人生长激素结合蛋白的结构及功能

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1、人生长激素结合蛋白的结构及功能【关键词】人生长激素结合蛋白随着医学界对人生长激素(humangowthhormone，hGH)促生长、发育等生理机制研究的深入，生长激素胰岛素样生长因子(insulinlikegrowthfactor，IGF)轴的功能、机制也越来越被人们所重视。现已证实，GH在体内的生理功能主要是通过结合人生长激素受体(humangrowthhormonereceport，hGHR)，受体二聚后启动信号转导来完成。但还涉及到与人生长激素结合蛋白(humangrowthhormonebindingprotein，hGHBP)的功能联系，则需进一步探讨。hGHBP由hGHR胞外

2、段经蛋白水解酶水解获得[1，2]。其确切的生理功能还不十分清楚，一般认为它主要是与hGH结合，延长hGH半衰期，降低GH的体内清除率[3]。而越来越多的研究表明它与GH、GHR间的功能联系紧密，除了能够调节GH的生物活性外，还可能参与调节GHR基因的表达和转录，核内信号转导等[4]。本文就hGHBP的形成、结构及功能等方面做一综述。　　1人生长激素受体　　13已获人、兔、小鼠、大鼠、羊、牛、猪、鸽子、猴等共十几个种属GH受体cDNA克隆。人GHRcDNA共编码638个氨基酸，其中包括一个由18个氨基酸组成的信号肽。成熟的人GHR分子是一个含620个氨基酸的单链糖蛋白，其中N端246个氨基酸含5

3、个潜在的糖基化位点，位于细胞外，构成激素结合结构域;第247270为强疏水性氨基酸构成的跨膜区;C端350个氨基酸位于胞内，构成信号转导域[5]。与INS、PDGF等生长因子受体不同的是其胞内区不具有内在的Tyr蛋白激酶活性。基于cDNA推导的氨基酸序列，GHR分子量应为70KD，但事实上共价交连技术所证实的人IM9淋巴细胞表面GHR分子量为104KD，人肝细胞表面GHR分子量为124KD，这种表观分子量上的差异是由N糖基化和泛肽引起的[6]。　　2人生长激素结合蛋白　　在动物的血浆中，许多激素都具有特异的、高亲和力的结合蛋白。迄今人们已阐明了甲状腺素、类固醇激素、肽类激素等的特异结合蛋

4、白。早在上世纪六十年代初就有人推测GH在血浆中有其蛋白质的结合形式，但直到1986年，美国的Baumann等[7]首先证实了动物血浆中存在GH的特异性结合蛋白。他们发现，125I标记的hGH在血中可同蛋白质特异的结合在一起。　　2.1人生长激素结合蛋白的产生　　hGHBP是由人GHR胞外段经特异蛋白水解酶剪切获得。已发现整合到细胞膜上的肿瘤坏死因子α13转化酶(TACE)是这种剪切作用中很重要的一种酶[1，2]，转染了兔GHR并敲除TACE酶基因小鼠的纤维母细胞失去了产生可溶性GHBP的能力。TACE是一种整合到细胞膜上的金属蛋白水解酶(ADAMs)。它的酶解依赖锌离子的作用。一些活性因子(如

5、血小板生长因子)也对GHBP产生有一定的作用。但GHBP产生的分子调节机制未完全清楚。有学者发现GH诱导的受体二聚后能减缓受体外段蛋白的水解。另一方面GH的存在对TACE酶与GHR之间的作用又必不可少[2]。　　2.2人生长激素结合蛋白种类、结构　　根据GHBP与GH的亲和性不同可分为两类：一种是对热不稳定，高亲和力，低容量的GHBP(highaffinitygrowthhormonebindingprotein，HGHBP)，是由Baumann和Herington两个研究小组独立发现。HGHBP是单链的酸性糖蛋白，分子量为61KD，等电点为5.0，经凝胶层析和亲和层析纯化，用凝胶过滤，SD

6、S聚丙烯酰胺凝胶电泳和Western印迹所测定的分子量均接近来61KD，与一个GH分子结合形成的复合物为85KD。它与GH结合的亲和常数为3.9×10139M，结合容量为0.9nM。GHBP的多肽链骨架由246个氨基酸残基组成，只占整个分子量的一半左右，另一半则是糖基化成分。有资料证实，糖基化成分并非为GHBP功能所需，GHBP在人血清中约为1nM浓度。GHBP与GHR的关系很大，人GHBP具有同GHR胞外相似的结构和生物免疫活性，在家兔证明GHBP与细胞外GHR氨基酸顺序一致。高亲和性GHBP与22KD的GH有特异性的结合。高亲和性GHBP分子折叠成两个结构极其相近的功能域，每个功能域都

7、由两个反向平行的β片层组成，β片层结构则分别由3个和4个肽链段构成，位于氨基末端的功能域由第1到第123位氨基酸残基组成，是GHBP的结合域，其中有3个二硫键对维持其结合功能至关重要[8]。据报道，结合部位很可能在二硫键富集区。位于羧基末端的功能域由第128到238位氨基酸残基组成，是GHBPGH复合物中两个GHBP分子相互连接的部位。1991年Cumningh等[8]用定点空变法证明2个GHR