Ang S100 proteins ay isang pamilya ng mababang molekular na timbang na tissue-specific na calcium-binding protein na may modulatory effect na kasangkot sa maraming physiological na proseso sa katawan. Tinutukoy ng pangalan ang kakayahan ng mga compound ng pangkat na ito na ganap na matunaw sa isang 100% ammonium sulfate solution sa mga neutral na pH value.
Sa kasalukuyan, 25 na kinatawan ng pamilyang ito ang kilala, na katangian ng iba't ibang tissue. Iminumungkahi ng feature na ito na ang mga protinang s100 na partikular sa utak ay mga protina na nasa mga selula ng utak at nasasangkot sa mga proseso ng neurophysiological.
Kasaysayan ng pagtuklas
Ang unang s100 na protina ay nahiwalay noong 1965 mula sa mga utak ng baka ng mga siyentipiko na sina Moore at Gregor. Kasunod nito, ang mga protina ng pamilyang ito ay natagpuan sa mga mammal, ibon, reptilya, at tao. Noong una, inakala na ang s100 ay naroroon lamang sa nervous tissue, ngunit sa pagbuo ng mga immunological na pamamaraan, ang mga protina ng pangkat na ito ay nagsimulang matagpuan sa ibang mga organo.
Mga pangkalahatang katangian at topograpiya
Ang mga protina ng pamilyang s100 ay naroroon lamang sa mga vertebrates at tao. Sa 25 na protina sa pangkat na ito, 15 ay partikular sa utak, karamihan sa mga ito ay ginawa ng mga astroglial cell sa CNS, ngunit ang ilan ay naroroon din sa mga neuron.
Ito ay itinatag na 90% ng buong s100 fraction sa katawan ay natunaw sa cytoplasm ng mga cell, 0.5% ay naisalokal sa nucleus at 5-7% ay nauugnay sa mga lamad. Ang isang maliit na bahagi ng protina ay matatagpuan sa extracellular space, kabilang ang dugo at cerebrospinal fluid.
Protein ng s100 group ay naroroon sa maraming mga organo (balat, atay, puso, pali, atbp.), ngunit sa utak ito ay isang daang libong beses na higit pa. Ang pinakamataas na konsentrasyon ay sinusunod sa cerebellum. Ang s100 protein ay aktibong ginawa din sa mga melanocytes (mga selula ng tumor sa balat). Ito ay humantong sa paggamit ng tambalang ito bilang isang tissue marker ng ectodermal na pinagmulan.
Chemically, ang s100 proteins ay mga dimer na may molecular weight na 10-12 d altons. Ang mga protina na ito ay acidic dahil naglalaman ang mga ito ng malaking halaga (hanggang 30%) ng glutamic at aspartic amino acid residues. Ang komposisyon ng s100 molecules ay hindi kasama ang phosphates, carbohydrates at lipids. Ang mga protina na ito ay maaaring makatiis ng mga temperatura hanggang 60 degrees.
Structure at spatial conformation
Ang istraktura ng lahat ng miyembro ng pamilya ng s100 ay mga globular protein. Ang komposisyon ng isang dimeric molecule ay may kasamang 2 polypeptides (alpha at beta), na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng non-covalent bond.
Karamihan sa mga miyembro ng pamilya ay mga homodimer na nabuo ng dalawang magkaparehong subunit, ngunit mayroon ding mga heterodimer. Ang bawat polypeptide sa loob ng s100 molecule ay may calcium-binding motif na tinatawag na EF hand. Ito ay binuo ayon sa uri ng spiral-loop-spiral.
Ang s100 protein ay naglalaman ng 4 na α-helical na segment, isang gitnang rehiyon ng bisagra na may variable na haba, at dalawang terminal variable na domain (N at C).
Mga tampok ng pagkilos
Ang mgaS100 na protina mismo ay walang aktibidad na enzymatic. Ang kanilang paggana ay batay sa pagbubuklod ng mga calcium ions, na kasangkot sa maraming intercellular at intracellular na proseso, kabilang ang pagbibigay ng senyas. Ang pagdaragdag ng Ca2+ sa s100 molecule ay humahantong sa spatial rearrangement nito at ang pagbubukas ng target na protein-binding center, kung saan ang pakikipag-ugnayan sa ang iba pang mga protina ay isinasagawa.
Kaya, ang s100 ay hindi kabilang sa mga protina na ang pangunahing gawain ay i-regulate ang konsentrasyon ng Ca2+. Ang mga protina ng pangkat na ito ay signal-converting calcium-dependent biologically active modulators na nakakaapekto sa intracellular at extracellular na mga proseso sa pamamagitan ng pagbubuklod sa mga target na protina. Ang mga neurotransmitter ay maaari ding kumilos bilang huli, na siyang dahilan ng impluwensya ng s100 sa paghahatid ng mga nerve impulses.
Sa kasalukuyan, ipinahayag na ang zinc at/o copper ions ay gumaganap bilang mga regulator para sa ilang s100 sa halip na Ca2+. Ang pagdaragdag ng huli ay maaaring parehong direktang makaapekto sa aktibidad ng protina at baguhin ang affinity nito para sa calcium.
Mga Paggana
Ang isang kumpletong larawan ng biological na papel ng s100 na protina na partikular sa utak sa katawan ay hindi pa umiiral. Gayunpaman, ang paglahok ng mga protina ng pangkat na ito sa mga sumusunod na proseso ay ipinahayag:
- regulasyon ng metabolic reactions ng nervous tissue;
- DNA replication;
- pagpapahayag ng genetic na impormasyon;
- glial cell proliferation;
- proteksyon laban sa oxidative (kaugnay ng oxygen) na pinsala sa cell;
- differentiation ng immature neurons;
- kamatayan ng mga neuron sa pamamagitan ng apoptosis;
- cytoskeleton dynamics;
- phosphorylation at pagtatago;
- pagpapadala ng nerve impulse;
- regulasyon ng cell cycle.
Depende sa species at localization, ang s100 na protina na partikular sa utak ay maaaring magkaroon ng parehong intracellular at extracellular effect. Ang epekto ng ilang mga protina ay nakasalalay sa konsentrasyon. Kaya, ang kilalang protina na s100B sa normal na nilalaman ay nagpapakita ng neurotrophic na aktibidad, at sa mataas na antas - neurotoxic.
Extracellular brain-specific na s100 na protina ay maaaring kasangkot sa mga nagpapasiklab na tugon, nagko-regulate ng glial at neuronal differentiation, at nag-trigger ng apoptosis (programmed cell death). Ang kahalagahan ng s100 ay napatunayan sa isang in vitro na eksperimento kung saan ang mga neuron ay hindi nakaligtas nang walang pagkakaroon ngang protina na ito.
Diagnostic value s100
Ang diagnostic na halaga ng s100 ay batay sa kaugnayan ng konsentrasyon nito sa serum ng dugo (o cerebrospinal fluid) sa mga pathologies ng CNS at oncological na sakit. Ito ay itinatag na kapag ang mga glial cell ay nasira, ang protina na ito ay pumapasok sa extracellular space, mula sa kung saan ito pumapasok sa cerebrospinal fluid at pagkatapos ay sa dugo. Kaya, sa batayan ng isang pagtaas sa konsentrasyon ng s100 sa suwero, ang isang konklusyon ay maaaring iguguhit tungkol sa isang bilang ng mga pathologies ng utak. Ang kaugnayan sa pagitan ng nilalaman ng protina na ito sa dugo at mga sakit ng central nervous system ay nakumpirma sa eksperimentong paraan.
Upang pataasin ang konsentrasyon ng s100 sa mga extracellular fluid ay humantong hindi lamang dahil sa pagkasira ng mga cellular barrier na nagsynthesize ng mga selulang protina na ito. Ang unang tugon sa maraming mga pathologies sa utak ay ang tinatawag na glial response, na bahagi nito ay isang pagtaas sa intensity ng s100 na pagtatago ng mga astrocytes. Ang pagtaas ng nilalaman ng protina na ito sa dugo ay maaari ding magpahiwatig ng paglabag sa blood-brain barrier.
Ang pagsubaybay sa antas ng s100 ay nagbibigay-daan sa iyong masuri ang antas ng pinsala sa utak, na napakahalaga sa medikal na pagbabala. Ang diagnostic na kaugnayan sa pagitan ng dami ng protina na ito at neuropathology ay kahawig ng ugnayan ng konsentrasyon ng c-reactive na protina na may systemic na pamamaga.
Gamitin bilang tumor marker
Ang s100 protein ay nagsimulang gamitin bilang isang tumor marker noong unang bahagi ng 1980s. Sa kasalukuyan, ang pamamaraang ito ay epektibo para sa maagang pagtuklas ng kanser, pag-ulit o metastasis. Kadalasang ginagamit ang s100 sapag-diagnose ng melanoma o neuroblastoma.
Kinakailangan na makilala sa pagitan ng kung kailan sinusuri ang protina na ito upang makita ang mga pathologies ng CNS o iba pang mga sakit, at kapag ito ay ginagamit upang makita ang cancer. Kung ang oryentasyon ay partikular na napupunta sa oncomarker, ang pag-decode ng s100 na protina ay dapat ding isaalang-alang ang iba pang posibleng dahilan para sa pagtaas ng konsentrasyon ng sangkap ng pagsubok sa dugo. Kapag binibigyang-kahulugan ang mga resulta, siguraduhing bigyang-pansin ang paraan ng pagsusuri, dahil nakasalalay dito ang mga hangganan ng pagitan ng sanggunian (mga normal na tagapagpahiwatig).
Ang pangunahing kawalan ng s100 marker ay ang mababang selectivity nito, dahil ang pagtaas sa konsentrasyon ng protina na ito sa dugo at CSF ay maaaring maiugnay sa maraming mga pathologies, hindi kinakailangan ng isang cancerous na kalikasan. Samakatuwid, ang s100 na protina ay hindi maaaring bigyan ng mapagpasyang halaga ng diagnostic. Gayunpaman, napatunayan ng protina na ito ang sarili bilang isang kasamang marker ng cancer.
Antas ng presensya sa serum ng dugo
Karaniwan, ang s100 na protina ay dapat na nasa serum sa halagang mas mababa sa 0.105 µg/l. Ang halagang ito ay tumutugma sa pinakamataas na limitasyon ng konsentrasyon sa isang malusog na tao. Ang paglampas sa pinahihintulutang antas (DL) s100 ay maaaring magpahiwatig ng:
- CP;
- sugat sa utak;
- pag-unlad ng malignant melanoma (o pag-ulit nito);
- pagbubuntis;
- neuroblastoma;
- dermatomyositis;
- takpan ang malalaking bahagi ng paso.
Ang mga antas ng protina ay maaari ding tumaas sa stress o matagal na pagkakalantadkatawan sa ultraviolet zone. Ang konsentrasyon sa dugo ay tinutukoy ng naaangkop na pagsusuri.
Detection sa katawan
May ilang paraan para matukoy ang presensya ng s100 sa serum, kabilang ang:
- immunoradiometric assay (IRMA);
- mass spectroscopy;
- western blot;
- ELISA (enzyme immunoassay);
- electrochemiluminescence;
- quantitative PCR.
Lahat ng mga analytical na pamamaraan na ito ay napakasensitibo at nagbibigay-daan sa napakatumpak na pagtukoy ng dami ng nilalaman ng s100. Dahil ang protina na ito ay may maikling kalahating buhay (30 minuto), ang mataas na serum na konsentrasyon ay posible lamang sa patuloy na supply mula sa mga may sakit na tissue.
Sa mga klinikal na diagnostic, isang automated na electrochemiluminescent immunoassay para sa s100 protein ang kadalasang ginagamit. Pinagsasama ng pag-aaral ang paggamit ng mga antibodies sa isang nakikitang protina na may light marking. Tinutukoy ng device ang konsentrasyon s100 sa pamamagitan ng intensity ng chemiluminescent radiation.
Antibodies sa protina s100
Sa medisina, ang mga antibodies sa s100 na protina ay may 2 bahagi ng praktikal na aplikasyon:
- diagnostic - ginagamit sa mga immunological na pamamaraan upang makita ang konsentrasyon ng protina na ito sa serum o CSF (sa kasong ito, ang s100 ay isang antigen);
- therapeutic - ang pagpasok ng mga antibodies sa katawan ay ginagamit sa paggamot ng ilang sakit.
Ang mga antibodies ay nagsasagawa ng kanilang epekto sa pamamagitan ng modulatingmga epekto sa s100 na protina. Ang isang kilalang gamot sa batayan na ito ay Tenoten. Ang mga antibodies sa s100 ay may kapaki-pakinabang na epekto sa nervous system, mapabuti ang paghahatid ng salpok. Bilang karagdagan, ang mga naturang gamot ay nagagawang ihinto ang mga sintomas na pagpapakita ng mga karamdaman ng autonomic function sa digestive system.
