Мембраноатакующий комплекс - NiNa.Az

Мембраноатакующий комплекс системы комплемента (сокр. МАК, МАС, сокр. от англ. Membrane attack complex), также терминальный комплекс комплемента (TKK или TCC, сокр. от англ. Terminal complement complex) — представляет собой структуру, обычно образованную на поверхности патогенных бактериальных клеток в результате активации альтернативного пути, классического или лектинового путей системы комплемента и является одним из эффекторных белков иммунной системы. Мембраноатакующий комплекс (МАК) формирует поры в цитолемме — трансмембранные каналы. Эти каналы нарушают целостность структуры мембраны клеток-мишеней, приводя к их лизису и гибели.

Мембраноатакующий комплекс

В составе МАК участвует несколько белков. Свежеактивированный C5b связывается с C6 с образованием комплекса C5b-6, затем с C7 образует комплекс C5b-6-7. Комплекс C5b-6-7 связывается с C8, который состоит из трёх цепей (альфа, бета и гамма), образуя таким образом комплекс C5b-6-7-8. C5b-6-7-8 впоследствии связывается с C9 и действует как катализатор в полимеризации C9.

Активный МАК состоит из следующих белковых субъединиц: -^[англ.]-^[англ.]-^[англ.]-^[англ.] (C5b-9 или C5b6789).

Образование мембраностимулирующих комплексов опосредуется компонентом ^[англ.] комплемента.

Структура и функции

МАК состоит из комплекса, включающего четыре комплементарных белка (C5b, C6, C7 и C8), которые связываются с внешней поверхностью плазматической мембраны и большего количества копий пятого белка (C9), которые соединяются друг с другом, образуя кольцеобразную пору в мембране. Все субъединицы C6-C9 содержат общий MACPF-домен. Эта область гомологична холестеролзависимым цитолизинам из грамположительных бактерий.

Кольцевая структура, образованная С9, является порой в мембране, это позволяет свободно диффундировать молекулам внутрь и из клетки (в первую очередь приводя к ионному дисбалансу нарушая их нормальный транспорт регулируемый самой клеткой, разность которых внутри и вне клетки поддерживается ионными каналами и ионными насосами, и повышению осмотического давления внутри клетки, что приводит к её гипергидратации и разрыву плазмолеммы). Если сформируется достаточное количество пор (диаметром 5-20 нм), клетка больше не сможет выжить. Существуют и другие механизмы действия мембраноатакующего комплекса, к примеру путём влияния на транскрипционный фактор NF-κB.

Если комплексы пре-МАК C5b-7, C5b-8 или C5b-9 не вставляются в мембрану, они могут образовывать неактивные комплексы с ^[англ.] (sC5b-7, sC5b-8 и sC5b-9). Эти комплексы с жидкой фазой не связываются с клеточными мембранами и в конечном итоге очищаются кластерином и витронектином — двумя регуляторами системы комплемента.

Инициация

Процесс образования МАК.

Инициация МАК начинается с процесса расщепления молекул С5 на С5а и С5b, посредством протеолиза, осуществляемого с помощью C5-конвертазы. Все три пути системы комплемента (классический, лектиновый и альтернативный пути) инициируют образование МАК. Другой белок комплемента — C6, связывается с C5b. Комплекс C5bC6 связывается с C7. Эти взаимодействия изменяют конформацию белковых молекул, обнажая гидрофобный участок на поверхности С7, что позволяет С7 встраиваться в фосфолипидный слой клетки патогена.

Полимеризация

Сходные гидрофобные участки на молекулах С8 и С9 обнажаются, когда они связываются с комплексом C5b,6,7, поэтому они также могут встраиваться в фосфолипидный бислой.

С8 представляет собой комплекс, состоящий из двух белков С8-бета и С8 альфа-гамма.

C8 альфа-гамма имеет гидрофобную область, которая встраивается в липидный слой. C8 альфа-гамма связывается и индуцирует полимеризацию 10-16 молекул C9 в порообразующую структуру, известную как мембраноатакующий комплекс.

• MAК имеет гидрофобную внешнюю поверхность, позволяющую ассоциироваться с липидным бислоем.
• MAК имеет гидрофильную внутреннюю поверхность, обеспечивающую прохождение воды, через образованную им пору.

Несколько молекул C9 могут спонтанно соединяться в концентрированном растворе с образованием полимеров C9. Эти полимеры также могут образовывать трубчатую структуру.

Ингибирование

CD59 или протектин — ингибирует МАК, за счёт связывания с C7-C8, блокируя их дальнейшее взаимодействие с С9, и тем самым предотвращая его образование. Такой способ ингибирования необходим для здоровых и непатогенных клеток тела, чтобы защитить их от действия МАК. Существует редкое генетическое заболевание — пароксизмальная ночная гемоглобинурия, при которой эритроциты лишены CD59. Таким образом, данные клетки могут подвергаться лизису под действием MAК. При сахарном диабете (особенно при декомпенсированной форме) протектин подвержен гликированию, что приводит к его инактивации.

Патология

Дефицит компонентов C5-C9, обусловленный генетическими дефектами, не приводит к генерализованной восприимчивости к инфекциям, а только к повышенной восприимчивости к инфекциям, возбудителем которых является Neisseria, поскольку у Neisseria тонкая клеточная стенка и практически отсутствует гликокаликс.

Примечания

1. Peitsch M. C., Tschopp J. Assembly of macromolecular pores by immune defense systems (англ.) // ^[англ.] : journal. — Elsevier, 1991. — Vol. 3, no. 4. — P. 710—716. — doi:10.1016/0955-0674(91)90045-Z. — PMID 1722985.
2. Reid K. B. M., The complement system, in: B. D. Hames and D. M. Glover (eds.), Molecular Immunology, Oxford: IRL Press, 1988, pp. 189-241.
3. Stanley K. K., Marazziti D., Eggertsen G., Fey G. H. Relationships between the gene and protein structure in human complement component C9 (англ.) // Biochemistry : journal. — 1988. — Vol. 27, no. 17. — P. 6529—6534. — doi:10.1021/bi00417a050. — PMID 3219351.
4. Stanley K. K., Luzio J. P., Tschopp J., Kocher H. P., Jackson P. The sequence and topology of human complement component C9 (англ.) // EMBO J. : journal. — 1985. — Vol. 4, no. 2. — P. 375—382. — PMID 4018030. — PMC 554196.
5. Fey G. H., Hugli T. E., Podack E. R., Gehring M. R., Kan C. C., DiScipio R. G. Nucleotide sequence of cDNA and derived amino acid sequence of human complement component C9 (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1984. — Vol. 81, no. 23. — P. 7298—7302. — doi:10.1073/pnas.81.23.7298. — PMID 6095282. — PMC 392133.
6. Catherine B. Xie, DanJane-Wit, Jordan S. Pober. Complement Membrane Attack Complex: New Roles, Mechanisms of Action, and Therapeutic Targets Архивная копия от 3 марта 2022 на Wayback Machine / doi.org/10.1016/j.ajpath.2020.02.006 // The American Journal of Pathology. Volume 190, Issue 6, June 2020, Pages 1138-1150.
7. Aida Haddad, Allecia M. Wilson. Biochemistry, Complement Архивная копия от 12 февраля 2024 на Wayback Machine // StatPearls Publishing. September 5, 2021.
8. Tschopp J., Masson D., Stanley K. K. Structural/functional similarity between proteins involved in complement- and cytotoxic T-lymphocyte-mediated cytolysis (англ.) // Nature : journal. — 1986. — Vol. 322, no. 6082. — P. 831—834. — doi:10.1038/322831a0. — PMID 2427956.
9. Carlos J. Rosado; Ashley M. Buckle; Ruby H. P. Law; Rebecca E. Butcher; Wan-Ting Kan; Catherina H. Bird; Kheng Ung; Kylie A. Browne; Katherine Baran; Tanya A. Bashtannyk-Puhalovich; Noel G. Faux; Wilson Wong; Corrine J. Porter; Robert N. Pike; Andrew M. Ellisdon; Mary C. Pearce; Stephen P. Bottomley; Jonas Emsley; A. Ian Smith; Jamie Rossjohn; Elizabeth L. Hartland; Ilia Voskoboinik; Joseph A. Trapani; Phillip I. Bird; Michelle A. Dunstone; James C. Whisstock. A Common Fold Mediates Vertebrate Defense and Bacterial Attack (англ.) // Science : journal. — 2007. — Vol. 317, no. 5844. — P. 1548—1551. — doi:10.1126/science.1144706. — PMID 17717151.
10. Литвицкий П. Ф. Клиническая патофизиология // М.: Практическая медицина, 2015. — 776 с. ISBN 978-5-98811-349-2. — С. 382.
11. Dan Jane-wit, Yulia V. Surovtseva, Lingfeng Qin, Guangxin Li, Rebecca Liu, Pamela Clark, Thomas D. Manes, Chen Wang, Michael Kashgarian, Nancy C. Kirkiles-Smith, George Tellides, and Jordan S. Pober. Complement membrane attack complexes activate noncanonical NF-κB by forming an Akt⁺NIK⁺ signalosome on Rab5⁺ endosomes Архивная копия от 5 января 2022 на Wayback Machine / doi.org/10.1073/pnas.1503535112 // PNAS. August 4, 2015.
12. Michael A. Hadders, Doryen Bubeck, Pietro Roversi, Svetlana Hakobyan, Federico Forneris, B. Paul Morgan, Michael K. Pangburn, Oscar Llorca, Susan M. Lea, Piet Gros. Assembly and Regulation of the Membrane Attack Complex Based on Structures of C5b6 and sC5b9 / doi.org/10.1016/j.celrep.2012.02.003, PMID 22832194 PMCID: PMC3314296 // Cell Reports. February 23, 2012.
13. Janeway, CA Jr; Travers P; Walport M. The complement system and innate immunity  (неопр.). Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. New York: Garland Science (2001). Дата обращения: 4 января 2018. Архивировано 9 января 2020 года.
14. Huang Y., Qiao F., Abagyan R., Hazard S., Tomlinson S. Defining the CD59-C9 binding interaction (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 2006. — September (vol. 281, no. 37). — P. 27398—27404. — doi:10.1074/jbc.M603690200. — PMID 16844690.
15. Parker C., Omine M., Richards S. et al. Diagnosis and management of paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (англ.) // Blood : journal. — ^[англ.], 2005. — Vol. 106, no. 12. — P. 3699—3709. — doi:10.1182/blood-2005-04-1717. — PMID 16051736. — PMC 1895106. Архивировано 18 сентября 2009 года.
16. Ronald Hoffman, Leslie E. Silberstein, Helen Heslop, Jeffrey Weitz, Hematology: Basic Principles and Practice, 6th ed., Elsevier, 2013, page 231 Архивная копия от 9 апреля 2023 на Wayback Machine.
17. Abbas, Abul K. Basic Immunology: Functions and Disorders of the Immune System. — 6th. — Philadelphia, PA : Elsevier, 2020. — P. 158–176. — ISBN 978-0-323-54943-1.