Das Zytokine oder Zytokine sind lösliche Signalproteine oder Glykoproteine, die von verschiedenen Arten von Zellen im Körper produziert werden, insbesondere von Zellen des Immunsystems wie Leukozyten: Neutrophile, Monozyten, Makrophagen und Lymphozyten (B-Zellen und T-Zellen).
Im Gegensatz zu anderen spezifischen Rezeptorbindungsfaktoren, die lange und komplexe Signalkaskaden auslösen, an denen häufig Proteinkinase-Sequenzen beteiligt sind (z. B. der zyklische AMP-Weg), üben Zytokine direktere Wirkungen aus..
Diese löslichen Faktoren binden an Rezeptoren, die direkt Proteine aktivieren, die direkte Funktionen bei der Gentranskription haben, da sie in den Kern gelangen und die Transkription eines bestimmten Satzes von Genen stimulieren können..
Die ersten Zytokine wurden vor mehr als 60 Jahren entdeckt. Die molekulare Charakterisierung vieler von ihnen erfolgte jedoch erst später. Neuronaler Wachstumsfaktor, Interferon und Interleukin 1 (IL-1) waren die ersten beschriebenen Zytokine.
Der Name "Zytokin" ist ein allgemeiner Begriff, aber in der Literatur werden Unterschiede hinsichtlich der Zelle gemacht, die sie produziert. Somit gibt es Lymphokine (produziert von Lymphozyten), Monokine (produziert von Monozyten), Interleukine (produziert von einem Leukozyten und auf andere Leukozyten einwirkend) usw..
Sie kommen besonders häufig bei Wirbeltieren vor, ihre Existenz wurde jedoch bei einigen Wirbellosen festgestellt. Im Körper eines Säugetiers können sie beispielsweise additive, synergistische, antagonistische Funktionen haben oder sich sogar gegenseitig aktivieren..
Sie können autokrine Wirkung haben, das heißt, sie wirken auf dieselbe Zelle, die sie produziert; oder parakrin, was bedeutet, dass sie von einem Zelltyp produziert werden und auf andere um ihn herum einwirken.
Artikelverzeichnis
Alle Zytokine sind "pleiotrop", dh sie haben mehr als eine Funktion in mehr als einem Zelltyp. Dies liegt daran, dass die Rezeptoren, die auf diese Proteine reagieren, in vielen verschiedenen Zelltypen exprimiert werden..
Es wurde festgestellt, dass zwischen vielen von ihnen eine gewisse funktionelle Redundanz besteht, da verschiedene Arten von Zytokinen konvergente biologische Wirkungen haben können, und es wurde vermutet, dass dies mit den Sequenzähnlichkeiten in ihren Rezeptoren zusammenhängt.
Wie viele Botenstoffe in Zellsignalprozessen haben Zytokine bei sehr geringen Konzentrationen starke Wirkungen, so niedrig, dass sie im nanomolaren und femtomolaren Bereich liegen können, da ihre Rezeptoren extrem mit ihnen verwandt sind..
Einige Zytokine arbeiten als Teil einer "Kaskade" von Zytokinen. Das heißt, es ist üblich, dass sie synergetisch wirken, und ihre Regulation hängt häufig von anderen hemmenden Zytokinen und zusätzlichen regulatorischen Faktoren ab..
Einige Zytokine stammen aus Genen der konstitutiven Expression, da es beispielsweise notwendig ist, konstante hämatopoetische Spiegel aufrechtzuerhalten.
Einige dieser Proteine mit konstitutiver Expression sind Erythropoetin, Interleukin 6 (IL-6) und bestimmte Faktoren, die das Wachstum von Zellkolonien stimulieren und zur Differenzierung vieler weißer Zellen beitragen.
Andere Zytokine werden vorsynthetisiert und als zytosolische Granulate, Membranproteine oder mit Bindungsproteinen an die Zelloberfläche oder an die extrazelluläre Matrix komplexiert..
Viele molekulare Stimuli regulieren positiv die Expression von Genen, die für Zytokine kodieren. Es gibt einige dieser Moleküle, die die Genexpression anderer Zytokine erhöhen, und es gibt auch viele, die inhibitorische Funktionen haben, die die Wirkung anderer Zytokine einschränken..
Die Funktion von Zytokinen wird auch durch die Verarbeitung der Vorläuferformen dieser Proteine gesteuert. Viele von ihnen werden anfänglich als aktive integrale Membranproteine hergestellt, die eine proteolytische Spaltung erfordern, um lösliche Faktoren zu werden..
Ein Beispiel für Zytokine unter dieser Art der Produktionskontrolle ist der epidermale Wachstumsfaktor EGF (aus dem Englischen)UNDpidermal GReihe F.Darsteller"), der Tumorwachstumsfaktor TGF (aus dem Englischen ""T.umoral GReihe F.Darsteller"), Interleukin 1β (IL-1β) und Tumornekrosefaktor TNFα (aus dem Englischen “Tumor N.Ökrose F.Darsteller").
Andere Zytokine werden als inaktive Vorläufer sekretiert, die enzymatisch verarbeitet werden müssen, um aktiviert zu werden, und einige der Enzyme, die für diese Verarbeitung bestimmter Zytokine verantwortlich sind, umfassen Proteine der Cysteinprotease-Caspase-Familie..
Zytokine können sehr unterschiedliche Gewichte haben, so dass der Bereich zwischen etwa 6 kDa und 70 kDa definiert wurde..
Diese Proteine haben sehr variable Strukturen und können aus Fässern mit Alpha-Helices, komplexen Strukturen aus parallelen oder antiparallelen β-gefalteten Schichten usw. bestehen..
Es gibt verschiedene Arten von Zytokinfamilien, und die Zahl wächst angesichts der großen Vielfalt von Proteinen mit ähnlichen Funktionen und Merkmalen, die in der wissenschaftlichen Welt jeden Tag entdeckt werden, weiter..
Seine Nomenklatur ist weit entfernt von einer systematischen Beziehung, da seine Identifizierung auf verschiedenen Parametern basiert: seinem Ursprung, dem anfänglichen Bioassay, der es definiert hat, und seinen Funktionen, unter anderem..
Der derzeitige Konsens für die Klassifizierung von Zytokinen basiert im Wesentlichen auf der Struktur ihrer Rezeptorproteine, die in einer kleinen Anzahl von Familien mit hochkonservierten Eigenschaften enthalten sind. Somit gibt es sechs Familien von Zytokinrezeptoren, die nach den Ähnlichkeiten in der Reihenfolge ihrer zytosolischen Anteile gruppiert sind:
Rezeptoren für Zytokine können löslich oder membrangebunden sein. Lösliche Rezeptoren können die Aktivität dieser Proteine regulieren, indem sie als Agonisten oder Antagonisten im Signalprozess wirken..
Viele Zytokine verwenden lösliche Rezeptoren, einschließlich verschiedener Arten von Interleukinen (IL), neuronalen Wachstumsfaktoren (NGF), Tumorwachstumsfaktoren (TGF) und anderen..
Es ist wichtig zu bedenken, dass Zytokine als chemische Botenstoffe zwischen Zellen fungieren, jedoch nicht genau als molekulare Effektoren, da sie notwendig sind, um die Funktion bestimmter Effektoren zu aktivieren oder zu hemmen..
Eine der "vereinheitlichenden" funktionellen Eigenschaften der Zytokine ist ihre Beteiligung an der körpereigenen Abwehr, die als "Regulation des Immunsystems" zusammengefasst wird, was besonders für Säugetiere und viele andere Tiere wichtig ist..
Sie sind an der Kontrolle der hämatopoetischen Entwicklung, an interzellulären Kommunikationsprozessen und an den Reaktionen des Körpers gegen Infektionserreger und Entzündungsreize beteiligt.
Da sie normalerweise in geringen Konzentrationen vorkommen, wird die Quantifizierung der Konzentration von Zytokinen in Geweben oder Körperflüssigkeiten als Biomarker für die Vorhersage des Krankheitsfortschritts und die Überwachung der Auswirkungen von Arzneimitteln an Patienten verwendet. Kranke Patienten.
Im Allgemeinen werden sie als Marker für entzündliche Erkrankungen verwendet, einschließlich Implantatabstoßungen, Alzheimer, Asthma, Arteriosklerose, Darmkrebs und anderen Krebsarten im Allgemeinen, Depressionen, einigen Herz- und Viruserkrankungen, Parkinson, Sepsis, Leberschäden usw..
Die meisten Zytokine werden von Zellen ausgeschieden. Andere können in der Plasmamembran exprimiert werden, und es gibt einige, die in dem Bereich verbleiben, der als "Reserve" in dem von der extrazellulären Matrix enthaltenen Raum angesehen werden könnte..
Zytokine haben, wie erwähnt, Wirkungen in vivo das hängt von der Umgebung ab, in der sie sich befinden. Seine Wirkung erfolgt durch Signalkaskaden und Interaktionsnetzwerke, an denen andere Zytokine und andere Faktoren unterschiedlicher chemischer Natur beteiligt sind..
Sie nehmen normalerweise an der Interaktion mit einem Rezeptor teil, der ein Zielprotein aufweist, das nach seiner Assoziation aktiviert oder inhibiert wird und das in der Lage ist, direkt oder indirekt als Transkriptionsfaktor auf bestimmte Gene zu wirken..
Auch bekannt als Lymphozytenaktivierungsfaktor (LAF), endogenes Pyrogen (EP), endogener Leukozytenmediator (LEM), Katabolin oder mononukleärer Zellfaktor (MCF).
Es hat viele biologische Funktionen bei vielen Zelltypen, insbesondere bei B-, T-Zellen und Monozyten. Es induziert Hypotonie, Fieber, Gewichtsverlust und andere Reaktionen. Es wird von Monozyten, Gewebemakrophagen, Langerhans-Zellen, dendritischen Zellen, lymphoiden Zellen und vielen anderen sekretiert..
Es hat andere Namen wie Mastzellwachstumsfaktor (MCGF), multiplen koloniestimulierenden Faktor (Multi-CSF), hämatopoetischen Zellwachstumsfaktor (HCGF) und andere..
Es hat wichtige Funktionen bei der Stimulierung der Bildung von Kolonien von Erythrozyten, Megakaryozyten, Neutrophilen, Eosinophilen, Basophilen, Mastzellen und anderen Zellen monozytischer Linien.
Es wird hauptsächlich von aktivierten T-Zellen, Mastzellen und Eosinophilen synthetisiert.
Es stammt aus Plasminogen und ist ein Angiogenese-hemmendes Zytokin, das als starker Blocker der Neovaskularisation und des Wachstums von Tumormetastasen fungiert in vivo. Es wird durch die proteolytische Spaltung von Plasminogen erzeugt, die durch das Vorhandensein von Krebs vermittelt wird.
Es stimuliert das Wachstum von Epithelzellen, beschleunigt das Auftauchen von Zähnen und das Öffnen der Augen bei Mäusen. Darüber hinaus hemmt es die Magensäuresekretion und ist an der Wundheilung beteiligt..
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