LL37的來(lái)源、結(jié)構(gòu)、生物活性和應(yīng)用

LL37的結(jié)構(gòu)、作用與研究進(jìn)展

匯報(bào)人：孫梓桉2013年6月23日目錄1234LL37的來(lái)源LL37的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)LL37在肺部疾病中的研究進(jìn)展LL37的主要生物活性2021/5/92LL37是Cathelicidin蛋白N端的37個(gè)氨基酸，因其開(kāi)始的氨基酸分別為L(zhǎng)-L而得名。它是Cathelicidin家族中唯一存在于人體的抗菌肽。LL37是中性粒細(xì)胞特殊顆粒中的主要蛋白質(zhì)，廣泛存在于骨髓、睪丸、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、舌、食管、子宮頸及陰道鱗狀上皮細(xì)胞中。LL37在中性粒細(xì)胞中以失活前體蛋白的形式合成與儲(chǔ)存，前體蛋白含一個(gè)信號(hào)肽、cathelin保守區(qū)域和37個(gè)氨基酸殘基的活性肽，分子量為19.3KD。細(xì)胞被激活后通過(guò)絲氨酸蛋白酶-3和其他蛋白水解酶的作用剪切信號(hào)肽，釋放出有活性的LL37，除去信號(hào)肽后的表觀分子量為18KD，稱為hCAP-18。(hCAP-18/LL37)來(lái)源2021/5/93Cathelicidin家族是哺乳動(dòng)物防御系統(tǒng)的主要成員，是一類結(jié)構(gòu)多變的抗菌肽，因在表達(dá)的信號(hào)肽與成熟肽之間含有一高度保守的cathelin肽段而自成一家族。最初從豬白細(xì)胞中分離出來(lái)，因結(jié)構(gòu)與一種組織蛋白酶L抑制劑相似而命名。在N末端由100個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，含有高度保守的cathelin結(jié)構(gòu)域，而C末端含有抗菌活性域。2021/5/94抗菌肽（antibacterialpeptides）是由基因編碼、具有抵御外界微生物侵害，清除體內(nèi)突變細(xì)胞的一類小分子多肽，是生物體內(nèi)天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分?？咕年庪x子抗菌肽陽(yáng)離子抗菌肽具有α螺旋結(jié)構(gòu)，無(wú)半胱氨酸含2個(gè)或3個(gè)二硫鍵的β片層富含特定氨基酸，無(wú)半胱氨酸的延伸肽含有1個(gè)二硫鍵的抗菌肽（位置常在C末端）LL372021/5/952021/5/96結(jié)構(gòu)LL－37

LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTESHumanE，BC2021/5/97結(jié)構(gòu)

LL-37由37個(gè)氨基酸組成，氨基酸序列LLGDFFRKSKEKIGKEFKRlVQRIKDFLRNLVPTES，分子量為4.5kD

N-末端疏水性高，分子的中央部氨基酸殘基(13-34)形成一個(gè)典型的雙親螺旋結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)與抗菌活性有關(guān)氨基酸

LL-375′端上游啟動(dòng)子區(qū)域-28位點(diǎn)，有一TAAA序列，可能有TATA盒功能。

啟動(dòng)子區(qū)域還含有一個(gè)NF-IL6結(jié)合位點(diǎn)、三個(gè)急性期反應(yīng)因子(APRF)結(jié)合位點(diǎn),APRF又稱信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子(STAT)3，參與急性期反應(yīng)炎癥和造血。編碼基因2021/5/98生物活性抗細(xì)菌作用抗內(nèi)毒素作用具有趨化作用抗腫瘤作用LL372021/5/991、抗細(xì)菌作用

hCAP-18/LL-37具有廣譜抗菌作用，對(duì)G+菌、G-菌均有殺滅作用，其抗菌活性(最小抑菌濃度MIC)多在微摩爾水平。

已經(jīng)明確證實(shí)LL-37在骨髓以及附睪的頭部和尾部為固有表達(dá),而在上皮細(xì)胞包括角質(zhì)細(xì)胞,非角質(zhì)細(xì)胞如口腔黏膜、舌、食管、宮頸、陰道、肺腺上皮、肺泡巨噬細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)表達(dá)。

LL-37在人體內(nèi)廣泛存在表明其在抗微生物侵襲中起到重要作用。

LL-37在呼吸道上皮高度表達(dá)可保護(hù)肺部免受許多病原微生物的侵襲。LL-37/hCAP-18體外可殺滅金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和腸球菌;其殺菌活性與氣道的其它抗微生物蛋白如溶菌酶、乳鐵蛋白等有協(xié)同作用。LL－37可能通過(guò)多聚體的N端與雙親性磷脂分子相互作用，擾亂膜脂分子排列，影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，從而起到殺菌作用，即所謂的“地毯式”模型。2021/5/9101、抗細(xì)菌作用抗菌譜較廣、抗菌活性一般抗菌作用具有構(gòu)象依賴性抗菌作用與肽鏈中正電荷密切相關(guān)抗菌活性可因血漿蛋白存在而降低對(duì)細(xì)胞膜的損害是非特異的LL37抗菌作用特點(diǎn)2021/5/9112、抗內(nèi)毒素作用細(xì)菌細(xì)胞壁的脂多糖(LPS)是內(nèi)毒素的主要成分,LPS與血中LBP(LPS-bindingprotein)作用,LBP可介導(dǎo)LPS與CD14的結(jié)合形成LPS-CD14復(fù)合物,該復(fù)合物可通過(guò)細(xì)胞膜的Toll受體TLRs(Tol-llikereceptors)信號(hào)系統(tǒng),激活NF-JB轉(zhuǎn)錄因子和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶,從而誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生,其中TNF是一個(gè)主要的分子。LL-37可以顯著抑制LPS和LBP的結(jié)合,從而抑制LPS與CD14的結(jié)合;此外,LL-37也能結(jié)合到CD14分子上而抑制LPS與CD14的結(jié)合。LL-37的α-螺旋構(gòu)象和堿性氨基酸所帶的正電荷與抗LPS作用有關(guān)。LL-37的N末端32個(gè)氨基酸序列對(duì)抗LPS的作用最強(qiáng),帶陽(yáng)離子的抗生素如多黏菌素B可以中和某些類型的LPS,但由于其毒性大而限制了臨床應(yīng)用。對(duì)內(nèi)毒素的作用既有直接作用也有間接作用,體外研究表明LL-37可以和內(nèi)毒素直接結(jié)合而中和其毒性。但LL-37抗內(nèi)毒素作用主要還是抑制內(nèi)毒素引起的細(xì)胞因子或炎癥介質(zhì)的釋放,如TNF及自由基的釋放。2021/5/9123、趨化作用說(shuō)明機(jī)制意義研究表明LL-37作為天然免疫的一個(gè)重要分子具有一定的趨化活性,可使循環(huán)血中的中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞以及T淋巴細(xì)胞向炎癥部位聚集。通過(guò)于FPRL1受體結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。是一種趨化受體,表達(dá)與單核細(xì)胞和噬中性粒細(xì)胞表面,當(dāng)FPRL受體被激活后,可使G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)放大,結(jié)果使白細(xì)胞的黏附性、吞噬性、殺菌活性增加。LL-37的趨化活性說(shuō)明LL-37不僅是作為機(jī)體抗感染的分子,也是免疫反應(yīng)以及炎癥反應(yīng)效應(yīng)細(xì)胞之間早期的聯(lián)系分子。2021/5/9134、抗腫瘤作用抗腫瘤細(xì)胞作用與抗菌類似，主要通過(guò)損傷細(xì)胞膜起作用。在腫瘤細(xì)胞膜上形成孔洞，使內(nèi)容物外泄；線粒體腫脹、空泡化；核膜界限模糊不清；抑制染色體DNA的合成；細(xì)胞骨架也受到一定程度損傷。對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響還表現(xiàn)在能夠調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞某些細(xì)胞因子的分泌?，F(xiàn)有的研究表明抗菌肽抗腫瘤作用表現(xiàn)在接觸性抑制上，主要從攻擊細(xì)胞膜、細(xì)胞器、細(xì)胞核膜和染色體DNA細(xì)胞骨架、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等幾個(gè)方面殺傷腫瘤細(xì)胞。同時(shí)還能通過(guò)調(diào)動(dòng)機(jī)體的體液免疫，促進(jìn)白細(xì)胞的增殖來(lái)抑制腫瘤的侵蝕。2021/5/914思考LL37是否有其他生物活性作用？2021/5/915LL37在肺部疾病中的研究進(jìn)展LL37肺部感染支氣管哮喘慢性阻塞性肺病肺癌1、損傷細(xì)胞膜2、調(diào)動(dòng)機(jī)體的體液免疫來(lái)對(duì)抗腫瘤LL37參與肺非特異性防御機(jī)制，可協(xié)同氣道內(nèi)其他抗微生物蛋白殺滅SAU、P.aeruginasa，等。2021/5/916總結(jié)抗菌肽與傳統(tǒng)抗生素相比，其可以殺滅耐藥病原菌及不易產(chǎn)生耐藥突變株的特性具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可作為新型抗微生物制劑的基礎(chǔ)。同時(shí)，人源性抗菌肽LL37由機(jī)體自身基因編碼，是固有免疫系統(tǒng)的正常組成部分，對(duì)自身細(xì)胞不易產(chǎn)生排斥或毒害。盡管已有初步人體試驗(yàn)證實(shí)其可以用于局部治療，已有部分應(yīng)用于全身治療的臨床Ⅰ期、Ⅱ期試驗(yàn)，作為藥物開(kāi)發(fā)的基因編碼的抗菌肽包括人源性抗菌肽LL37尚未能直接應(yīng)用