α／β－干扰素受体
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第913页（5237字）
α／β－干扰素(IFN－α／β)是细胞因子网络中的主要负性调节因子之一(F．R．Balkwill等，1989)，具有多种生物学功能。
天然提取干扰素和基因重组的α－干扰素已广泛用于毛细胞白血病(HCL)、慢性粒细胞性白血病(CML)以及一些病毒感染的治疗。
干扰素发挥功能时，首先与靶细胞膜上的受体结合，α、β两种干扰素与同一受体结合，而γ－干扰素则与独自的受体结合(M．Aguet等，1989)，尽管α／β干扰素受体在几乎所有细胞均存在，但其表达数极低，每个细胞一般有102～104个结合单位，这使得α／β－干扰素受体的生化分离纯化和基因工程中的筛选遇到了很大困难。直到1990年，Gressor的实验室才首次报道了一个用基因工程重组的、体外表达的、具有生物活性的α－干扰受体克隆，他们将对a－干扰素最敏感的Daudi细胞(来源于Burkett，s淋巴瘤)基因转入小鼠BTG9A细胞，然后以人干扰素诱导的抗病毒活性筛选出阳性的小鼠转化细胞克隆，经扩增后，分离出阳性克隆中的人DNA，得到约5kb长度的DNA片段，以此DNA片段作探针，再去筛选Daudi细胞cDNA基因文库，得到一个含2．7kb长度的cDNA克隆，该克隆能表达出具有抗病毒活性的受体蛋白。
尽管该受体蛋白对β－干扰素不够敏感，这一结果仍是干扰素受体研究中的一个突破。
从cDNA序列分析，该α／β－干扰素受体是一典型的细胞表面糖蛋白，有557个氨基酸残基，N末端有一信号肽，分子量为68485，细胞外结构域很长，有456个氨基酸残基，穿膜区只有20个氨基酸残基，与其他一些生长因子受体相比，胞浆域较短(Hanks，1988)。该受体蛋白有20个酸性氨基酸残基，8个碱性氨基酸残基，可见蛋白的等电点相当偏酸。Schwabe等(1988年)从Daudi细胞提取物中测得的a－干扰素受体的相对分子量为95～100kd，与之相比，该受体分子量的差别可能是糖基化造成的，该受体蛋白有15个可糖基化的位点，12个位于胞外区，3个位于胞浆区，与γ－干扰素受体及已知的蛋白质进行氨基酸顺序比较，表明此受体是一新的蛋白质(G．Uze等，1990)。
α／β－干扰素与受体结合后通过尚未确定的G蛋白作用启动胞内的信号传递。
传统的第二信使如cAMP、cGMP和Ca2+未见介入α／β－干扰素信号传递，α／β－干扰素作用于细胞也不引起肌醇磷酯(PI)转换的加速和细胞内H+浓度的下降(YanCong等，1990)，抑制干扰素与受体结合的内在化和降解，并不影响其抗病毒活性，表明干扰素降解产物也未介入信号传递(Andrew，1982)。所有这些结果反映了α／β－干扰素信号传递的复杂性和独特性。
W．H．Yap等1986年首次报道，以α／β…干扰素作用于人成纤维细胞，Daudi细胞及其细胞膜组分后甘油二酯(DAG)水平快速而短暂地升高、而三磷酸肌醇(1P3)水平却没有明显变化，DAG浓度在干扰素与细胞接触的30s就达到最大值，在30min内降至基线水平，这种变化方式表明DAG是α／β－干扰素作用后在膜上诱导的早期变化，可能是干扰素作用的第二信号分子。细胞内DAG的来源主要通过两条途径：一是磷酯酶C(PLC)特异地酶解膜磷脂：二是磷脂酶D(PLD)和磷酸化酶联合作用水解膜磷脂，加入PLC的抑制剂以降低DAG的生成，能使α－干扰素诱导的人羊膜细胞和静止期成纤维细胞抗病素活性下降，人工合成的DAG能够模拟干扰素诱导的抗病毒活性。
在成纤维细胞中，人工合成的DAG50μmol／L的抗病毒活性相当于100IU／ml的α－干扰素(C．Cernesu等，1988)。这些资料表明，干扰素诱导的DAG的升高与其抗病毒活性有关。L．M．Pfeffer等(1990)进一步研究了α－干扰素诱生的DAG的来源，证明α－干扰素作用于Hela细胞后专一地引起磷脂酰胆碱(PC)的水解。DAG水平的升高与膜上PC水解及胆碱的释放在时间曲线上完全一致，而P1的转换和IP3水平均不受影响，从而证明了α干扰素通过PC水解产生DAG的途径。
这一途径能很好地解释α－干扰素作用后，细胞IP3和Ca2+浓度没有变化的事实。由于PC水解产生DAG在信号传递中的作用已有许多报道(Extron，1990)，此途径的确定，提供了一个α－干扰素不升高细胞内Ca2+浓度的DAG的来源。
磷脂酶A2(PLA2)特异地水解膜磷脂生成溶血磷脂(LysoPL)和花生四烯酸(AA)。AA以3条主要代谢途径生成一系列生物活性物质。
有证据表明，刺激PLA2活化是受体介导的一条信号通路(E．J．Van Ca Ven等，1989)。以PLA2的抑制预处理α－干扰素作用的人羊膜细胞，能大幅度地削弱α－干扰素诱导的抗病毒活性(G．P．remecz等，1989)，以α－干扰素处理成纤维细胞能促进环氧化酶催化的前列腺素增加(Fitzptrick，1980)表明花生四烯酸代谢介入了干扰素功能。
G．E．Hannigan等(1991)以α－干扰素诱导胞浆因子活化并与干扰素刺激应答元件(ISRE)结合为模型，研究了AA及其代谢产物对干扰素诱导的胞浆因子与ISRE结合的影响。结果表明，α－干扰素能显着地刺激Balb／c3T3细胞中AA的快速释放和溶血磷脂酰胆碱(LysoPC)同步升高，而溶血磷脂酰肌醇(LysoPI)则无变化，15min内达到高峰。
加入PLA2抑制剂(BPB)能显着地抑制α－干扰素引起的AA释放，抑制胞浆因子激活。外加AA并不能诱导胞浆因子的活化．如果在α－干扰素作用同时，加入环氧化酶和酯氧化酶抑制剂(INDO和NDGA)分别抑制前列腺素和白三烯生成，反而使α－干扰素诱导的ISRE结合活性提高了3倍，没有α－干扰素存在，单以上面二种抑制剂处理细胞则没有抗病毒作用。以人成纤维细胞为对象也得到类似结果。有意义的是，将环氧化酶抑制剂与α－干扰素在临床联合使用具有抗肿瘤的协同活力(Kim，1989)。
以上结果表明，AA代谢介入了α－干扰素的信号传递，由于经PDGF处理的A31细胞也有AA的快速释放(Shier，1982)，而α－干扰素对PDGF具有拮抗作用，AA本身不作为α－干扰素的第二信使，很可能是AA代谢的某种产物特异地传递α－干扰素的信号。抑制实验表明，这种信号分子不是通过环氧化酶或酯氧化酶代谢产生。
佛波酯(PMA)能与DAG竞争直接激活细胞PKC，将PMA加入Daudi细胞内，能模拟α－干扰素抗细胞增殖，PKC的抑制剂如staurosporine和H－7能选择性地阻断α－干扰素诱导基因的转录，也降低α－干扰素诱导的Hela细胞抗口炎泡疹病毒活性(N．C．Rcich等，1990)。直接观察α－干扰素作用后PKC的状况也表明，PKC的激活与α－干扰素功能有关。
将α－干扰素处理人羊膜细胞使膜组分PKC活性升高，胞浆PKC活性则无变化(Premecz，1989)。
α－干扰素作用于Hela细胞后，β型PKC快速从胞浆组分转移到膜组分并激活，α、e型PKC活性没有变化，β－PKC激活水平与α－干扰素诱导的抗病毒和抗细胞增殖水平正相关(L．M．Pfeffer等，1990)。
并非所有干扰素均诱导PKC激活，在U937细胞中，α－干扰素能引起胞浆PKC的激活并向细胞膜区域移位，同时诱导细胞膜超极化。γ－干扰素也导致细胞膜超极化但却没有PKC活化。
加入H－7阻止PKC活化能够阻断α－干扰素的信号传递而不介入γ－干扰素的信号通路(P．Csermely，1990)。尽管有众多报道PKC介入了α－干扰素的信号传递。但Yan等(1989年)以PKC激活剂DiC8和PMA与Balb／c3T3小鼠细胞作用，用Northern Blot检测干扰素诱导基因2′5′－OASmRNA的水平，结果二者均无诱导作用，却有抑制作用LHannigan等(1989年)也提出α－干扰素诱导2’5’－OAS的基因表达时，PKC没有信号传递作用。由于PMA、PDBU等与DAG在激活PKC的作用方式上有较大差别(M．D．Bazzi等，1989)，α－干扰素作用于Hela细胞后，PKC活性升高，导致干扰素刺激基因(ISG)的转录增加，但加入PMA激活的PKC却不能使ISG转录(N．C．Reich，1990)，加之PKC亚类在不同细胞内的分布及功能并不完全相同(Leach，1991)，以PMA来模拟DAG，解释PKC的功能时应当慎重。所以不能排除PKC在α－干扰素信号传递中的作用。
干扰素作用信号传入细胞后，首先激活存在于胞浆的蛋白因子，它们是DNA结合蛋白，激活后进入细胞核与干扰素刺激基因(ISG)的特殊部位ISRE(称为干扰素刺激应答元件)结合，促进基因表达。
干扰素处理细胞后形成3种不同的DNA－蛋白质复合物。这些蛋白因子先后被命为为C1、C2(M．R．Ruther－ford等，1988)；C、L(或M)和E(G．R．Stark等，1989)；干扰素刺激基因因子(ISGFs)1、2、3、(D．S．Kessler等，1988)。
Stark等用亲和层析法纯化了这些因子，并以寡核苷酸探针筛选了表达型基因文库，获得了此3种蛋白因子的基因克隆。
其中的E因子(65kI)在α－干扰素加入30S即被激活，立即迁移入核内与ISRE结合，刺激基因转录，C因子(98kD)在加入干扰素之前就存在于胞浆，而L因子(150kD)则需加入干扰素后数小时才被诱导出来。
C因子和L因子与E因子结合在同一ISRE上，但结合方式与E因子不同，没有干扰素时，C因子就与ISRE结合发挥抑制作用，而L因子则可能对E因子刺激的基因表达起负反馈作用(G．R．Stark等，1989)。E因子(ISGF)最初是以ISGF3α单体形式存在于胞浆，表现为非活性状态，α－干扰素的作用信号使两个单体产生变构结合成三聚体1SGF而被激活(Kess；ler，1989)。
α－干扰素对胞浆因子的激活均导致干扰素刺激基因(1SG)转录，表达出多种功能蛋白。干扰素刺激基因的5′上游区具有特殊顺序，一个是干扰素刺激应答元件(ISRE)，是干扰素作用于ISG的特异增强子，在此Cis元件中，有两个隔开的共同片段GGAAA和TGAAAC，共同组成了胞浆因子的识别位点(A．C，G．Parter等，1988)，例如在小鼠2′5′－OAS基因的－80到－52位靠近起始信号AUG处就存在这样的ISRE序列，另有一元件称E－IRS序列，靠近β－干扰素转录起始部位，可能是β干扰素的特殊作用位点(Coodbourn，1986)。PDGF和IFN均能与诱导2′5′－OAS基因的ISRE结合；但PDGF和IFN激活胞浆因子的特性不一样，以PKC抑制剂Staurosporine处理后，PDGF的应答受到抑制，而IFN的诱导活性则不受影响，可能是PDGF和IFN通过不同途径激活胞浆因子，PDGF通过PKC而IFN不通过PKC(G．F．Hannigan等，1989)。
有资料表明，PDGF处理A31细胞虽然与α－干扰素一样诱导蛋白因子与ISRE，但诱导水平较低(CarciaBlanco，1989)。
α／β－干扰素与受体结合后的信号传递机制已初具轮廓。由于α／β－干扰素功能的多样性，某些功能只需短期处理，而另一些则需干扰素持续处理数小时甚至数天，干扰素与很小比例的细胞膜上受体结合就可抗病毒，而要抑制细胞增殖则需细胞上的受体大多数被干扰素占据，因而不能排除新的多种信号传递机制的存在。
细胞因子网络系统已受到了广泛关注。网络系统越来越复杂和精细，新的细胞因子不断被发现。
细胞因子的受体和基因重组细胞因子的临床应用都积累了相当多的资料。Aguet(1990年)指出，在未来年代，这一领域面临的一个主要挑战便是填补受体与基因表达之间的精细环节。
只有这样才能彻底弄清细胞因子的作用机制，解决所面临的众多理论和实践课题。干扰素作为细胞因子的最早成员，各方面的研究都比较深入。
弄清其受体后作用环节，揭示其生物功能的机制，对于基础理论研究和指导临床治疗都具有重大意义；也可为研究其他细胞因子的作用机制提供一个模型。
(中国医学科学院血液学研究所李洲硕士、范启修教授撰)