| Περίληψη: | Το συμπλήρωμα είναι βασικός παράγοντας της φυσικής ανοσίας (innate immunity) και αποτελεί γέφυρα για την ενεργοποίηση της ειδικής ανοσίας (adaptive immunity). Αποτελείται από ένα σύστημα πρωτεϊνών, που συναντώνται ως ανενεργά προένζυμα και ενεργοποιούνται μέσω πρωτεόλυσης πυροδοτώντας έναν καταρράκτη αντιδράσεων. Οι οδοί ενεργοποίησης του συμπληρώματος καταλήγουν στον σχηματισμό ενός λυτικού συμπλόκου (Membrane Attack Complex – MAC) που καταστρέφει τους παθογόνους μικροοργανισμούς. Οι πρωτεΐνες, συστατικά του συμπλόκου, ανήκουν στην οικογένεια MACPF (MAC – Perforin). Σημαντικό ρόλο στη λειτουργία τους παίζει η πρωτεϊνική περιοχή (module) FIMAC (Factor I Membrane Attack Complex). Η περιοχή αυτή υπάρχει στα συστατικά C6 (Complement component 6) και C7 (Complement component 7) του συμπλόκου MAC και φαίνεται να είναι η περιοχή πρόσδεσής τους με την περιοχή C345C του C5b. Επιπλέον, η περιοχή FIMAC υπάρχει και στον παράγοντα Ι του Συμπληρώματος (Complement Factor I, CFI), ο οποίος συμμετέχει στην αποσταθεροποίηση της κομβερτάσης C3/C5, μέσω του καρβοξυτελικού άκρου της FIMAC που φαίνεται να συνδέεται αλλοστερικά με την πρωτεϊνική περιοχή SP (Serine Protease), που αποτελεί την ενεργή του περιοχή.
Το μοντέλο, για την ανάλυση της περιοχής FIMAC βασίστηκε στην περιοχή της πρωτεΐνης φολιστατίνη (follistatin, FS) FD (follistatin Domain), η οποία αναλύθηκε πρόσφατα κρυσταλλογραφικά και με την οποία εμφανίζει ομοιότητα στην αλληλουχία της. Η δομή FD αποτελεί ένα υβρίδιο μιας αμινοτελικής περιοχής EGF (Epidermal Growth Factor) και μίας καρβοξυτελικής περιοχής του ωοβλεννοειδούς (ovomucoid) που ομοιάζουν με τις πρωτεϊνικές περιοχές KAZAL και συναντώνται σε πολλούς αναστολείς σερινικών πρωτεασών. Η περιοχή FD περιέχεται, επίσης, στην πρωτεΐνη αγκρίνη (agrin, AGRN) που αποτελεί συστατικό της βασικής μεμβράνης και παίζει σημαντικό ρόλο στην νευρομυϊκή σύναψη.
Η μελέτη των πρωτεϊνικών περιοχών FIMAC και KAZAL αναφορικά με την λειτουργία, την δομή και την εξέλιξή τους αποτέλεσε το αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Για την εκπόνηση αυτής της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από βάσεις βιολογικών δεδομένων και εργαλεία βιοπληροφορικής ανάλυσης. Πρωτογενές υλικό της μελέτης αποτέλεσαν οι νουκλεοτιδικές και αμινοξικές αλληλουχίες των γονιδίων C6, C7, CFI, AGRN και FS σε όλους τους οργανισμούς που βρέθηκαν (σπονδυλωτά και ασπόνδυλα), και πιο συγκεκριμένα οι αλληλουχίες που αντιστοιχούν στις πρωτεϊνικές περιοχές FIMAC και KAZAL.
Οι πρωτοταγείς δομές των FIMAC ( ̴ 78αα) και KAZAL ( ̴ 55αα) διαφέρουν ως προς το μήκος τους, με μερικές εξαιρέσεις που αφορούν περιοχές KAZAL των πρωτεϊνών AGRN και FS (>80αα). Οι δευτεροταγείς δομές των FIMAC και KAZAL παρουσιάζουν μεγάλη ομοιότητα, φέροντας δομές α – έλικας και β – πτυχωτής επιφάνειας στην αλληλουχία τους. Τέλος, τα μοντέλα προσομοίωσης τριτοταγούς δομής και των δύο περιοχών FIMAC και KAZAL οπτικοποιούν τη διαμόρφωση των δομών της α – έλικας και των β – πτυχωτών επιφανειών στον χώρο. Αξιοσημείωτη είναι η παρουσία σημαντικού αριθμού κυστεϊνικών καταλοίπων στις αλληλουχίες των περιοχών FIMAC (8 – 10 Cys), με μεγαλύτερη συγκέντρωση στο αμινοτελικό άκρο, και KAZAL (4 – 6 Cys) με ομοιόμορφη κατανομή.
Εξελικτικά, η εμφάνιση γονιδίων που συμμετέχουν και στις τρεις οδούς ενεργοποίησης του συμπληρώματος και καταλήγουν στη διαμόρφωση του συμπλόκου MAC συνοδεύεται με την εμφάνιση των χονδριχθύων. Πιο συγκεκριμένα, όσον αφορά τα γονίδια του συμπληρώματος που περιλαμβάνουν τις περιοχές FIMAC και KAZAL, ο CFI πρωτοεμφανίζεται στα άγναθα, το C6 στους χονδριχθείς και το C7 στους οστεϊχθείς. Η παρουσία των γονιδίων AGRN και FS έχει πιστοποιηθεί νωρίτερα εξελικτικά στο στάδιο των κεφαλοχορδωτών καθώς και στους πλατυέλμινθες των πρωτοστομίων. Έτσι, φαίνεται ότι η περιοχή KAZAL στις πρωτεΐνες AGRN και FS στα ασπόνδυλα αποτελεί προγονική περιοχή όλων των FIMAC και KAZAL που υπάρχουν σήμερα. Ωστόσο, νέες πρωτεϊνικές περιοχές KAZAL εμφανίστηκαν και αργότερα κατά την εξέλιξη των ειδών. Η συντηρητικότητα και των δύο περιοχών FIMAC και KAZAL στο επίπεδο της γονιδιακής τους κληρονόμησης είναι μεγάλη. Όλα τα intron phases των εξονίων που κωδικοποιούν τις περιοχές KAZAL και FIMAC σε όλα τα γονίδια όπου συναντώνται είναι 1, εκτός από τα αντίστοιχα εξόνια για την περιοχή FIMAC της γραμμικής θέσης 1 στις πρωτεΐνες C6 και C7 (intron phase 2), που φαίνεται να είναι εξελικτικά μεταγενέστερες περιοχές, και δημιουργήθηκαν με διπλασιασμό εξονίου, σε μεταγενέστερα εξελικτικά στάδια.
|
|---|
