補(bǔ)體固有成分的分子結(jié)構(gòu)及功能

補(bǔ)體系統(tǒng)兩條激活途徑中，涉及到14個補(bǔ)體蛋白（C1-9，及B、D、P因子）的參與。近年來，由于分子遺傳學(xué)和分子克隆技術(shù)的應(yīng)用，已闡明許多補(bǔ)體分子的結(jié)構(gòu)、功能、生物合成及遺傳特征，從而大促進(jìn)了人們對補(bǔ)體系統(tǒng)激活過程機(jī)理的認(rèn)識和對各個補(bǔ)體分子功能的深入了解。

一、C1分子

C1是經(jīng)典激活途徑中的起始成分。它是由1個分子的C1q和2個分子的C1r及2個分子的Cls借Ca2+連接而成的大分子復(fù)合物。分子量約為750kDa。其中C1q為具有識別作用的亞單位，C1r和C1s為具有催化作用的亞單位。

（一）C1q

C1q為各種補(bǔ)體分子中分子量*大（410kDa）的γ球蛋白。其分子結(jié)構(gòu)較特殊和復(fù)雜，由A、B、C三種不同類型的肽鏈所組成。其中A、B、C鏈各6條，共18條。A、B、C三種肽鏈的分子量不盡相同，分別為24、23和22kDa，各含有222-226個氨基酸殘基，且彼此同源。每條肽鏈由含半胱氨酸殘基的一個短的N末端區(qū)所組成，接著為一段81個氨基酸的膠原序列（即重復(fù)的三股序列Gly-X-Y,Y處通常為羥脯氨酸或賴氨酸殘基）。該序列的其余部分為非膠原性的。A、B鏈間及兩條C鏈間各有一個二硫鍵相連接。18條肽鏈中每三條不同的肽鏈組成一條三股螺旋，故共有6條這樣的結(jié)構(gòu)。每條螺旋的肽鏈均由絲狀膠原樣成分組成。在6條螺旋結(jié)構(gòu)C端由于氨基酸序列的隨機(jī)卷曲而形成6個花蕾狀的球形頭部，呈花朵形展開。在近N端約為1/2全長的螺旋結(jié)構(gòu)呈束狀并平行排列，其N末端為C1q的尾部。因此在電鏡下觀察，C1q分子的圖像酷似一束盛開的郁金香花（圖5-1）

圖5-1　C1q的結(jié)構(gòu)（模式圖）

C1q的膠原樣區(qū)有結(jié)合C1r和C1s的部位。并證實聚合的C1q刺激B細(xì)胞增強(qiáng)其產(chǎn)生Ig的作用，也是通過其尾部而完成的。C1q的關(guān)部含有能識別IgFc片段上補(bǔ)體結(jié)合部位的位點（C1q與C1q-R相互作用），且由于6個球形頭部呈花朵形展開，更增加了其與Ig接觸的機(jī)會。C1q同1個分子的IgM結(jié)合即可被活化，但至少需同兩個IgG分子結(jié)合才能被活化，而且兩個IgG分子在細(xì)胞膜上的距離不得少于700nm。C1q對人4種IgG亞類的結(jié)合親和力依次為：IgG3>IgG1>IgG2>IgG4。

Reid等已對C1q分子的A、B鏈做了部分氨基酸分析，并完成了A、B鏈的cDNA克隆及序列分析。因此，C1q分子的大部分**結(jié)構(gòu)已經(jīng)明確。編碼C1qA、B、C三條肽鏈的基因均定位于人的第1號染色體的短臂34.1-36.1區(qū)。

（二）Clr和Cls

Clr和Cls均為單一多肽鏈分子，又都是絲氨酸蛋白酶（原）。Clr和Cls 多肽鏈均由接近700個氨基酸所組成。位于C末端的約250個氨基酸為絲氨酸蛋白酶區(qū)，與胰蛋白酶和糜蛋白酶同源。同大多數(shù)補(bǔ)體蛋白一樣，它們都是鑲嵌（mosaic）蛋白，即由不同氨基酸組成的固定基序組合而成，并且很可能代表獨立的折疊功能區(qū)或結(jié)構(gòu)功能域（module）。

電鏡下觀察表明，Clr和Cls的分子構(gòu)型極為相似，均呈一端大一端稍小的啞鈴狀分子。

圖5-2　Clr/Cls分子的結(jié)構(gòu)

兩個分子的Clr和同等分了的Cls借Ca2+連接成扭曲的“8”字形，盤架于C1q近頭部的6條螺旋結(jié)構(gòu)間（圖5-3）。Clr和Cls的分子量條螺旋結(jié)構(gòu)間（圖5-3）。Clr和Cls的分子量均為85kDa。它們激活后，在分子內(nèi)的精氨酸與亮氨酸殘基間斷裂，形成分子量分別為57kDa和28kDa的A、B兩個片段，但鏈間仍以二硫鍵相連接，故整個分子并末分離。在B片段上含有絲氨酸蛋白酶活性點，為其催化英勇區(qū)（圖5-2）。A片段上有Clr和Cls相互反應(yīng)的的功能區(qū)。反應(yīng)功能區(qū)朝向中心，催化功能區(qū)位于外側(cè)。在一般C1INH與C1r結(jié)合著，而一旦有**復(fù)合物結(jié)合到Clq時，C1INH的抑制作用即行移除，并通過C1q的膠原性柄將其頭部的移動傳遞到其核心區(qū)，并從此處再傳遞到與其相連接的C1r，誘導(dǎo)C1r構(gòu)鐘愛改變并裂解活化。活化的C1r（C1r），再作用于C1s使之成為活化型C1s（C1s）。

圖5-3　C1分子（C1q、C1r和C1s）的結(jié)構(gòu)（示意圖）

目前C1r和C1s的cDNA克隆均已成功，并進(jìn)行了全部序列分析。編碼C1r的基因定位于人的第12號染色體短臂13-ter，與編碼C1s的基因相連。

二、C4分子

C4是經(jīng)典激活途徑中**個被活化的補(bǔ)體成分，分子量約為210kDa，由α（90kDa）、β（78kDa）及γ（33kDa）三條肽鏈借二硫鍵連接組成（圖5-4）C4的分子結(jié)構(gòu)較為特殊，其α鏈中含有一個在半胱氨酸和谷氨酸殘其間形成的內(nèi)硫酯鍵。α鏈的N端有C1s絲氨酸蛋白酶的作用點。當(dāng)C1s將C4α鏈的精氨酸-丙氨酸鍵（76-77位）裂解后，形成大小不等的兩個片段。小片段C4a（8.6kDa）釋放入液相中，其為一弱的過敏**，具有激酞樣作用，可誘導(dǎo)肥大細(xì)胞釋放組胺，增加血管的通透性引起局部滲出性炎癥，但其活性不到C3a或C5a的1%。大的片段C4b其α`鏈的內(nèi)硫酯鍵被水解，并暴露出一個自由的硫氫基和一個谷氨酰胺殘基的高度反應(yīng)性酰基，通過轉(zhuǎn)酯反應(yīng)而將C4b固定到膜固相上。但C4b只能在其產(chǎn)生處或附近部位結(jié)合，因高度反應(yīng)性的酰基能迅速與H2O反應(yīng)，生成穩(wěn)定的無共價結(jié)合功能的羧基（詳見圖5-7）。

一個C1s絲氨酸蛋白酶可以裂解多個C4分子，但產(chǎn)生的C4b只有1/10能結(jié)合到膜固相上，而且其中也僅少數(shù)與C2結(jié)合。C4b的功能，除主要參與經(jīng)典激活途徑中C3轉(zhuǎn)化酶（C4b2a）和C5轉(zhuǎn)化酶（C4b2a3b）的形成進(jìn)一步介導(dǎo)補(bǔ)體后續(xù)成分的級聯(lián)反應(yīng)外，還可通過與效應(yīng)細(xì)胞膜上的CR1結(jié)合促進(jìn)吞噬、調(diào)節(jié)補(bǔ)體活化，以及參與防止**復(fù)合物的沉積及中和病毒的作用。近年認(rèn)為，C4可能與**識別及維持**自穩(wěn)功能也有關(guān)。

編碼人C4的基因定位于第6號染色體的HLA-DR和HLA-B位點間一段基因組DNA上。C4由兩個基因C4A*和C4B*所編碼，因此血清中的C4分子也有兩種類型即C4A和C4B，但二者具有高度同源性（僅有少數(shù)氨基酸不同）目前C4A*和C4B*的cDNA克隆均已成功并進(jìn)行了序列分析。C4A、C4B、B因子及C2均屬于MHC的第Ⅲ類分子。

圖5-4　C4分子其裂解片段（模式圖）