S100蛋白家族的分子生物學(xué)及其在檢驗醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

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S100蛋白家族的分子生物學(xué)及其在檢驗醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用近年來，對腦組織損傷的神經(jīng)化學(xué)標(biāo)志物的研究正在逐步深入，這些標(biāo)志物主要為S100蛋白家族和神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neuronspecificenolase,NSE）等。研究說明，在人或動物的腦阻塞、腦外傷或心臟外科手術(shù)時，血清S100和NSE的濃度均有所升高。測定S100蛋白濃度有助于臨床上判斷神經(jīng)組織的病灶大小、治療效果和判斷病人的預(yù)后等等。本文根據(jù)近年來的文獻報道，對S100蛋白的分子生物學(xué)基礎(chǔ)及臨床應(yīng)用新進展綜述如下：1S100蛋白的分子生物學(xué)基礎(chǔ)1.1S100蛋白的化學(xué)本質(zhì)和基因定位

S100蛋白是一組低分子量的鈣結(jié)合蛋白，分子量在10～12kD，其氨基酸序列在脊椎動物中高度保守，與鈣調(diào)蛋白及其他EF手型鈣離子結(jié)合蛋白具有高度同源性[1,2]。目前共發(fā)現(xiàn)有20種結(jié)構(gòu)與功能相像、存在于不同部位的可以調(diào)理細胞內(nèi)和細胞外Ca2+的S100蛋白：包括S100A1～S100A13、S100B、S100C、S100P、鈣粒蛋白C（CalgranulinC）、鈣結(jié)合蛋白3（Calbindin3）、Profilaggrin和毛透明蛋白（Trichohyalin）等。

S100蛋白是由兩個同分異構(gòu)的兩個亞單位（，）

組成的同型二聚體或異型二聚體。細胞內(nèi)絕大多數(shù)S100蛋白分子以同型二聚體的形成存在，此外還能形成S100A／S100B，S100A8／S100A9異型二聚體[3]，S100A82／S100A9三聚體以及S100A82／S100A92四聚體等，其聚合作用主要依靠于疏水作用力。研究發(fā)現(xiàn)，S100分子不含任何糖類、脂類和核酸成分。S100A0含有2個亞基，S100A只含有1個亞基，A100B由2個亞基組成。不同的S100蛋白含有類似的氨基酸結(jié)構(gòu)域，在氨基端和羧基端均含有疏水區(qū)，在每個亞基的羧基端均含有1個EF手型鈣離子結(jié)合區(qū)，當(dāng)與鈣離子結(jié)合后，S100蛋白構(gòu)象發(fā)生改變，暴露出其與靶蛋白的結(jié)合位點，進而通過與相應(yīng)的靶蛋白作用發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。Zn2+與S100的組氨酸殘基結(jié)合后可以誘導(dǎo)S100分子羧基端構(gòu)象的改變，從而增加氨基末端鈣離子結(jié)合位點與鈣離子的親合力。

人類的S100的基因有3個外顯子組成。第1個外顯子在5端非轉(zhuǎn)錄區(qū)，其次和第三個外顯子分別編碼一個EF手型鈣離子結(jié)合區(qū)。其基因定位于染色體的

21q22.2-21q22.3區(qū)域[4]。此區(qū)的基因重復(fù)可引起Down's綜合征。

人類的S100的基因定位于染色體的1q21區(qū)域。在腫瘤組織中此區(qū)的基因往往頻繁重組，從而引起S100基因表達的失控。在腫瘤晚期和發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)移時可見S100的異常

表達。由于S100上述的特性，近年來發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織，特別是神經(jīng)外胚層起源的腫瘤組織中S100的異常表達，而且與疾病的分期和預(yù)后具有相關(guān)性。

表1：S100蛋白家族蛋白分子的作用機制和相關(guān)疾病S100蛋白分子靶蛋白

作用機制

相關(guān)疾病S100A1

果糖1,6二磷酸醛縮酶，糖元磷酸化酶，腺苷酸環(huán)化酶，微管，膠質(zhì)細胞原纖維酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein,GFAP）

刺激鈣離子釋放，抑制微管蛋白的組裝，抑制蛋白激酶C介

導(dǎo)的磷酸化

心肌病S100A2

乳腺癌S100A4

微管相關(guān)蛋白質(zhì)（microtubuleassociatedprotein,MAP），原肌球蛋白，p53，肌球蛋白

微管蛋白聚合

轉(zhuǎn)移癌S100A5S100A6

膜聯(lián)蛋白II（AnnexinII）,膜聯(lián)蛋白