Protein S100 ialah keluarga protein pengikat kalsium khusus tisu berat molekul rendah dengan kesan modulasi yang terlibat dalam banyak proses fisiologi dalam badan. Nama itu mencirikan keupayaan sebatian kumpulan ini untuk larut sepenuhnya dalam larutan ammonium sulfat 100% pada nilai pH neutral.
Pada masa ini, 25 wakil keluarga ini diketahui, yang merupakan ciri-ciri tisu yang berbeza. Ciri ini menunjukkan bahawa protein s100 khusus otak ialah protein yang terdapat dalam sel otak dan terlibat dalam proses neurofisiologi.
Sejarah penemuan
Protein s100 pertama telah diasingkan pada tahun 1965 daripada otak lembu oleh saintis Moore dan Gregor. Selepas itu, protein keluarga ini ditemui dalam mamalia, burung, reptilia, dan manusia. Pada mulanya, dianggap bahawa s100 hanya terdapat dalam tisu saraf, tetapi dengan perkembangan kaedah imunologi, protein kumpulan ini mula ditemui dalam organ lain.
Ciri umum dan topografi
Protein keluarga s100 hanya terdapat pada vertebrata dan manusia. Daripada 25 protein dalam kumpulan ini, 15 adalah khusus otak, kebanyakannya dihasilkan oleh sel astroglial dalam CNS, tetapi ada juga yang terdapat dalam neuron.
Telah ditetapkan bahawa 90% daripada keseluruhan pecahan s100 dalam badan terlarut dalam sitoplasma sel, 0.5% disetempat dalam nukleus dan 5-7% dikaitkan dengan membran. Sebahagian kecil protein ditemui dalam ruang ekstraselular, termasuk darah dan cecair serebrospinal.
Protein kumpulan s100 terdapat dalam banyak organ (kulit, hati, jantung, limpa, dll.), tetapi di dalam otak ia adalah seratus ribu kali ganda. Kepekatan tertinggi diperhatikan di cerebellum. Protein s100 juga aktif dihasilkan dalam melanosit (sel tumor kulit). Ini telah menyebabkan penggunaan sebatian ini sebagai penanda tisu asal ektodermal.
Secara kimia, protein s100 ialah dimer dengan berat molekul 10-12 d alton. Protein ini berasid kerana ia mengandungi sejumlah besar (sehingga 30%) sisa-sisa asid amino glutamat dan aspartik. Komposisi molekul s100 tidak termasuk fosfat, karbohidrat dan lipid. Protein ini boleh menahan suhu sehingga 60 darjah.
Struktur dan konformasi spatial
Struktur semua ahli keluarga s100 adalah protein globular. Komposisi satu molekul dimerik termasuk 2 polipeptida (alfa dan beta), disambungkan antara satu sama lain melalui ikatan bukan kovalen.
Kebanyakan ahli keluarga adalah homodimer yang dibentuk oleh dua subunit yang sama, tetapi terdapat juga heterodimer. Setiap polipeptida dalam molekul s100 mempunyai motif pengikat kalsium yang dipanggil tangan EF. Ia dibina mengikut jenis lingkaran-gelung-lingkaran.
Protein s100 mengandungi 4 segmen α-heliks, kawasan engsel pusat dengan panjang berubah-ubah dan dua domain pembolehubah terminal (N dan C).
Ciri tindakan
ProteinS100 sendiri tidak mempunyai aktiviti enzimatik. Fungsi mereka adalah berdasarkan pengikatan ion kalsium, yang terlibat dalam banyak proses antara sel dan intrasel, termasuk isyarat. Penambahan Ca2+ pada molekul s100 membawa kepada penyusunan semula ruang dan pembukaan pusat pengikat protein sasaran, yang melaluinya interaksi dengan protein lain dijalankan.
Oleh itu, s100 tidak tergolong dalam protein yang tugas utamanya adalah untuk mengawal kepekatan Ca2+. Protein kumpulan ini ialah modulator aktif biologi yang bergantung kepada kalsium penukar isyarat yang menjejaskan proses intrasel dan ekstrasel melalui pengikatan kepada protein sasaran. Neurotransmitter juga boleh bertindak sebagai yang terakhir, yang merupakan sebab pengaruh s100 pada penghantaran impuls saraf.
Pada masa ini, telah didedahkan bahawa zink dan/atau ion tembaga bertindak sebagai pengawal selia untuk beberapa s100 dan bukannya Ca2+. Penambahan yang kedua boleh menjejaskan aktiviti protein secara langsung dan mengubah pertaliannya dengan kalsium.
Fungsi
Gambaran lengkap tentang peranan biologi protein s100 khusus otak dalam badan masih belum wujud. Namun begitu, penyertaan protein kumpulan ini dalam proses berikut telah didedahkan:
- regulasi tindak balas metabolik tisu saraf;
- replikasi DNA;
- ungkapan maklumat genetik;
- percambahan sel glial;
- perlindungan terhadap kerosakan sel oksidatif (berkaitan oksigen);
- pembezaan neuron yang tidak matang;
- kematian neuron melalui apoptosis;
- dinamik sitoskeleton;
- fosforilasi dan rembesan;
- penghantaran impuls saraf;
- regulasi kitaran sel.
Bergantung pada spesies dan penyetempatan, protein s100 khusus otak boleh mempunyai kesan intrasel dan ekstraselular. Kesan sesetengah protein bergantung kepada kepekatan. Oleh itu, protein s100B yang terkenal pada kandungan normal mempamerkan aktiviti neurotropik, dan pada tahap yang tinggi - neurotoksik.
Protein s100 khusus otak ekstraselular mungkin terlibat dalam tindak balas keradangan, mengawal pembezaan glial dan neuron, dan mencetuskan apoptosis (kematian sel terprogram). Kepentingan s100 telah dibuktikan dalam eksperimen in vitro di mana neuron tidak dapat bertahan tanpa kehadiranprotein ini.
Nilai diagnostik s100
Nilai diagnostik s100 adalah berdasarkan hubungan kepekatannya dalam serum darah (atau cecair serebrospinal) dengan patologi CNS dan penyakit onkologi. Telah ditetapkan bahawa apabila sel glial rosak, protein ini memasuki ruang ekstraselular, dari mana ia memasuki cecair serebrospinal dan kemudian ke dalam darah. Oleh itu, berdasarkan peningkatan kepekatan s100 dalam serum, kesimpulan boleh dibuat tentang beberapa patologi otak. Hubungan antara kandungan protein ini dalam darah dan penyakit sistem saraf pusat telah disahkan secara eksperimen.
Untuk meningkatkan kepekatan s100 dalam cecair ekstraselular bukan sahaja disebabkan oleh pemusnahan halangan selular yang mensintesis sel protein ini. Tindak balas pertama kepada banyak patologi otak ialah tindak balas glial yang dipanggil, sebahagian daripadanya adalah peningkatan dalam keamatan rembesan s100 oleh astrocytes. Peningkatan kandungan protein ini dalam darah juga mungkin menunjukkan pelanggaran penghalang darah-otak.
Memantau tahap s100 membolehkan anda menilai tahap kerosakan otak, yang sangat penting dalam prognosis perubatan. Hubungan diagnostik antara jumlah protein ini dan neuropatologi menyerupai korelasi kepekatan protein c-reaktif dengan keradangan sistemik.
Gunakan sebagai penanda tumor
Protein s100 mula digunakan sebagai penanda tumor pada awal 1980-an. Pada masa ini, kaedah ini berkesan untuk pengesanan awal kanser, berulang atau metastasis. Selalunya s100 digunakan dalammendiagnosis melanoma atau neuroblastoma.
Adalah perlu untuk membezakan antara apabila protein ini dianalisis untuk mengesan patologi CNS atau penyakit lain, dan apabila ia digunakan untuk mengesan kanser. Jika orientasi pergi secara khusus kepada oncommarker, penyahkodan protein s100 juga harus mengambil kira sebab lain yang mungkin untuk peningkatan kepekatan bahan ujian dalam darah. Semasa mentafsir keputusan, pastikan anda memberi perhatian kepada kaedah analisis, kerana sempadan selang rujukan (penunjuk normal) bergantung padanya.
Kelemahan utama penanda s100 ialah selektiviti yang rendah, memandangkan peningkatan kepekatan protein ini dalam darah dan CSF boleh dikaitkan dengan banyak patologi, tidak semestinya bersifat kanser. Oleh itu, protein s100 tidak boleh diberi nilai diagnostik yang menentukan. Namun begitu, protein ini telah membuktikan dirinya sebagai penanda kanser pendamping.
Tahap kehadiran dalam serum darah
Biasanya, protein s100 perlu ada dalam serum dalam jumlah kurang daripada 0.105 µg/l. Nilai ini sepadan dengan had atas kepekatan pada orang yang sihat. Melebihi tahap yang dibenarkan (DL) s100 mungkin menunjukkan:
- CP;
- cedera otak;
- perkembangan melanoma malignan (atau berulangnya);
- kehamilan;
- neuroblastoma;
- dermatomyositis;
- menutup kawasan melecur yang luas.
Tahap protein juga boleh meningkat dengan tekanan atau pendedahan berpanjanganbadan dalam zon ultraviolet. Kepekatan dalam darah ditentukan oleh analisis yang sesuai.
Pengesanan dalam badan
Terdapat beberapa cara untuk mengesan kehadiran s100 dalam serum, termasuk:
- ujian imunoradiometrik (IRMA);
- spektroskopi jisim;
- western blot;
- ELISA (enzim immunoassay);
- electrochemiluminescence;
- PCR kuantitatif.
Semua kaedah analisis ini sangat sensitif dan membenarkan penentuan kandungan kuantitatif s100 yang sangat tepat. Memandangkan protein ini mempunyai separuh hayat yang pendek (30 minit), kepekatan serum yang tinggi hanya boleh didapati dengan bekalan berterusan daripada tisu berpenyakit.
Dalam diagnostik klinikal, immunoassay electrochemiluminescent automatik untuk protein s100 paling kerap digunakan. Kajian itu menggabungkan penggunaan antibodi kepada protein yang boleh dikesan dengan tanda cahaya. Peranti menentukan kepekatan s100 dengan keamatan sinaran chemiluminescent.
Antibodi kepada protein s100
Dalam bidang perubatan, antibodi kepada protein s100 mempunyai 2 bidang aplikasi praktikal:
- diagnostik - digunakan dalam kaedah imunologi untuk mengesan kepekatan protein ini dalam serum atau CSF (dalam kes ini, s100 ialah antigen);
- terapeutik - pengenalan antibodi ke dalam badan digunakan dalam rawatan penyakit tertentu.
Antibodi memberikan kesannya melalui modulasikesan pada protein s100. Dadah yang terkenal atas dasar ini ialah Tenoten. Antibodi kepada s100 mempunyai kesan yang baik pada sistem saraf, meningkatkan penghantaran impuls. Di samping itu, ubat-ubatan tersebut mampu menghentikan manifestasi gejala gangguan fungsi autonomi dalam sistem pencernaan.
