靶标解读丨趋化因子超家族及其受体
Source: Elabscience®Published: 2022-09-16
Elabscience于近期推出了新品ELISA试剂盒——趋化因子系列。不少同学表示，就快做实验了，却还有各种各样的疑问。
为了帮助大家解决实验开展前遇到的疑难问题，Elabscience特推出全新主题系列——靶标解读，重点解析疾病相关的热点指标，助推疾病发生机制、防治有关研究。下面咱们就开全面介绍一下趋化因子超家族及其受体。
1 趋化因子及其受体
趋化因子（Chemokines），是一类结构相似、分子量约8~10kDa的小分子分泌性蛋白。其与七次跨膜G蛋白偶联受体（GPCRs）结合，在稳态和炎症状态下指导细胞迁移。
趋化因子种类繁多，在人、小鼠、大鼠中约有50个成员，是目前已知细胞因子中最大的亚群。它们的分子均含有4个半胱氨酸，并形成1或2对内部二硫键。
根据位于N末端的保守半胱氨酸残基的数量和位置，趋化因子被分为四个主要亚家族：C、CC、CXC和CX3C。
Fig.1 趋化因子的分类[1]
趋化因子通过激活趋化因子受体发出信号。受体主要表达于白细胞表面，根据其结合的趋化因子亚家族，被分别命名为：XCR、CCR、CXCR、CX3CR。
趋化因子受体又可以分为典型（cCKR）与非典型（ACKR）两类：
典型趋化因子受体
与相应配体结合后，可通过偶联的G蛋白传递信号，引起胞内钙离子浓度改变，进而介导细胞迁移等生物学效应。
非典型趋化因子受体
与相应配体结合后，不启动信号转导，在调控趋化因子网络平衡中发挥重要作用。
趋化因子与其受体具有交叉作用，一个趋化因子可与多个趋化因子受体结合，一个受体也可以有多个高亲和的趋化因子。
Fig.2 趋化因子及其受体的对应关系[2]
2 趋化因子的功能
趋化因子及其受体调控着发育、体内稳态和炎症过程中的细胞迁移，同时，能在病理状态下调控宿主反应，是人类疾病治疗干预的重要靶标[3]。
根据不同的功能和表达特点，趋化因子可分为炎症、稳态、双重功能趋化因子三类。
炎症趋化因子 ,炎症趋化因子是响应炎症刺激而诱导产生的，参与清除感染及宿主防御：
感染或损伤引起的白细胞迁移
从最开始对新冠疫情的猝不及防，到全民抗疫的众志成城、共克时艰。
宿主防御
促进先天免疫细胞募集至感染部位，防止微生物传播；调节适应性免疫反应，包括免疫激活和免疫记忆；调控效应细胞功能及其在外周组织的存活。
Fig.3趋化因子控制炎症中骨髓、血液和外周组织之间先天免疫细胞的运输[4]
炎症趋化因子：CCL2–5、CCL7、CCL8、CCL11-17、CCL19、CCL21、CCL22、CCL24、CCL26、CXCL1–3、CXCL5–11
稳态趋化因子,稳态趋化因子是组成型表达的，参与器官发育、免疫监视、组织再生等过程：
器官发育
介导定向干细胞迁移至器官将要发育的部位，促进血管生成；维持干细胞微环境；介导细胞增殖；介导淋巴细胞的成熟。
免疫监视
介导免疫细胞在健康外周组织中的稳态，维持免疫耐受。
组织再生
引导干细胞和祖细胞迁移，以促进损伤后的组织更新或再生；促进愈合过程中的血管生成；促进上皮、内皮、间充质的愈合。
Fig.4趋化因子控制骨髓、血液和外周组织之间稳态免疫细胞的运输[4]
稳态趋化因子：CCL1、CCL4、CCL20、CCL25、CCL27、CCL28、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL16、XCL1、XCL2、CX3CL1
双重功能趋化因子
在特定微环境中（如某些肿瘤灶），某些诱导表达的趋化因子也可组成性表达——这些趋化因子亦称为双重功能趋化因子。
3 趋化因子与疾病
表1 炎症或感染性疾病相关的趋化因子受体
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趋化因子受体 |
炎症或感染性疾病 |
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CCR1 |
多发性硬化症、银屑病、类风湿性关节炎、移植排斥 |
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CCR2 |
哮喘、动脉粥样硬化、糖尿病、多发性硬化症、肥胖、类风湿性关节炎、移植排斥 |
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CCR3、CCR4、CCR8 |
哮喘 |
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CCR5 |
哮喘、HIV、肥胖、类风湿性关节炎、移植排斥 |
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CCR6 |
哮喘、炎性肠病 |
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CCR9 |
炎性肠病 |
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CXCR1 |
慢性阻塞性肺疾病、银屑病、类风湿性关节炎、败血症 |
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CXCR2 |
动脉粥样硬化、慢性阻塞性肺疾病、肥胖、银屑病、类风湿性关节炎、败血症 |
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CXCR3 |
动脉粥样硬化、炎性肠病、多发性硬化症、类风湿性关节炎、移植排斥 |
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CXCR4 |
哮喘、HIV、糖尿病性视网膜病变 |
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CX3CR1 |
哮喘、动脉粥样硬化、慢性阻塞性肺疾病、糖尿病 |
表2 癌症相关的趋化因子受体
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趋化因子受体 |
表达相应受体的肿瘤类型 |
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CCR1 |
多发性骨髓瘤 |
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CCR2 |
乳腺癌、胶质母细胞瘤、卵巢癌、前列腺癌 |
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CCR3 |
皮肤淋巴瘤 |
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CCR4 |
乳腺癌、胃癌、皮肤淋巴瘤 |
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CCR5 |
乳腺癌、霍奇金淋巴瘤 |
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CCR6 |
结直肠癌 |
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CCR7 |
乳腺癌、慢性淋巴细胞白血病、结直肠癌、胶质母细胞瘤、头颈癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌、非霍奇金淋巴瘤、胃癌、T细胞白血病 |
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CCR9 |
黑色素瘤 |
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CCR10 |
黑色素瘤、皮肤淋巴瘤 |
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CXCR3 |
黑色素瘤 |
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CXCR4 |
急性淋巴细胞白血病、膀胱癌、乳腺癌、慢性淋巴细胞白血病、结直肠癌、食道癌、头颈癌、黑色素瘤、神经母细胞瘤、非小细胞肺癌、骨肉瘤、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、胃癌 |
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CXCR5 |
头颈癌、结直肠癌 |
|
CXCR7 |
乳腺癌、胶质瘤 |
|
CX3CR1 |
乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、胶质瘤 |
Elabscience®可提供趋化因子及趋化因子受体研究的抗体、蛋白、ELISA试剂盒产品，为相关疾病研究提供助力.
参考文献
1. Yaron J R , Zhang L , Guo Q , et al. Deriving Immune Modulating Drugs from Viruses- A New Class of Biologics[J]. Journal of Clinical Medicine, 2020, 9(4):1-29. https://doi.org/10.3390/jcm9040972
2. Mrkl F , Huynh D , Endres S , et al. Utilizing chemokines in cancer immunotherapy[J]. Trends in Cancer, 2022. https://doi.org/10.1016/j.trecan.2022.04.001
3. Chen K, Bao Z, Tang P , et al. Chemokines in homeostasis and diseases[J]. Cellular and Molecular Immunology 2018, 15:324–334. https://doi.org/10.1038/cmi.2017.134
4. Griffith J W, Sokol C L, Luster A D. Chemokines and chemokine receptors: positioning cells for host defense and immunity[J]. Annu rev immunol, 2014, 32(1): 659-702.
