Гликофорин C ( GYPC ; CD236 / CD236R ; гликопротеин бета ; гликоконнектин ; PAS-2 ' ) играет функционально важную роль в поддержании формы эритроцитов и регулировании свойств материала мембраны, возможно, посредством его взаимодействия с белком 4.1. Более того, ранее было показано, что мембраны с дефицитом белка 4.1 демонстрируют пониженное содержание гликофорина C. Он также является интегральным мембранным белком эритроцита и действует как рецептор для белка Plasmodium falciparum PfEBP-2 (белок связывания эритроцитов 2; baebl; EBA-140).
Антиген был открыт в 1960 году, когда три женщины, у которых отсутствовал антиген, выработали анти-Gea в ответ на беременность. Антиген назван в честь одной из пациенток — миссис Гербих. [1] В следующем году новый, но родственный антиген был обнаружен у миссис Юс, в честь которой также назван антиген в этой системе. В 1972 году была введена числовая система для антигенов в этой группе крови.
Несмотря на схожие названия, гликофорины C и D не связаны с тремя другими гликофоринами, которые кодируются на хромосоме 4 в месте 4q28-q31. Эти последние белки тесно связаны. Гликофорин A и гликофорин B несут антигены группы крови MN и Ss соответственно. На эритроцит приходится ~225 000 молекул GPC и GPD. [2]
Первоначально считалось, что гликофорин C и D являются результатом дупликации гена, но только позже было установлено, что они кодируются одним и тем же геном. Гликофорин D (GPD) образуется из РНК-мессенджера гликофорина C путем текуче-трансляции в рамке AUG в кодоне 30: гликофорин D = остатки гликофорина C с 30 по 128. Эта текучая трансляция, по-видимому, является уникальной чертой человека. [3]
Гликофорин C (GPC) представляет собой одиночную полипептидную цепь из 128 аминокислот и кодируется геном на длинном плече хромосомы 2 (2q14-q21). Ген был впервые клонирован в 1989 году Хай и др. [4] Ген GPC организован в четыре экзона , распределенных по 13,5 килобазным парам ДНК . Экзон 1 кодирует остатки 1-16, экзон 2 остатки 17-35, экзон 3 остатки 36-63 и экзон 4 остатки 64-128. Экзоны 2 и 3 высоко гомологичны, с менее чем 5% расхождения нуклеотидов. Эти экзоны также отличаются вставкой из 9 аминокислот на 3'-конце экзона 3. Прямые повторяющиеся сегменты, содержащие эти экзоны, имеют длину 3,4 килобазных пар и могут быть получены из недавней дупликации одного предкового домена. Экзоны 1, 2 и большая часть экзона 3 кодируют N-концевой внеклеточный домен, тогда как оставшаяся часть экзона 3 и экзон 4 кодируют трансмембранный и цитоплазматический домены.
Известны две изоформы , и ген экспрессируется в самых разных тканях, включая почки , тимус , желудок , грудь , печень взрослого человека и эритроциты. В неэритроидных клеточных линиях экспрессия ниже, чем в эритроцитах, и белок дифференциально гликозилирован . В эритроцитах гликофорин С составляет ~4% мембранных сиалогликопротеинов . Среднее количество связанных цепей O составляет 12 на молекулу.
Ген экспрессируется на ранней стадии развития эритроцита, в частности в эритроидной взрывообразующей единице и эритроидной колониеобразующей единице . Длина мРНК из человеческих эритробластов составляет ~1,4 килооснований, а сайт начала транскрипции в эритроидных клетках был сопоставлен с 1050 парами оснований 5' стартового кодона. Он экспрессируется на ранней стадии развития и до антигенов Kell , резус-ассоциированного гликопротеина , гликофорина A, полосы 3 , резус-антигена и гликофорина B. [5]
В меланоцитарных клетках экспрессия гена гликофорина С может регулироваться MITF . [6]
GPC, по-видимому, синтезируется в избытке в эритроцитах, а содержание мембраны регулируется полосой 4.1 (белок 4.1). Дополнительные данные о регуляции гликофорина C здесь.
При изучении этого гена среди гоминоидов были сделаны два открытия, уникальных для людей: (1) избыток несинонимичной дивергенции среди видов, который, по-видимому, вызван исключительно ускоренной эволюцией, и (2) способность одного гена GYPC кодировать как белки GPC, так и GPD. [3] Причина этого неизвестна, но было высказано предположение, что эти открытия могут быть результатом заражения Plasmodium falciparum .
После разделения мембран эритроцитов с помощью электрофореза в полиакриламидном геле SDS и окрашивания методом периодической кислоты-Шифф (PAS) были идентифицированы четыре гликофорина. Они были названы гликофоринами A, B, C и D в порядке количества, присутствующего в мембране, причем гликофорин A является наиболее распространенным, а гликофорин D — наименее распространенным. Пятый ( гликофорин E ) был идентифицирован в геноме человека, но его нелегко обнаружить при обычном окрашивании геля. В общей сложности гликофорины составляют ~2% от общей массы белков мембраны эритроцитов. По путанице, эти белки также известны под разными номенклатурами, но они, вероятно, наиболее известны как гликофорины.
Гликофорин C был впервые выделен в 1978 году. [7] Гликофорин C и D являются минорными сиалогликопротеинами, составляющими 4% и 1% PAS-положительного материала и присутствующими в количестве около 2,0 и 0,5 x 10 5 копий/клетку соответственно. В полиакрилимидных гелях кажущаяся масса гликофорина C составляет 32 килодальтона (32 кДа). Его структура похожа на структуру других гликофоринов: высокогликозилированный внеклеточный домен (остатки 1-58), трансмембранный домен (остатки 59-81) и внутриклеточный домен (остатки 82-128). Около 90% гликофорина C, присутствующего в эритроците, связано с цитоскелетом, а оставшиеся 10% свободно перемещаются внутри мембраны.
Кажущийся молекулярный вес гликофорина D составляет 23 кДа. В среднем этот белок имеет 6 O-связанных олигосахаридов на молекулу.
Внутри эритроцита он взаимодействует с полосой 4.1 (белок 80 кДа) и p55 ( пальмитоилированный периферический мембранный фосфопротеин и член семейства гуанилаткиназ, ассоциированных с мембраной), образуя тройной комплекс , который имеет решающее значение для формы и стабильности эритроцитов. Основными сайтами прикрепления между цитоскелетом спектрин - актин эритроцитов и липидным бислоем являются гликофорин C и полоса 3. Взаимодействие с полосой 4.1 и p55 опосредовано связыванием N-концевого домена 30 кДа полосы 4.1 с сегментом из 16 аминокислот (остатки 82-98: остатки 61-77 гликофорина D) в цитоплазматическом домене гликофорина C и с положительно заряженным мотивом из 39 аминокислот в p55. [8] Большая часть белка 4.1 связана с гликофорином C. Величина силы взаимодействия между гликофорином C и полосой 4.1 оценивается в 6,9 микроньютонов на метр, что является типичным показателем для белок-белковых взаимодействий.
Гликофорин С обычно демонстрирует колебательное движение в мембране эритроцита. Это снижено при юго-восточно-азиатском овалоцитозе — заболевании эритроцитов из-за мутации в полосе 3. [9]
Эти гликофорины связаны с одиннадцатью антигенами, представляющими интерес для медицины переливания крови: Gerbich (Ge2, Ge3, Ge4), Yussef (Yus), Webb (Wb или Ge5), Duch (Dh(a) или Ge8), Leach, Lewis II (Ls(a) или Ge6), Ahonen (An(a) или Ge7) и GEPL (Ge10*), GEAT (Ge11*) и GETI (Ge12*). Шесть имеют высокую распространенность (Ge2, Ge3, Ge4, Ge10*, Ge11*, Ge12*) и пять имеют низкую распространенность (Wb, Ls(a), An(a), Dh(a) и Ge9). [10]
Гликофорин C и D кодируют антигены Gerbich (Ge) . Существует четыре аллеля , Ge-1 - Ge-4. Известны три типа негативности антигена Ge: Ge-1,-2,-3 (фенотип Лича), Ge-2,-3 и Ge-2,+3. Делеция размером 3,4 килопары оснований в гене, которая, вероятно, возникла из-за неравного кроссинговера между двумя повторяющимися доменами, отвечает за формирование генотипа Ge-2,-3 . Точки разрыва делеции расположены в интронах 2 и 3 и приводят к делеции экзона 3. Этот мутантный ген транскрибируется как информационная РНК с непрерывной открытой рамкой считывания, простирающейся более чем на 300 нуклеотидов , и транслируется в сиалогликопротеин, обнаруженный на эритроцитах Ge-2,-3. Вторая делеция размером 3,4 килобаз в гене гликофорина C устраняет только экзон 2 по аналогичному механизму и генерирует мутантный ген, кодирующий аномальный гликопротеин, обнаруженный в эритроцитах Ge-2,+3.
Эпитоп Ge2 антигенен только на гликофорине D и является скрытым антигеном в гликофорине C. Он расположен в экзоне 2 и чувствителен к трипсину и папаину, но устойчив к химотрипсину и проназе . Эпитоп Ge3 кодируется экзоном 3. Он чувствителен к трипсину, но устойчив к химотрипсину , папаину и проназе . Считается, что он находится между аминокислотами 42-50 в гликофорине C (остатки 21-49 в гликофорине D). Ge4 расположен в пределах первых 21 аминокислоты гликофорина C. Он чувствителен к трипсину, папаину, проназе и нейраминидазе .
Относительно редкий фенотип Лича обусловлен либо делецией в экзонах 3 и 4, либо мутацией со сдвигом рамки считывания , вызывающей преждевременный стоп-кодон в гене гликофорина C, и люди с этим фенотипом менее восприимчивы (~60% от контрольной частоты) к инвазии Plasmodium falciparum . Такие люди имеют подтип состояния, называемого наследственным эллиптоцитозом . Клетки аномальной формы известны как эллиптоциты или камелоидные клетки. Основа этого фенотипа была впервые описана Теленом и др. [11]. Фенотип — Ge:-2,-3,-4.
Фенотип Юсефа (Юс) обусловлен делецией 57 пар оснований, соответствующей экзону 2. Антиген известен как GPC Yus.
Мутации гликофорина C редки в большинстве стран Западного мира, но более распространены в некоторых местах, где малярия является эндемичной. В Меланезии больший процент населения имеет отрицательный ген Гербиха (46,5%), чем в любой другой части мира. Частота возникновения отрицательного фенотипа Гербиха, вызванного делецией экзона 3, в популяциях Восера ( провинция Восточный Сепик ) и Ликсул ( провинция Маданг ) Папуа-Новой Гвинеи составляет 0,463 и 0,176 соответственно. [12]
Редкий антиген Вебба (Wb) (~1/1000 доноров), первоначально описанный в 1963 году в Австралии , является результатом изменения гликозилирования гликофорина C: переход A в G в нуклеотиде 23 приводит к образованию остатка аспарагина вместо нормального остатка серина с последующей потерей гликозилирования. [13] Антиген известен как GPC Wb.
Редкий антиген Duch (Dh) был обнаружен в Орхусе , Дания (1968), а также обнаружен в гликофорине C. Он обусловлен переходом C в T в нуклеотиде 40, что приводит к замене лейцина на фенилаланин . [14] Этот антиген чувствителен к трипсину, но устойчив к химотрипсину и Endo F. [15]
Антиген Lewis II (Ls(a); Ge-6) имеет вставку из 84 нуклеотидов в предковый ген GPC: вставка соответствует всей последовательности экзона 3. [16] Известны два подтипа этого антигена: бета-Ls(a), который несет эпитоп Ge3, и гамма-Ls(a), который несет как эпитопы Ge2, так и Ge3. Этот антиген также известен как антиген Rs(a). [17]
Антиген Ахонена (Ana) был впервые описан в 1972 году. [18] Антиген обнаружен на гликофорине D. Этот антиген был обнаружен у финна 5 мая 1968 года во время послеоперационного перекрестного анализа крови для восстановления аневризмы аорты. В Финляндии частота этого антигена составила 6/10 000 доноров. В Швеции частота составила 2/3266 доноров. Молекулярная основа происхождения этого антигена лежит в экзоне 2, где замена G->T в кодоне 67 (основное положение 199) преобразует остаток аланина в остаток серина . Хотя этот эпитоп существует в гликофорине C, там он является криптантигеном. Он антигенен только в гликофорине D из-за укороченного N-конца.
Дублированный экзон 2 имеет эритроциты, также зарегистрированные у японских доноров крови (~2/10 000). Эта мутация не была связана с новым антигеном. [19]
Антитела к антигенам Gerbich были связаны с трансфузионными реакциями и легкой гемолитической болезнью новорожденных. В других исследованиях были обнаружены естественные антитела к Ge, которые, по-видимому, не имеют клинического значения. Было высказано предположение об иммунологической толерантности к антигену Ge.
Высокая экспрессия гликофорина С связана с плохим прогнозом острого лимфобластного лейкоза в китайской популяции. [20]
Гликофорин С является рецептором для белка связывающего эритроциты антигена 140 (EBA140) Plasmodium falciparum . [21] Это взаимодействие опосредует основной путь инвазии в эритроциты. Частичная устойчивость эритроцитов, лишенных этого белка, к инвазии P. falciparum была впервые отмечена в 1982 году. [22] Отсутствие антигенов Гербиха у населения Папуа-Новой Гвинеи было отмечено в 1989 году. [23]
Грипп А и В связывается с гликофорином С. [24]