Science Direct in Advances in Clinical Chemistry, 2014
Marijn M. Speeckaert, Joris R. Delanghe
Vitamin D Binding Protein
Витамин D связывающий белок
Содержание
Белки, связывающие витамин D, обсуждаемые в этой главе, включают основной транспортный белок крови — белок, связывающий витамин D (DBP); внутриклеточный белок, связывающий витамин D, известный как белок теплового шока Hsp70 ; ядерный рецептор витамина D (VDR); и два мембранных рецептора , сам VDR и связанный с мембраной стероидсвязывающий белок быстрого ответа, также известный как тиоредоксинподобный белок (GRP58), белок эндоплазматического ретикулума 57/60 или семейство протеиндисульфидизомераз А, член 3.
В этой главе описываются Известны структурные аспекты этих белков, которые необходимы для их функции, а также их роль в обеспечении транспорта метаболитов витамина D в крови, их клеточном поглощении, их перемещении внутри клетки и регуляции биологических процессов, как геномных, так и негеномных.
Белки, связывающие витамин D, обсуждаемые в этой главе, включают основной транспортный белок крови — белок, связывающий витамин D (DBP); внутриклеточный белок, связывающий витамин D, известный как белок теплового шока Hsp70 ; ядерный рецептор витамина D (VDR); и два мембранных рецептора , сам VDR и связанный с мембраной стероидсвязывающий белок быстрого ответа, также известный как тиоредоксинподобный белок (GRP58), белок эндоплазматического ретикулума 57/60 или семейство протеиндисульфидизомераз А, член 3. В этой главе описываются Известны структурные аспекты этих белков, которые необходимы для их функции, а также их роль в обеспечении транспорта метаболитов витамина D в крови, их клеточном поглощении, их перемещении внутри клетки и регуляции биологических процессов, как геномных, так и негеномных.
Нобуто Ямамото , в Энциклопедия иммунологии (второе издание), 1998 г.
Клиническое значение GcMAF
Белок, связывающий витамин D, белок-предшественник фактора активации макрофагов, в изобилии присутствует в сыворотке, поскольку белок Gc циркулирует в очень высокой концентрации (250–350, в кровотоке в очень высокой концентрации (250–350 мкг/мл ) . Только 5% белка Gc несет 25-гидроксивитамин D3 , но , ферментативно превращается в GcMAF.
Добавление метаболитов витамина D во время описанного выше процесса генерации GcMAF не влияет на скорость генерации или эффективность GcMAF.что является резервуарной формой витамина D ).
Белок Gc имеет сильное сродство к 25 -гидроксивитамина D , но имеет слабое сродство к кальцитриолу . Такое дифференциальное сродство метаболитов витамина D позволяет белку Gc транспортировать и переносить метаболиты витамина D к клеткам-мишеням.
Однако очищенный белок Gc, свободный от 25-гидроксивитамина D
Мембранные гликозидазы воспаленных лимфоцитов быстро превращают сывороточный белок Gc в мощный фактор активации макрофагов. Этот вызванный воспалением процесс активации макрофагов, по-видимому, является основным каскадом активации макрофагов, который присущ другим фагоцитам , таким как остеокласты .
Дефект индуцибельной β-галактозидазы В-лимфоцитов в каскаде активации макрофагов приводит к образованию дисфункциональных макрофагов и остеокластов, которые вызывают остеопетроз у новорожденных .
GcMAF может обходить дефектную функцию лимфоцитов и действовать непосредственно на фагоциты. инкубация остеокластов человека с GcMAF эффективно активирует остеокласты, что определяется генерацией супероксида. GcMAF обладает способностью устранять остеопетрозные нарушения, о чем свидетельствует повышенная резорбция кости и образование костного мозга при введении мышам с остеопетрозом. in vitro эффективно активирует остеокласты, что определяется образованием супероксида.
Другой дефект в каскаде активации макрофагов может быть вызван дегликозилированием сывороточного белка Gc под действием α- ацетилгалактозаминидазы, секретируемой в кровоток из раковых или ВИЧ-инфицированных клеток, как показано на рис . Дегликозилированный белок Gc не может быть преобразован в фактор активации макрофагов, что приводит к иммуносупрессии . Нарушение иммунной функции хозяина увеличит возможности выживания и пролиферации неопластических клеток. N рисунке 1B
Роже Бульон , в Витамин D (Третье издание), 2011 г.
Полиморфизм ДАД
Первоначально Gc/DBP был обнаружен как высокополиморфный белок, и большое количество исследований пытались найти связь между этим полиморфизмом и заболеваниями человека. Некоторые исследования обнаружили небольшие различия в размере, массе или плотности костей, связанные с полиморфизмом ДАД . В крупном гнездовом исследовании случай-контроль не удалось обнаружить связи между полиморфизмом ДАД и риском рассеянного склероза . Это показало, что полиморфизм генов, кодирующих метаболизм витамина D, таких как 7-дегидрохолестерин-дегидрогеназа и ферменты CypP450, кодирующие 25-гидроксилазу (CYP2R1) и, в меньшей степени, активность 24-гидроксилазы, оказывает значительное влияние на сывороточную активность. Концентрация 25(OH)D.
Однако основной эффект был обнаружен для общего полиморфизма гена ДАД, так что риск умеренного или тяжелого дефицита витамина D зависел от полиморфизма ДАД. В настоящее время неясно, является ли такой эффект просто отражением незначительных различий в связывающих свойствах DBP или разным производством или катаболизмом 25(OH)D или метаболитов витамина D. [100,101] у здоровых людей. Многие исследования предполагают повышенный риск аутоиммунных заболеваний при некотором полиморфизме ДАД, но это может быть специфичным для заболевания или популяции и, таким образом, ставит под сомнение вопрос о том, задействован ли сам ген или белок ДАД, а не тесно связанный другой ген [102] [103] .
Однако полиморфизм ДАД оказывает важное влияние на циркулирующий 25(ОН)D. Действительно, крупное исследование консорциума попыталось идентифицировать генетические детерминанты концентрации 25(OH)D в сыворотке, используя данные более чем 50 000 субъектов [104] [104,105] . Влияние полиморфизма DPB на уровни 25(OH)D в сыворотке крови уже наблюдалось в предыдущих небольших исследованиях [106–108] . Это также может быть связано с разницей реакции на пероральный прием витамина D, поскольку полиморфизм ДАД влиял на увеличение уровня 25(OH)D в сыворотке после приема физиологических доз витамина D [109] .
Роже Бульон , … Франс Шуит , в Витамин D Фельдмана и Пайка, 2024 г.
Белок, связывающий витамин D, является членом семейства альбуминов, и его ген обнаружен во всех таксонах позвоночных. ДБФ имеет одну связывающую щель на поверхности своего домена I и отвечает за транспорт всех метаболитов витамина D , особенно 25-гидроксивитамина D (25(OH)D).
Лишь небольшая часть 25(OH)D циркулирует в сыворотке в виде «свободного» 25(OH)D, тогда как некоторая часть 25(OH)D считается «биодоступной» благодаря связыванию с альбумином.
Только свободные и биодоступные фракции имеют легкий доступ к внутриклеточным компартментам. Клетки проксимальных канальцев почек экспрессируют мегалин , обеспечивая эндоцитарный обратный захват ДБФ и его лигандов, тем самым предотвращая потерю витамина D с мочой .
Аналогичное поглощение ДБФ и его груза витамина D может также происходить в некоторых внепочечных тканях, экспрессирующих мегалин. Мыши с нулевым уровнем ДАД имеют очень низкие уровни метаболитов витамина D в сыворотке крови, но не имеют заболеваний, связанных с витамином D. Подобный фенотип также наблюдался у двух людей, у которых сообщалось о мутациях в гене DBP (групповой специфический белок ). ДБФ также связывается с мономерным актином, тем самым предотвращая образование фибриллярного актина и обструкцию микроциркуляции после обширного повреждения тканей. Недавно была описана роль DBP как внутриклеточного связывателя актина. GC
Энтони В. Норман , в Принципы биологии кости (третье издание), 2008 г.
Витамин D-связывающий белок (DBP)
Витамин D-связывающий белок (DBP), также исторически называемый группоспецифическим компонентом сыворотки или Gc-глобулином, первоначально был идентифицирован по его полиморфному характеру миграции при электрофорезе сыворотки . Хотя его функция была совершенно неизвестна, его полиморфные свойства позволили DBP (Gc) играть значительную роль в популяционной генетике человека.
В 1975 году было обнаружено, что человеческий белок Gc специфически связывает радиоактивный витамин D. и 25(OH)-витамин D3 , тем самым определяя одну из его биологических функций ( Daiger et al. , 1975, 1977 ; Constans et al. , 1983 ).
Белок, связывающий витамин D (DBP), представляет собой сывороточный белок , который служит транспортером и резервуаром для основных метаболитов витамина D во всей эндокринной системе витамина D. ( M). ДАД по функциям аналогичен кортикостероидсвязывающему глобулину (CBG), который переносит глюкокортикоиды , и стероидсвязывающему гормон-глобулину (SHBG), который транспортирует эстрогены или андрогены. Bouillon et al. , 1981a ; Haddad, 1995 ). К ним относятся 25(OH)D 3 , основной циркулирующий метаболит ( K D ~ 6 × 10 -9 М) ( Haddad et al. , 1976 ; Song et al. , 1999 ) и стероидный гормон 1α,25(OH)2D. 3 ( К Д ~ 6 × 10 −8
ДАД представляет собой слабокислый (pI=5,2) мономерный гликопротеин массой 53 кДа, который синтезируется и секретируется печенью в качестве основного компонента плазмы. DBP может быть гликозилированным на 5% и известен как один из наиболее полиморфных белков с тремя распространенными аллельными вариантами и более чем 124 редкими вариантами. Song et al. , 1999 ).
Концентрация ДАД в плазме (4–8 мкМ) примерно в 20 раз выше, чем концентрация общего циркулирующего метаболита витамина D (~10–7 М ). ДБФ связывает 88% общего сывороточного 25(ОН)D3 и 85% сывороточного 1,25(ОН) 2Д3 , однако только 5% общего циркулирующего ДБФ фактически несет метаболиты витамина D ( Bouillon et al . , 1977).
Концентрация «свободного» гормона может иметь значение при определении биологической активности стероидного гормона 1α,25(OH) 2D3 ( Bouillon et al. , 1981b ; Bikle et al. , 1985 ; Greenberg et al. , 1986). ). В дополнение к свойствам DBP связывать метаболиты витамина D, было показано, что этот белок действует как высокоаффинный поглотитель актина и мономера плазмы, действуя совместно с белком гельзолином для предотвращения артериального застоя ( Haddad et al. , 1990 ). Бывают стехиометрическими, 1:1,мольные количества DBP и актина в их высокоаффинном гетеродимере; K D актин/ДАД определяли в 2002 году ( Swamy et al. , 2002 ; Otterbein et al. , 2002 ).
Эта информация не рассматривается подробно в данной презентации.
DBP (~53 кДа) является членом мультигенного семейства белков альбумина, которое также содержит альбумин (сывороточный альбумин человека или HSA), α-фетопротеин (AFP) и афамин (AFM) ( ). АФП (~070 кДа) выполняет аналогичную функцию альбумина у плода и измеряется клинически для диагностики или мониторинга дистресса или аномалий плода, некоторых заболеваний печени и некоторых видов рака; однако функция АФП у взрослых неизвестна.
Альбумин является основным белковым компонентом плазмы человека и связывает ряд относительно нерастворимых в воде эндогенных соединений, включая жирные кислоты, билирубин и желчные кислоты . Первоначально ДАД назывался группоспецифическим компонентом (Gc), который первоначально изучался электрофоретически как полиморфный маркер в области α-глобулина сыворотки человека. Посмотрите отзывы вGibbs et al., 1987a, 1987b; Nishio et al., 1996Haddad (1995).
The x-ray crystal structure of DBP has been determined; see Figure 10C and D (Verboven et al., 2002, 2003).
Читать далее
АРУНА В. КРИШНАН , … ДЭВИД ФЕЛЬДМАН , в Витамин D (второе издание), 2005 г.
- БЕЛОК, СВЯЗЫВАЮЩИЙ ВИТАМИН D.
витамин D D доступен для активации VDR (см. ). Таким образом, он может играть роль в этиологии РПЖ . Однако исследования в этой области дали разные результаты. Corder ] не удалось обнаружить связи с ДАД и РПЖ в своей группе пациентов. В группе из 68 мужчин с РПЖ Шварц
Натали Э. Кусано , … Джон П. Билезикян , в Витамин D (Третье издание), 2011 г.
Витамин-D-связывающий белок и уровень свободного метаболита при токсичности витамина D
Белок, связывающий витамин D (DBP), представляет собой специфический транспортный белок , который связывает большие количества циркулирующих метаболитов витамина D (см. ).
Аналогично ситуации с другими стероидными гормонами , жирорастворимыми. главу 5соединений и гормонов щитовидной железы, лишь небольшая часть метаболитов свободно циркулирует в плазме.
Сродство связывания белка с метаболитами витамина D умеренное, а емкость высокая (в норме занято только 5% сайтов связывания ДАД ).
Кроме того, различные метаболиты имеют различную аффинность связывания с белком в следующей последовательности: 25(OH)D D имеет наименьшее сродство к DBP, но самое высокое сродство к внутриклеточному VDR , который запускает последующие события транскрипции.
Таким образом, высвобождаемый связанный 1,25(OH) D вытесняется из DBP на 25(OH)D, что приводит к повышению уровня свободного кальцитриола в сыворотке крови. > 24,25(OH) 2 D > 1,25(OH) 2 D [193].
Следует отметить тот факт, что мощный метаболит 1,25(OH) 2 2D от DBP может способствовать его проникновению в различные ткани и повышению биологической активности [194] . При состояниях токсичности витамина D наличие повышенных уровней свободного 1,25(OH) 2 D, несмотря на нормальный общий уровень 1,25(OH) 2 D, позволяет предположить, что 1,25(OH) 2 [195] .
Имеющиеся данные указывают на то, что биологически активная форма стероидного гормона витамина D является свободным гормоном, доступным клеткам .
Однако в условиях измененных или сниженных концентраций альбумина и ДАД, например, при заболеваниях печени или почек , свободный гормон может предоставлять иную информацию по сравнению с общей измеренной концентрацией витамина D.
Теоретически общая концентрация гормона в таких условиях может ошибочно предполагать дефицит витамина D. витамина D с ненужным назначением заместительной терапии. Бикле и его коллеги отметили, что у пациентов с заболеваниями печени концентрация ДАД снижена, а общий уровень 1,25(ОН) низкий. [196].
Из-за технических трудностей измерения свободного гормона определение статуса витамина D включает измерение концентрации свободного витамина D и ДАД. У здоровых людей 85% общего количества 1,25(OH) 2D связано с ДАД, 15% связано с альбумином и 0,4% находится в свободном состоянии [197] 2D и 25(OH)D, тогда как свободные формы являются нормальными [198,199] .
Аналогично, при некоторых формах заболеваний почек концентрация ДАД и метаболитов витамина D снижается, поэтому измерения общего содержания гормонов могут неточно отражать статус витамина D. Кениг и др. [200] исследовали концентрации свободного и общего 1,25(OH) 2D 2 D в сыворотке крови хорошо коррелировали между собой у больных с почечной недостаточностью и у больных, находящихся на гемодиализе. Таким образом, на концентрации ДАД и 25(ОН)D функция почек не влияла.
Концентрации общего 1,25(OH) 2 D точно отражали свободный 1,25(OH) 2 2D главе 14 ). Измерение уровня свободного метаболита у этих конкретных пациентов может быть важным, чтобы избежать токсичности витамина D при назначении добавок. Таким образом, в этом контексте связывающие белки метаболитов витамина D не только выполняют транспортную функцию, но также могут обеспечивать буферный механизм для защиты от токсичности [201].
Концентрации D у пациентов с заболеваниями почек. Обследованы пациенты с нефротическим синдромом , с различной степенью почечной недостаточности, находящиеся на хроническом гемодиализе и перитонеальном диализе . Концентрации общего и свободного 1,25(ОН) Д в сыворотке крови у больных с различной степенью почечной недостаточности при уровне ДАД оставались нормальными.
Однако это не справедливо для пациентов с нефротическим синдромом или пациентов, находящихся на хроническом перитонеальном диализе, у которых наблюдалась потеря ДАД и связывание метаболитов витамина D с мочой или перитонеальной жидкостью соответственно, с увеличением процента свободного 1,25(ОН) D (также может играть роль белок 2, родственный липопротеинам низкой плотности, или мегалин , как обсуждалось в
Читать далее
Гленвилл Джонс , в Принципы биологии кости (третье издание), 2008 г.
Витамин D-связывающий белок
Белок , связывающий витамин D (DBP), выполняет несколько функций, включая обеспечение транспорта жирорастворимого аналога витамина D.
Большинство аналогов кальцитриола , разработанных на сегодняшний день, содержат модификации боковой цепи, и это обычно вредно для связывания с ДАД. Некоторые аналоги, например кальципотриол или ОКТ, обладают очень слабым сродством к ДБФ, сниженным на два-три порядка по отношению к 1α,25-(ОН).
Это свойство имеет важное значение для скорости метаболического клиренса , доставки к клеткам-мишеням и распределения в тканях. 2 D 3 Bouillon et al. , 1991 ; Kissmeyer et al. , 1995 ). Детальные исследования одного аналога, OCT, показали, что он связывается преимущественно с β-липопротеином и демонстрирует аномальное распределение в тканях in vivo с аномально высокими концентрациями (нг/г ткани) в паращитовидной железе ( Tsugawa et al. , 1991 ).
Таким образом, было высказано предположение, что такое необычное распределение может сделать ОКТ полезным препаратом для системного применения с селективным преимуществом при лечении гиперпаратиреоза.
Другим аналогом витамина D с модифицированной боковой цепью является 20-эпи-1α,25-(ОН) 2 D 3 , где конфигурация 20- S боковой цепи противоположна нормальной конфигурации 20- R 3 H]25-OH-D 3 из белка, связывающегося с плазмой ( Dilworth et al. , 1994Подтверждением того, что это действительно так , 2D3 одинаково хорошо трансактивируется в клетках COS, инкубированных в 2D3 — индуцированная экспрессия репортерного гена GH чувствительна к ДАД во внешней питательной среде, требуя в 2 раза меньше гормона в отсутствие ДБФ, чем в его присутствии ( Dilworth et al. , 1994 ).
Таким образом, представляется, что аналоги, которые связывают DBP хуже, чем 1α,25-(OH) 2 D 3 , получают преимущество клеток-мишеней перед природным гормоном, если они способны найти альтернативные белки-переносчики плазмы для транспортировки их к клеткам-мишеням.
Однако те же самые альтернативные носители в плазме , метаболитами витамина D. Клиренс D3 происходит быстрее в отсутствие ДАД .
Доступность модели позволяет изучать альтернативные механизмы транспорта аналогов витамина D в условиях in vivo .конфигурация.
Сродство этого аналога к связыванию ДАД практически не поддается измерению, поскольку он не вытесняет [ ]. Подтверждением того, что это действительно так, являются анализы трансактивации гена-репортера GH , где 20-эпи-1α,25-(ОН) одинаково хорошо трансактивируется в клетках COS , инкубированных в присутствии и в отсутствие фетальной телячьей сыворотки (в качестве источника ДАД). . С другой стороны, 1α,25-(OH). Однако те же самые альтернативные переносчики в плазме, по-видимому, приводят к изменениям в тканевом распределении и печеночном клиренсе аналогов по сравнению с естественными метаболитами витамина D. Недавняя разработка мышей с нокаутом DBP
ЭНТОНИ В. НОРМАН , в Витамин D (второе издание), 2005 г.
- Витамин D-связывающий белок (DBP)
Белок, связывающий витамин D (DBP), также известный как группоспецифический компонент (GC-глобулин) [ 71, 72 73, 74 ]. К ним относятся 25(OH)D 3 , основной циркулирующий метаболит [ K D ~ 6 × 10 -9 M ] [ 75 2 D 3 [ K D ~ 6 × 10 -8 М 76 ].
Концентрация ДАД в плазме (4–8 мкМ ) примерно в 20 раз выше, чем концентрация общего циркулирующего метаболита витамина D (~10 -7 М ). ДАД связывает 88% общего сывороточного 25(OH)D3 и 85% сывороточного 25(OH)D3.], представляет собой сывороточный белок , который служит транспортером и резервуаром для основных метаболитов витамина D во всей эндокринной системе витамина D [ ], а также стероидного гормона 1α,25(OH) ]. DBP может быть гликозилирован на 5% и, как известно, является одним из наиболее полиморфных белков, с тремя распространенными аллельными вариантами и более чем 124 редкими вариантами. 1,25(OH) 2 D 3 , однако только 5% общего циркулирующего ДАД действительно несет метаболиты витамина D [ 77 ].
Трехдоменная структура ДБФ показана на рис. 6А 78 ]; однако домен III значительно укорочен на С-конце. Положение доменов метаболита витамина D и актин-связывающих доменов указано в доменах I и частях доменов I, II и III соответственно.. Было постулировано, что домены I, II и III произошли от предшественника, который возник из тройного повтора последовательности из 192 аминокислот.
Определена рентгенокристаллографическая структура ДБФ человека со связанным лигандом либо 25(OH)D 3 , либо 22-(м-гидроксифенил)-23,24,25,26,27-пентанора витамина D 3 [ 79 ] (см. рис. 6 ). Оба кристалла содержали две неидентичные молекулы ДБФ, находящиеся в асимметричном блоке [ 79 ]. 25(OH)D 3 80, 81 ]. Вторая биологическая функция DBP – служить в качестве поглотителя актина в системе кровообращения [ 80–82 ]. В комплексе DBP:актин актин связан в бороздке, образованной тремя доменами, где домены I и III фланкируют мономер актина, поскольку он находится поверх домена II.отсутствовал в двух последних рентгеновских кристаллических структурах ДБФ в комплексе с мономером актина.
DBP differs structurally from other serum transport proteins such as SHBG [83], ретинол-связывающий белок (RBP) [ ], которые все являются белками β-бочонка.
Утероглобулин (UG), белок, связывающий прогестерон , имеет небольшие размеры (17 кДа, α-спираль) и не имеет какой-либо гомологии с DBP.
Наиболее разительное различие между DBP и белками его семейства, а также другими белками, связывающими сыворотку, заключается в топологии лиганд-связывающего домена. N-концевая область DBP, спираль 1–спираль 6 домена I, образует лиганд-связывающий домен (LBD), в котором 25(OH)D остается сильно подверженным воздействию внешней среды, чего нельзя сказать о внутренне секвестрированных лигандах, связанных с ГСПГ, РБП, прогестерон-связывающие глобины УГ и ТБГ.84
Table IV представлены важные сходства и различия в белковых структурах VDR и DBP, а также в форме их лигандов. Понятно, что каждый связывающий белок (DBP и VDR) имеет свою индивидуальную спецификацию для формирования стабильного белково-лигандного комплекса, соответствующего его роли в биологической системе.
TABLE IV. Comparison of VDR and DBP Crystal Structures
| Параметр рецептора | РДР nuc | ДАД |
| Мол. вес. (кДа) | 51 | 58 |
| Количество аминокислотных остатков интактного белка | 427 | 458 |
| Количество остатков в рентгеновской структуре | 158 | 458 |
| Расположение LBD на белке | Внутренний карман | Поверхностная расщелина |
| Лиганд-белковые контакты | Уникальный _ | Уникальный _ |
| Конформация кольца лиганда А | β-стул | α-стул |
| 3β-ОН | Осевой | экваториальный |
| Угол скручивания C5-C6-C7-C8 | +211° | +149° |
| Общая форма лиганда | Чашеобразный 6- с-транс | Витой 6 -с-транс |
| Позиция кольца | 30° над кольцом C/D | 31° ниже кольца C/D |
| Угол скручивания C17–C20–C22–C23 | −156° | −70° |
| Ориентация боковой цепи | Расширенный | свернулся калачиком |
| Расстояние от С-17 до кислорода на С-25 | 6,9 Å | 3,8 Å |
| Общая форма лиганда | Чаша | Крюк |
а
Уникальный дескриптор используется для обозначения того, что аминокислотные остатки белка, участвующие в точках контакта стабилизирующих водородных связей с соответствующими лигандами, 1α,25(OH) 2D3 для VDR и 25(OH)D3 для DBP, являются Абсолютно другой.