探索CD14：免疫系統(tǒng)中的關(guān)鍵LPS受體及其分子結(jié)構(gòu)解析

CD14是1981年由Todd首先在人單核細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)的膜蛋白分子，Maliszewski于1985年又從人血漿中發(fā)現(xiàn)了與單核細(xì)胞表面CD14結(jié)構(gòu)相似的可溶性CD14 （solubleCD14，sCD14）。因發(fā)現(xiàn)它僅分布在成熟髓樣細(xì)胞表面，早期將CD14視為一種白細(xì)胞分化抗原，當(dāng)時(shí)人們并不知道CD14的具體功能，直到1990年，Wright等首先報(bào)道CD14是一種LPS（lipopolysaccharide，脂多糖）受體，這也是首-次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面存在LPS受體。

人CD14基因位于第5號(hào)染色體的長臂上（5q23～q31），約含有1338個(gè)核苷酸殘基。從核苷酸的第76位到1200位，編碼一段有375個(gè)氨基酸殘基的多肽鏈，該多肽鏈的前19位信號(hào)肽被水解后，即形成成熟的CD14分子，含356個(gè)氨基酸。與CD14基因相鄰的區(qū)域含有幾種髓樣特異性生長因子和受體基因，包括細(xì)胞因子中的IL-3、1L-4、IL-5、IL-1、巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）、酸性成纖維細(xì)胞生長因子（aFGF）、內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（ECGF），受體基因有M-CSF受體、血小板源性生長因子受體（PDGFR）、β2-腎上腺素能受體（β2 AR）以及分化抗原CD49a和CD49b。

鼠CD14基因位于第18號(hào)染色體上，后者也至少編碼五種以上生長因子和受體基因。因此，根據(jù)CD14基因的定位，人們?cè)茰yCD14可能是某種受體分子。鼠CD14基因編碼區(qū)與人CD14具有74%的同源性。鼠CD14由351個(gè)氨基酸殘基組成，與人CD14 氨基酸序列具有66%的同源性。Ikeda等用小鼠CD14基因的PCR擴(kuò)增片段作探針從牛染色體基因文庫中獲得了牛CD14基因，序列分析發(fā)現(xiàn)在其起始密碼子ATG之后有一個(gè)由90 bp構(gòu)成的內(nèi)含子，比人和鼠CD14中的內(nèi)含子多了兩個(gè)核苷酸（88bp）。

牛CD14全長編碼基因為1122 bp，共編碼373個(gè)氨基酸，其中含有信號(hào)肽序列，但缺少穿膜結(jié)構(gòu)域，在其序列中有3個(gè)潛在的N-連接糖基化位點(diǎn)。牛CD14的核苷酸序列與人及小鼠CD14 的同源性分別為78%和69%，所推導(dǎo)的氨基酸序列與人CD14 的同源性為73.5%，與鼠CD14的同源性僅為61.4%，三者之間氨基酸序列的同源性為55%。此外，其他動(dòng)物CD14 基因也與人CD14基因序列有較高的同源性。

同天然免疫系統(tǒng)的其他模式識(shí)別蛋白一樣，CD14為亮氨酸家族成員，其胞外區(qū)含有多個(gè)富亮氨酸重復(fù)序列（leucine-rich re-peats）（LXXLXLX）。經(jīng)序列分析比較發(fā)現(xiàn)，這一特征性序列竟是來源于在進(jìn)化關(guān)系上較遠(yuǎn)的生物種類，如酵母、果蠅，提示亮氨酸重復(fù)結(jié)構(gòu)可能具有重要的生物學(xué)意義。現(xiàn)認(rèn)為這一結(jié)構(gòu)域通過形成雙歧β折疊與脂質(zhì)作用，是CD14識(shí)別并結(jié)合LPS的關(guān)鍵區(qū)域。

在人和小鼠CD14 分子含有10個(gè)富亮氨酸重復(fù)序列，比牛CD14分子多4個(gè)。CD14分子還含有多個(gè)半胱氨酸殘基，可以形成二硫鍵，這對(duì)于穩(wěn)定其空間構(gòu)象及維持其生物活性具有重要意義。缺失突變研究表明，CD14N末端152個(gè)氨基酸序列具有完整的結(jié)合LPS 和介導(dǎo)細(xì)胞激活的作用，說明CD14結(jié)合LPS和激活細(xì)胞的功能區(qū)域位于前152個(gè)氨基酸以內(nèi)，其中氨基酸57～64和39～44片斷為LPS的結(jié)合域，因?yàn)閷⑦@些區(qū)域刪除可導(dǎo)致與LPS結(jié)合能力完-全喪失。氨基酸7～10，9～13和91～101可能為CD14的激活域，因?yàn)閯h除這些區(qū)域后CD14雖能結(jié)合LPS，但缺乏激活作用。此外，CD14分子含有多個(gè)N-連接糖基化位點(diǎn)，屬糖蛋白。

根據(jù)CD14在體內(nèi)的存在形式，分為存在于細(xì)胞表面的膜結(jié)合型CD14（membrane-bound CD14，mCD14）和血漿內(nèi)的sCD14。mCD14是一種分子量為5.3萬～5.5萬的糖蛋白，主要通過糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidylinositol，GPI）錨著在細(xì)胞膜上，少數(shù)mCD14也可通過跨膜肽與細(xì)胞膜結(jié)合，其附膜形式不影響其功能活性。mCD14在細(xì)胞內(nèi)合成后，先在高爾基復(fù)合體內(nèi)糖化，其羧基端再與GPI結(jié)合，通過GPI的磷脂部分附著在細(xì)胞膜上。