紅細胞生成素的研究發(fā)展.doc

紅細胞生成素郝海陽河北農(nóng)業(yè)大學 制藥工程1001班，河北 保定 071001摘要：紅細胞生成素(Epo)是一種調(diào)節(jié)紅系祖細胞生長的細胞因子。近年來，尤其是大量重組Epo的生產(chǎn)，使Epo的基礎及應用研究進入嶄新時代。本文詳述了Epo基因結(jié)構、蛋白質(zhì)結(jié)構及生化特性，產(chǎn)生Epo的器官及其細胞定位的研究進展，體內(nèi)Epo含量的細胞及分子水平調(diào)控的可能機制，Epo受體的種類、分子結(jié)構和蛋白質(zhì)結(jié)構以及Epo與受體結(jié)合后信號傳遞的可能途徑。關鍵詞：紅細胞生成素;紅細胞生成素受體;基因調(diào)控紅細胞生成素(ErythropoietinEpo)是一種由腎臟分泌的調(diào)節(jié)紅系祖細胞生長的細胞因子。最近研究表明:它既可作為分裂原使紅系祖細胞池擴大，又可作為分化原使祖細胞向幼紅細胞乃至成熟紅細胞方向分化和成熟。此外，它還具有抗氧化穩(wěn)定紅細胞膜,調(diào)節(jié)紅細胞膜脂質(zhì)流動性和蛋白質(zhì)構象，維持膜內(nèi)外正常滲透壓的作用。本文根據(jù)目前對Epo研究的進展，就Epo的生化特性與結(jié)構、產(chǎn)生部位及調(diào)節(jié)、受體及其結(jié)構等作一一概述。1. Epo的生化特性及結(jié)構Epo是一種酸性糖蛋白，分子量為34kD，等電點PI為4.5。成熟Epo分子內(nèi)含4個N一糖昔化位點和4個半朧氨酸(通過兩個二硫鍵結(jié)合)。實驗發(fā)現(xiàn)二硫鍵缺少會導致生物活性降低;硫氫基的烷基化會使其生物活性不可逆性的喪失。Lin用脯氨酸代替第33位半朧氨酸使生物活性明顯降低。Epo的糖基部分是由三條分別與膚鏈中24、38、83位點的天冬氨酸殘基連結(jié)的和一條與126位點的絲氨酸連結(jié)的寡糖鏈共同構成。糖基的存在對于Epo合成后的分泌、Epo體內(nèi)生物活性都具有重要意義。2. Epo產(chǎn)生的部位1986年Bondurant應用雜交技術發(fā)現(xiàn)動物貧血時，腎臟中EpomRNA1.5h后開始增加，4h后Epo上升至正常的200倍，而此時動物的肝臟中只能檢測少量EpomRNA，其它組織如脾、肌肉組織及血清中Epo水平和腎臟EpomRNA的總水平呈正相關。上述事實證實:腎臟不僅僅是控制血清Epo的含量的器官，而且是直接產(chǎn)生Epo的器官。Koury等發(fā)現(xiàn)，隨著貧血狀態(tài)加劇，具有EpomRNA的間質(zhì)細胞數(shù)目呈指數(shù)形式增加，而且血清Epo水平和腎組織內(nèi)EpomRNA總量也以指數(shù)增加。據(jù)估算20%一30%的腎皮質(zhì)細胞、10%的外髓質(zhì)的間質(zhì)細胞都表現(xiàn)出EpomRNA的轉(zhuǎn)錄活性，這說明間質(zhì)細胞即是Epo合成細胞，也提示缺氧誘導的腎Epo合成增加是合成Epo細胞數(shù)量的增加，而不是單個細胞Epo合成增加。肝臟作為產(chǎn)生Epo的祖器官仍然保持著很大潛力，當機體嚴重缺氧時，相當數(shù)量枯否氏細胞仍參與Epo合成。3. Epo的體內(nèi)調(diào)節(jié)機體缺氧是腎臟產(chǎn)生Epo的始動因素。缺氧可激活EpomRNA的轉(zhuǎn)錄。從缺氧到產(chǎn)生Epo細胞激活的轉(zhuǎn)換機制目前認為在于前列腺素和cAMP。根據(jù)大量實驗推測可能是缺氧促進腎組織合成和釋放前列腺素，后者促進腎cAMP合成，使其在細胞內(nèi)濃度提高，進而促進Epo合成。關于Epo分子水平的調(diào)節(jié)，多數(shù)學者認為Epo表達的調(diào)控和非編碼區(qū)有極密切的聯(lián)系，且非編碼區(qū)在不同種屬間有較強的保守性。Imagawa等在Epo基因非編碼區(qū)發(fā)現(xiàn)了促使Epo基因表達的啟動子和增效子。同樣，Semenza等發(fā)現(xiàn)在非編碼區(qū)有負向調(diào)節(jié)因子。對Epo表達的調(diào)控，除了發(fā)現(xiàn)負調(diào)節(jié)序列外，還與氧的敏感性、組織特異性以及RNA轉(zhuǎn)錄多啟始點有關。4. Epo受體Epo的生物作用是通過相應靶細胞膜表面受體介導的，以下就Epo受體(EpoR)作簡述。4.1 EpoR數(shù)目及種類應用I標記Epo的試驗表明，多數(shù)細胞如人CFU一E、FVA細胞及對Epo依賴的大多數(shù)紅系祖細胞都有高親和力和低親和力兩種受體，且受體的數(shù)目隨細胞來源不同而變化。人的CFU一E有大約1000個EpoR，其中高、低親和力受體分別為200個(Kd：0.Inmof/L)和800個(Kd:0.57nmof/L)。但有的細胞只有一種受體，但它們的生物效應并不受到影響。如紅細胞增多癥病人的CFU一E只有低親和力受體，鼠的CFU一E只有高親和力受體。Epo受體的存在數(shù)目與該細胞對Epo的依賴性大小有關。當紅系細胞逐漸成熟，對Epo的依賴性下降，受體逐漸丟失。當Epo與受體結(jié)合后發(fā)生下調(diào)效應，Epo與受體的復合物快速內(nèi)飲化，進而與溶酶體融合。受體的維持和更新需要新的蛋白質(zhì)合成，而不是循環(huán)使用。4.2 受體的蛋白結(jié)構和生化特性通過Epo與其受體交聯(lián)的方法研究，Epo受體是單鏈糖蛋白，但通常I一rEpo與造血細胞膜交聯(lián)出現(xiàn)兩個交替帶，可能是Epo糖基化不同所致。最近編碼成功的人EpoRcDNA核酸序列分析表明，人與小鼠的EpoR在氨基酸組成上有82%同源性。而且EpoR與其它幾種造血增殖因子受體也有很大的同源性，同屬于“造血因子受體超家族”。它們均屬I型膜糖蛋白，有一單個疏水性跨膜區(qū)段，膜外區(qū)由N端構成的，含兩個保守性亞區(qū)，N端附近一約60個氨基酸的亞區(qū)，含4個間隔排列的保守性Cys(形成胞外區(qū)的二硫環(huán)狀結(jié)構)和一個保守性Trp殘基。近膜端第二個亞區(qū)，約有40個氨基酸，含有WSXWS盒，即Trp一ser一x一Trp一ser區(qū)段。胞內(nèi)區(qū)域是C端構成的較短區(qū)段，內(nèi)含糖基化位點及半膚氨酸，但無任何激酶活性。實驗證明Epo與受體結(jié)合后改變了膜對陽離子尤其是鈣的運輸，促進DNA合成，活化轉(zhuǎn)錄，而無需DNA或蛋白質(zhì)合成。目前盡管對EpoR結(jié)構有了相當?shù)牧私?，但關于其與配體作用過程中信號傳遞的機理還需進一步闡明。參考文獻1. 晉曉春 紅細胞生成素2.