CD90 - CD90
Thy-1 oder CD90 ( C Glanz D ifferentiation 90 ) ist ein 25-37 k Da stark N-glykosyliert, GPI-Anker (GPI) verankert konserviertes Zelloberflächenprotein mit einer einzigen V-ähnlichen Immunglobulin - Domäne , die ursprünglich als erkanntes Thymozyten - Antigen. Thy-1 kann als Marker für eine Vielzahl von Stammzellen und für die axonalen Prozesse reifer Neuronen verwendet werden . Die strukturelle Untersuchung von Thy-1 führte zur Gründung der Immunglobulin-Superfamilie , deren kleinstes Mitglied sie ist, und führte zu einer ersten biochemischen Beschreibung und Charakterisierung eines Wirbeltier-GPI-Ankers und auch zum ersten Nachweis einer gewebespezifischen differentiellen Glykosylierung.
Entdeckung und Nomenklatur
Das Antigen Thy-1 war der erste identifizierte T-Zell-Marker. Thy-1 wurde 1964 von Reif und Allen bei einer Suche nach heterologen Antiseren gegen Maus- Leukämiezellen entdeckt und von ihnen auf Maus-Thymozyten, auf T-Lymphozyten und auf neuronalen Zellen nachgewiesen. Es wurde ursprünglich Theta (θ)-Antigen genannt, dann Thy-1 ( THYmozyten-Differenzierungsantigen 1 ) aufgrund seiner vorherigen Identifizierung in Thymozyten (Vorläufer von T-Zellen im Thymus ). Das humane Homolog wurde 1980 als 25 kDa-Protein (p25) der T-Lymphoblastoid-Zelllinie MOLT-3 isoliert, die mit Anti-Affen-Thymozyten-Antiseren bindet. Die Entdeckung von Thy-1 bei Mäusen und Menschen führte zur anschließenden Entdeckung vieler anderer T-Zell-Marker, die für die Immunologie von großer Bedeutung sind, da T-Zellen (zusammen mit B-Zellen) die wichtigsten zellulären Komponenten der adaptiven Immunantwort sind .
Das konservierte Gen und seine Allele
Thy-1 wurde während der gesamten Evolution der Wirbeltiere und sogar bei einigen Wirbellosen konserviert, wobei Homologe bei vielen Arten wie Tintenfisch , Fröschen , Hühnern , Mäusen , Ratten , Hunden und Menschen beschrieben wurden .
Das Thy-1-Gen befindet sich auf dem menschlichen Chromosom 11q 22.3 (Mauschromosom 9qA5.1). In AceView umfasst es 6,82 kb, von 119294854 bis 119288036 (NCBI 37, August 2010), auf dem Reverse-Strang. Dieser Locus ist den CD3- und CD56/ NCAM- Genen sehr nahe . Einige glauben, dass sowohl dieses Gen als auch die Zuordnung der CD3-Delta-Untereinheit (T3D) auf Chromosom 11q beim Menschen und Chromosom 9 bei der Maus eine funktionelle Bedeutung haben könnte, obwohl es keine Homologie gibt (tatsächlich führte diese Spekulation zu seiner Lokalisierung auf Chromosom 11q - die menschliche Chromosomenregion, die syntenisch mit dem Mauschromosom 9 ist, das T3D beherbergte). Bei Mäusen gibt es zwei Allele : Thy1.1 (Thy 1a, CD90.1) und Thy1.2 (Thy 1b, CD90.2). Sie unterscheiden sich nur durch eine Aminosäure an Position 108; ein Arginin in Thy-1.1 und ein Glutamin in Thy-1.2. Thy 1.2 wird von den meisten Mäusestämmen exprimiert, während Thy1.1 von einigen wie AKR/J- und PL- Mausstämmen exprimiert wird .
Das Protein
Das 25-kDa-Kernprotein (ohne die schwere Glykosylierung) von Nagetier-Thy-1 hat eine Länge von 111 oder 112 Aminosäuren und ist an drei Stellen N-glykosyliert (im Gegensatz zu nur zwei Glykosylierungsstellen für menschliches Thy-1). Der 162aa (Maus, 161 für den Menschen) Thy1-Vorläufer hat 19 Aminosäuren (AA 1-19) Signalsequenz und 31 Aminosäuren (AA 132-162) C-terminale Transmembrandomäne, die in Pro-Form vorhanden ist, aber bei der Übertragung der 112 . entfernt wird Aminosäure (AA 20-131) reifes Peptid an den GPI-Anker, der über die AS 131 anheften würde.
Einige der üblichen monoklonalen Antikörper, die zum Nachweis dieses Proteins verwendet werden, sind die Klone OX7, 5E10, K117 und L127. Es gab einige Berichte über eine Kreuzreaktion von Thy1-monoklonalen Antikörpern mit einigen Elementen des Zytoskeletts: Anti-Thy-1.2 mit Aktin in Beuteltier-, Maus- und menschlichen Zellen und Anti-Thy-1.1 mit Vimentin , und es wurde vermutet, dass dies auf Sequenzhomologie durch durchgeführte Studien zurückzuführen ist mehr als 20 Jahre zurück.
Thy-1 kann wie viele andere GPI-verankerte Proteine durch spezielle Typen von Phospholipase C, zB PI-PLC (Phosphatidyl-Inositol Phospholipase C, oder PLC β), abgestoßen werden. es kann auch am Zell-Zell-Transfer von GPI-verankerten Proteinen wie CD55 und CD59 beteiligt sein .
Glykosylierung
Thy-1 ist eines der am stärksten glykosylierten Membranproteine mit einem Kohlenhydratgehalt von bis zu 30 % seiner Molekülmasse. Thy1 hat bei den meisten Arten 3 N-Glykosylierungsstellen (Asn 23, 74 und 98), aber keine O-Glykosylierung. Die Zusammensetzung der Thy-1-Kohlenhydrat-Einheiten variiert beträchtlich zwischen verschiedenen Geweben oder sogar zwischen Zellen derselben Abstammungslinie in verschiedenen Differenzierungsstadien: z -1, die auch parallel zur T-Zell-Reifung zunimmt. In dieser Hinsicht hat es noch eine weitere historische Assoziation: Thy1 ist zufällig das erste Glykoprotein, bei dem die Zelltypspezifität der varianten Glykosylierung an einem invarianten Protein nachgewiesen wurde. Die Analyse der unterschiedlichen Glykosylierung von Thy-1 aus Gehirn und Thymus zeigte, dass sich alle komplexen N-verknüpften Strukturen zwischen den beiden Formen unterschieden, die einem ortsspezifischen gemeinsamen Kern überlagert waren. Im Fall von Thy1 bestand dieses Kernmuster aus Asn23, das hauptsächlich Oligomannose-Strukturen trägt, Asn74, das die ausgedehntesten komplexen Strukturen trägt, und Asn98, das kleinere komplexe Strukturen trägt. Auch die Struktur der Zuckerreste im GPI-Anker und der damit verbundenen veresterten Strukturen (zB zusätzliche Fettsäuren und Alkohole) können zelltyp- und speziesspezifisch sein.
Ausdruck
Die Thy1-Expression variiert zwischen den Arten. Unter den Zellen, von denen berichtet wird, dass sie im Allgemeinen Thy-1 exprimieren, befinden sich Thymozyten (Vorläufer von T-Zellen im Thymus ) & CD34 (+)-Prothymozyten; Neuronen , mesenchymale Stammzellen , hämatopoetische Stammzellen , NK-Zellen , Maus- T-Zellen , Endothel (hauptsächlich in hochendothelialen Venolen oder HEVs, in denen eine Diapedese stattfindet), glomeruläre mesangiale Zellen der Niere , zirkulierende metastatische Melanomzellen , follikulär dendritische Zellen (FDC), eine Fraktion von Fibroblasten und Myofibroblasten .
Detaillierter Ausdruck von Thy-1
- Bei Mäusen wird Thy-1 auch auf Thymozyten, peripheren T-Zellen, Myoblasten, Epidermiszellen und Keratinozyten gefunden. Es ist einer der "Pan-T-Zellmarker" (von Mäusen) wie CD2 , CD5 und CD28 .
- Beim Menschen wird Thy-1 auch von Endothelzellen, glatten Muskelzellen, einer Untergruppe von CD34+-Knochenmarkzellen und Nabelschnurblut-, Herzfibroblasten und fötalen leberabgeleiteten hämatopoetischen Zellen exprimiert.
- Thy-1 ist auf einer Fraktion von Gehirnzellen und einer Fraktion von Fibroblasten der meisten untersuchten Wirbeltierarten vorhanden.
- Nervengewebe : Die Thy-1-Expression im Nervensystem ist überwiegend neuronal, aber einige Gliazellen exprimieren auch Thy-1, insbesondere in späteren Stadien ihrer Differenzierung. Eine Studie verglich die Thy-1-Expression in vier humanen neuronalen Zelllinien, zwei neuroglialen Zelllinien und frischen Tumorzellen neuronalen Ursprungs und fand drei der vier neuronalen Zelllinien, alle neurogliale Zelllinien und 80 % der Tumoren zu stark positiv für Thy-1 sein. Es sind hirnspezifische ELISA-Berichte verfügbar, die die höchsten Konzentrationen des Thy1-Proteins im Striatum und Hippocampus zeigen , gefolgt von Neocortex , Kleinhirn , Rückenmark , Netzhaut und Sehnerv . Es wurde oft angenommen, dass der Thy1-Promotor "hirnspezifisch" ist. "Neuronenspezifischer" Maus-Thy1-Promotor wurde verwendet, um eine "hirnspezifische" erzwungene Expression von Proteinen, z. B. mutiertem Amyloid-Vorläuferprotein (APP), als transgene Tiermodelle der Alzheimer-Krankheit zu steuern . Die Thy-1-Expression im Gehirn wird durch die Entwicklung reguliert. Die Thy-1-Spiegel im neugeborenen Rattengehirn sowie im sich entwickelnden menschlichen Gehirn sind im Vergleich zum erwachsenen Gehirn niedrig. Während der ersten Wochen der postnatalen Entwicklung steigt der Thy-1-Spiegel exponentiell mit der Reifung des Gehirns.
- Die Thy-1-Expression im lymphatischen Gewebe ist zwischen den Spezies stark variabel. Beim Menschen ist die Thy-1-Expression auf nur eine kleine Population kortikaler Thymozyten beschränkt und wird in reifen menschlichen T-Zellen nicht exprimiert. Es ist wahrscheinlich das am häufigsten vorkommende Glykoprotein von murinen Thymozyten, mit etwa einer Million Kopien pro Zelle, die bis zu 10–20% der Zelloberfläche bedecken . Kortikale Thymozyten der Maus exprimieren höhere Thy-1-Spiegel als medulläre Thymozyten, die wiederum mehr als Lymphknotenzellen exprimieren (~200.000 Kopien/Zelle). Ein ähnliches inverses zeitliches Expressionsprofil der Entwicklung wird in Ratten-T-Zellen beobachtet, obwohl Ratten-Thy-1 in einem früheren Stadium der T-Zell-Reifung verloren geht. Thy-1 wird nur auf Thymozyten von Ratten exprimiert (im Gegensatz zu Thymozyten und Splenozyten bei Mäusen). Das dritte Intron des Maus-Thy-1-Gens weist eine Region mit 36 Basenpaaren auf, die nukleäre Transkriptionsfaktoren wie Ets-1-ähnliche NF rekrutiert, die in Thymozyten und Splenozyten exprimiert werden. Der homologen Region des Rattengens fehlt die Ets-1-ähnliche NF-Bindungsstelle, sondern bindet stattdessen einen anderen NF, der in Rattenthymozyten, aber nicht in Splenozyten exprimiert wird.
Induktion der Thy-1-Expression
- Mittel, von denen gezeigt wurde, dass sie die Thy1-Expression induzieren, umfassen: Thymopoietin , Thymosin , Prostaglandine , Nervenwachstumsfaktor , IL-1 , TNF , PMA , Ca2+-Ionophor und Diacylglycerol (DAG).
Lokalisierung
Als ein GPI-verankertes Protein ist Thy-1 im äußeren Segel von Lipid-Rafts in der Zellmembran vorhanden. Von Neuronen ist bekannt, dass es im reifen Axon stark exprimiert wird. Der Axonhügel kann als Barriere für seine seitliche Ausbreitung wirken, obwohl er kein Transmembransegment hat. Es wurde vorgeschlagen, dass Thy-1 mit G-hemmenden Proteinen, dem Mitglied der Src-Familien-Kinase (SFK) c-fyn und Tubulin innerhalb von Lipid-Rafts interagiert. Bei Ratten und Mäusen ist das Thy-1-Protein auf dem Soma (Zellkörper) und Dendriten von Neuronen vorhanden, wird jedoch nicht auf Axonen exprimiert, bis das axonale Wachstum abgeschlossen ist, und wird während einer axonalen Verletzung wieder vorübergehend unterdrückt. Die HIV-1- Matrix kolokalisiert mit Thy-1 in Lipid-Rafts, der Stelle, an der Viruspartikel aus Zellen knospen, und Thy-1 wird als Ergebnis dieses Prozesses in Viruspartikel eingebaut.
Funktion
Die Funktion von Thy-1 ist noch nicht vollständig aufgeklärt. Es hat spekulierte Rollen bei Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen mit Auswirkungen auf das Neuritenwachstum, die Nervenregeneration, Apoptose , Metastasierung , Entzündung und Fibrose .
Rolle in der Erkenntnis
Die Thy-1-Knockout-(KO)-Mäuse sind lebensfähig und erscheinen grob normal. Sie zeigen normale soziale Interaktionen und normales Lernen in einem Labyrinth, lernen jedoch nicht aus sozialen Hinweisen (z. B. lernen von anderen Mäusen, welche Lebensmittel im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen sicher zu essen sind). Dieses Versagen kann durch die transgene Expression von Thy-1 oder eine pharmakologische Behandlung mit einem GABA (A)-Rezeptor-Antagonisten gerettet werden. Dies legt nahe, dass Thy-1-KO-Mäuse eine übermäßige GABAerge Hemmung im Gyrus dentatus und eine regionale Hemmung der Langzeitpotenzierung aufweisen.
Axon-Wachstumsregulierung
Die Vernetzung von Anti-Thy-1-Ak kann das Neuritenwachstum fördern, das von der Aktivierung von G{alpha}i- und L- und N-Typ-Calciumkanälen abhängig ist. Der Ligand zur Förderung des Neuritenwachstums auf Astrozyten ist noch nicht identifiziert, aber es wurde vorgeschlagen, dass der hemmende Ligand Integrine ist. Thy1 ist einer der bekannten Liganden von Beta-3- Integrinen . Die Wechselwirkung von thy1, das auf reifenden Axonen exprimiert wird, mit Beta-3-Integrinen, die auf reifen Astrozyten exprimiert werden, kann die Ursache für das Anhalten des Axonwachstums sein.
T-Zell-Aktivierung
Die Vernetzung von Thy-1-Molekülen im Membran-Floß im Zusammenhang mit einer starken kostimulatorischen Signalübertragung durch CD28 in Maus-T-Zellen kann in gewissem Maße als ein Ersatzaktivierungssignal für die T-Zell-Rezeptor-Signalübertragung fungieren. Umgekehrt kann es die CD28-Kostimulation für die Aktivierung durch den TCR ersetzen.
Apoptose/Nekrose
Quervernetzende Antikörper-induzierte Aggregation von Thy1 verursacht den Tod von Thymozyten und Mesangialzellen hauptsächlich durch Apoptose trotz Bcl2-Hochregulation. Der Tod von Mesangialzellen scheint Apoptose durch TUNEL-Färbung oder Annexin-V-Färbung zu sein, aber Elektronenmikroskopie legt nahe, dass es sich um Nekrose handelt .
Antikörper-Target für Tiermodell der Glomerulonephritis
Die intravenöse Injektion von Antikörper (OX7-Maus monoklonales IgG) gegen Thy1.1 in Ratten wird als Standard-Tiermodell verwendet, um experimentelle mesangioproliferative Glomerulonephritis zu erzeugen, die auf dem Gebiet der Nephrologie allgemein als antiThy1 GN bekannt ist .
Tumorunterdrückung
Es hat sich auch als Tumorsuppressor für einige Tumore erwiesen . Es wird wahrscheinlich durch seine Wirkung bei der Hochregulierung von Thrombospondin , SPARC ( Osteonektin ) und Fibronektin unterstützt . Es wurde jedoch auch spekuliert, dass es die Extravasation in zirkulierenden Melanomzellen unterstützt. Im Falle von Prostatakrebs wurde gezeigt, dass es im krebsassoziierten Stroma exprimiert wird, aber nicht im normalen Stroma, und es wurde vermutet, dass es eine potenzielle Hilfe für die gezielte gezielte Behandlung von Krebserkrankungen sein kann [1] .
Rolle bei Zelladhäsion, Extravasation, Migration
Durch mehrere Integrine und wahrscheinlich einige noch unbekannte andere Rezeptoren vermittelt Thy-1 die Adhäsion von Leukozyten und Monozyten an Endothelzellen und Fibroblasten, Melanomzellen an Endothel und Thymozyten an Thymusepithel. Die Thy1-Expression tritt auf, wenn Endothelzellen aktiviert werden. Es hat sich gezeigt, dass es mit dem Leukozyten-Integrin Mac1 (CD11b/CD18) interagiert und eine Rolle beim Einfinden und Rekrutieren von Leukozyten spielen könnte.
Modulierende Fibrose
Die Rolle von Thy-1 bei der Fibrose- und Fibroblastendifferenzierung kann eine gewisse Gewebevariation aufweisen. Bei Lungenfibrose wird der Thy-1-Spiegel in stimulierten Fibroblasten unterdrückt. Thy1-Knock-out-Mäuse haben eine erhöhte Fibrose in der Lunge. Auch die durch das Chemotherapeutikum Bleomycin induzierte Fibrose ist bei diesen Mäusen erhöht.
Andere Rollen
Thy-1-Knock-out-Mäuse zeigen auch eine beeinträchtigte kutane Immunantwort und eine abnormale Netzhautentwicklung: Verdünnung der inneren Kern-, inneren Plexiform-, Ganglienzellen- und äußeren Segmentschichten der Netzhaut.
Verwendung in der Stammzellbiologie
Thy-1 kann als Surrogatmarker für verschiedene Arten von Stammzellen (zB hämatopoetische Stammzellen oder HSCs) angesehen werden. Es ist einer der beliebtesten kombinatorischen Oberflächenmarker für FACS für Stammzellen in Kombination mit anderen Markern wie CD34 . Beim Menschen wird Thy-1 unter anderem auf Neuronen und HSCs exprimiert. Es gilt in Übereinstimmung mit CD34 als wichtiger Marker für die HSC-Pluripotenz. In menschlichen HSCs sind alle Thy1-Zellen CD34-positiv. Thy 1 ist auch ein Marker für andere Arten von Stammzellen, zum Beispiel: mesenchymale Stammzellen, hepatische Stammzellen ("ovale Zellen"), Keratinozyten-Stammzellen, mutmaßliche endometriale Vorläufer/(?)-Stammzellen.
Verweise
Externe Links
- Standort des menschlichen THY1- Genoms und THY1-Gendetailseite im UCSC- Genombrowser .