рецепторы, называется плексинами , а корецепторами во многих случаях являются нейропилины . Основными рецепторами семафоринов являются плексины, которые играют важную роль в регуляции ГТФаз Rho-семейства . Недавняя работа показывает, что плексины также могут влиять на R-Ras , который, в свою очередь, может регулировать интегрины. Такая регуляция, вероятно, является общей особенностью передачи сигналов 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 и означает «носитель знака» . [3]
Семафорины сгруппированы в восемь основных классов на основе анализа структуры и филогенетического дерева . [4] Первые семь упорядочены по номерам, от класса 1 до класса 7. Восьмая группа — это класс V, где V означает вирус . Классы 1 и 2 встречаются только у беспозвоночных, а классы 3, 4, 6 и 7 — 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; у беспозвоночных и позвоночных они связаны с каждой мембраной соответственно. То же самое касается классов 2 и 3; оба они представляют собой секретируемые белки, специфичные для соответствующих таксонов .
Каждый класс семафоринов имеет множество подгрупп различных молекул, имеющих схожие характеристики. Например, семафорины класса 3 варьируются от SEMA3A до SEMA3G.
У человека гены:
Разные семафорины используют разные типы рецепторов:
Семафорины являются универсальными лигандами. Их открытие было связано с управлением аксонами в зачатках конечностей кузнечиков в 1992 году, 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 — один из самых универсальных классов семафоринов, в котором наиболее изучен Sema3a.
Во время развития семафорины и их рецепторы могут участвовать в сортировке пулов мотонейронов и модуляции поиска путей для афферентных и эфферентных аксонов от и к этим пулам. [6] Например, Sema3a отталкивает аксоны от ганглиев дорсальных корешков, лицевых нервов, блуждающих нервов, обонятельно-сенсорных, корковых нервов, нервов гиппокампа и мозжечковых нервов.
Семафорины класса 3 выполняют важную функцию после травматических повреждений центральной нервной системы , таких как повреждения спинного мозга . Они регулируют нейрональные и ненейрональные клетки, связанные с травматическим повреждением, из-за их присутствия в рубцовой ткани. Семафорины класса 3 модулируют возобновление роста аксонов , реваскуляризацию , ремиелинизацию и иммунный ответ после травмы центральной нервной системы. [7]