LL37的結構、作用與研究進展

匯報人：孫梓桉2013年6月23日目錄1234LL37的來源LL37的結構特點LL37在肺部疾病中的研究進展LL37的主要生物活性2021/5/92LL37是Cathelicidin蛋白N端的37個氨基酸，因其開始的氨基酸分別為L-L而得名。它是Cathelicidin家族中唯一存在于人體的抗菌肽。LL37是中性粒細胞特殊顆粒中的主要蛋白質，廣泛存在于骨髓、睪丸、中性粒細胞、單核細胞、舌、食管、子宮頸及陰道鱗狀上皮細胞中。LL37在中性粒細胞中以失活前體蛋白的形式合成與儲存，前體蛋白含一個信號肽、cathelin保守區(qū)域和37個氨基酸殘基的活性肽，分子量為19.3KD。細胞被激活后通過絲氨酸蛋白酶-3和其他蛋白水解酶的作用剪切信號肽，釋放出有活性的LL37，除去信號肽后的表觀分子量為18KD，稱為hCAP-18。(hCAP-18/LL37)來源2021/5/93Cathelicidin家族是哺乳動物防御系統(tǒng)的主要成員，是一類結構多變的抗菌肽，因在表達的信號肽與成熟肽之間含有一高度保守的cathelin肽段而自成一家族。最初從豬白細胞中分離出來，因結構與一種組織蛋白酶L抑制劑相似而命名。在N末端由100個氨基酸殘基構成，含有高度保守的cathelin結構域，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，清除體內突變細胞的一類小分子多肽，是生物體內天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分?？咕年庪x子抗菌肽陽離子抗菌肽具有α螺旋結構，無半胱氨酸含2個或3個二硫鍵的β片層富含特定氨基酸，無半胱氨酸的延伸肽含有1個二硫鍵的抗菌肽（位置常在C末端）LL372021/5/952021/5/96結構LL－37

LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTESHumanE，BC2021/5/97結構

LL-37由37個氨基酸組成，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)形成一個典型的雙親螺旋結構，此結構與抗菌活性有關氨基酸

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

啟動子區(qū)域還含有一個NF-IL6結合位點、三個急性期反應因子(APRF)結合位點,APRF又稱信號傳導和轉錄活化因子(STAT)3，參與急性期反應炎癥和造血。編碼基因2021/5/98生物活性抗細菌作用抗內毒素作用具有趨化作用抗腫瘤作用LL372021/5/991、抗細菌作用

hCAP-18/LL-37具有廣譜抗菌作用，對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。

已經明確證實LL-37在骨髓以及附睪的頭部和尾部為固有表達,而在上皮細胞包括角質細胞,非角質細胞如口腔黏膜、舌、食管、宮頸、陰道、肺腺上皮、肺泡巨噬細胞內誘導表達。

LL-37在人體內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可保護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，影響細胞膜的結構和功能，從而起到殺菌作用，即所謂的“地毯式”模型。2021/5/9101、抗細菌作用抗菌譜較廣、抗菌活性一般抗菌作用具有構象依賴性抗菌作用與肽鏈中正電荷密切相關抗菌活性可因血漿蛋白存在而降低對細胞膜的損害是非特異的LL37抗菌作用特點2021/5/9112、抗內毒素作用細菌細胞壁的脂多糖(LPS)是內毒素的主要成分,LPS與血中LBP(LPS-bindingprotein)作用,LBP可介導LPS與CD14的結合形成LPS-CD14復合物,該復合物可通過細胞膜的Toll受體TLRs(Tol-llikereceptors)信號系統(tǒng),激活NF-JB轉錄因子和胞外信號調節(jié)激酶,從而誘導炎癥細胞因子的產生,其中TNF是一個主要的分子。LL-37可以顯著抑制LPS和LBP的結合,從而抑制LPS與CD14的結合;此外,LL-37也能結合到CD14分子上而抑制LPS與CD14的結合。LL-37的α-螺旋構象和堿性氨基酸所帶的正電荷與抗LPS作用有關。LL-37的N末端32個氨基酸序列對抗LPS的作用最強,帶陽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用。對內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可以和內毒素直接結合而中和其毒性。但LL-37抗內毒素作用主要還是抑制內毒素引起的細胞因子或炎癥介質的釋放,如TNF及自由基的釋放。2021/5/9123、趨化作用說明機制意義研究表明LL-37作為天然免疫的一個重要分子具有一定的趨化活性,可使循環(huán)血中的中性粒細胞、單核細胞以及T淋巴細胞向炎癥部位聚集。通過于FPRL1受體結合實現(xiàn)的。是一種趨化受體,表達與單核細胞和噬中性粒細胞表面,當FPRL受體被激活后,可使G蛋白介導的信號傳導系統(tǒng)放大,結果使白細胞的黏附性、吞噬性、殺菌活性增加。LL-37的趨化活性說明LL-37不僅是作為機體抗感染的分子,也是免疫反應以及炎癥反應效應細胞之間早期的聯(lián)系分子。2021/5/9134、抗腫瘤作用抗腫瘤細胞作用與抗菌類似，主要通過損傷細胞膜起作用。在腫瘤細胞膜上形成孔洞，使內容物外泄；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；細胞骨架也受到一定程度損傷。對腫瘤細胞的影響還表現(xiàn)在能夠調節(jié)腫瘤細胞某些細胞因子的分泌。現(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，主要從攻擊細胞膜、細胞器、細胞核膜和染色體DNA細胞骨架、誘導細胞凋亡等幾個方面殺傷腫瘤細胞。同時還能通過調動機體的體液免疫，促進白細胞的增殖來抑制腫瘤的侵蝕。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展LL37肺部感染支氣管哮喘慢性阻塞性肺病肺癌1、損傷細胞膜2、調動機體的體液免疫來對抗腫瘤LL37參與肺非特異性防御機制，可協(xié)同氣道內其他抗微生物蛋白殺滅SAU、P.aeruginasa，等。2021/5/916總結抗菌肽與傳統(tǒng)抗生素相比，其可以殺滅耐藥病原菌及不易產生耐藥突變株的特性具有明顯的優(yōu)勢，可作為新型抗微生物制劑的基礎。同時，人源性抗菌肽LL37由機體自身基因編碼，是固有免疫系統(tǒng)的正常組成部分，對自身細胞不易產生排斥或毒害。盡管已有初步人體試驗證實其可以用于局部治療，已有部分應用于全身治療的臨床Ⅰ期、Ⅱ期試驗，作為藥物開發(fā)的基因編碼的抗菌肽包括人源性抗菌肽LL37尚未能直接應用