補體調節分子的結構及功

補體系統的激活為一種級聯反應，但受到多種調節分子的嚴格控制，其反應的程度和單一成分的反應都是在生物反饋近代制下而進行的，從而限制了活化的擴大化，以維持補體水平的平衡。調節作用包括兩個方面，即自身衷變失活及一些抑制物的滅活作用。前者指已活化的補體分子均不穩定，如不及時與靶細胞膜結合即迅速衰變失活；后者是通過抑制物的作用而使已活化的分子失去活性。這一節中僅涉及后一個方面。

一、C1抑制物

C1抑制物（C1INH）是血清中高度糖基化的一種蛋白質，含糖量高達35-49%。*初由Ranoff和lepow(1957)所發現，稱其為C1酯酶抑制劑，與引同時Schultze等則將其稱為α2神經氨酸糖蛋白。C1INH為一單鏈分子，由478個氨基酸殘基組成，分子量為104kDa，由478個氨基酸殘基組成，分子量為140kDa，鏈內有兩對二硫鍵（圖5-13）。C1INH調節的主要方式是，與活化的C1r或C1s結合形成穩定的復合物而導致C1絲氨酸蛋白酶失活。其作用機理是，C1INH通過提供一個酷似C1r或C1s的正常底物的序列為“銹鉺”（“bait”），被c 1r或C1s裂解暴露出一個活性部位，然后再與C1r或C1s結合形成共價的酯鍵而發揮抑制作用。此外，C1INH還可防止在缺乏抗體時，C1以很低但仍有一定速率出現的自發激活。正常情況下，血液中的大多數C1可被7倍于其克分子濃度的C1INH所結合，以防止C1由于構象改變而引起的自發激活。但C1同抗原、抗體復合物的結合，可使C1從C1INH的抑制作用中而獲釋。除上述作用外，C1INH還可抑制凝血因子Ⅻa、Ⅺa、激肽釋放酶及纖溶酶，因而其在凝血、激肽和纖溶系統中也有重要的調節作用。

經對C1INH cDNA序列的分析發現，C1INH與其它幾種絲氨酸蛋白酶抑制物（serpin）超家族成員（α1抗胰蛋白酶、α1抗糜蛋白酶及抗凝血酶Ⅲ等）約有30%的氨基酸同源性，物別是在C端的120個氨基酸。C1INH的編碼基因定位于第11號染色體的短臂11.2～長臂13亞區。C1INH先天性缺陷時，可導致遺傳性血管神經性水腫（hereditary angioneurotic edema,HAE）。近年報道應用C1INH濃縮劑防治HAE效果良好，但尚未廣泛用于臨床。

圖5-13　C1 INH分子的結構模式圖

注：（a）為電鏡觀察模式圖

（b）為中子散射模式圖

（c）為園二色譜分析的二級結構模式圖

二、C4結合蛋白

C4結合蛋白（C4bp）是一種含量豐富的可溶性血清糖蛋白，分子量為550kDa，1977年由Ferreira等所報道。其分子結構模式現多以Dahlback等（1983）描述的“蜘蛛樣”（spiderlike）結構來分析其結構及功能。C4bp由8個亞單位組成，電鏡下觀察形似蜘蛛，其中有7條分子量相同（均為70kDa）的長鏈（α鏈），由549個氨基酸殘基組成，鏈間以二硫鍵相連結，并共同氨基酸殘基組成，鏈間以二硫鍵相連結，并共同連結于一中心體。α鏈含有8個SCR，其N端是其頭部，為與C4b相結合的部位，可能位于第332-395位氨基本酸殘基。第8條鏈（β鏈）較短（45kDa）由235個氨基酸殘基組成，含有4個SCR為與蛋白S（PS）相結合的部位（圖5-14）。C4bp以兩種方式抑制補體的活化。**種方式是，通過其與C2競爭C4b，而從c 4b2a中取代C2a，并通過其與C4b的結合而陰止剩余的C2同C4b結合，由此抑制C3轉化酶的形成。C4bp與C4b的結合能力與細胞表面C4b分子的數成正比，且較C2同C4b的結合能力高27倍。**種方式是，C4bp作為I因子的一種輔助因子，促進I因子對C4b的裂解。有C4bp存在時，I因子可將C4b的a`鏈完全裂解；無C4pb時，I因子的裂解作用不完全。其與I因子結合的活性部位位于第177-322位氨基酸殘基區域。PS與C4pb的第8條鏈（β鏈）結合，不影響C4bp同C4b的結合，但可延長C4bp的半衷期，從而強化C4bp的抑制作用。

圖15-14　C4bp的結構（模式圖）

C4bp基因定位于人的第1號染色體長臂32區，同CR1、CR2、H因子、MCP及DAF等的基因相連鎖，并均含有數目不同的SCR。

三、促衰變因子（CD55）

促衰變因子（decayaccelerating factor,DAF）是Nicholson-Weller等（1981）用正丁醇提取后，再以層析法從人和豚鼠紅細胞基質中純化的一種膜蛋白。因其具有促進C3轉化酶衷變的活性故名。經在還原條件下做SDS-PAGE并以過碘酸-Schiff試劑染色表明，純化的DAF為單鏈膜糖蛋白。人和豚鼠的DAF分了量不同分別為70kDa和60kDa。現已按白細胞分化抗原將其歸為CD55。Davitz等（1986）通過用磷脂酰肌醇（PI）特異性的磷脂酶C（PI-PLC）處理人外周血細胞可釋放DAF的事實探明，DAF是經糖磷脂酰肌醇（glycosylphodphatidylinositol,GPI）錨而固定于細胞膜中的。即糖蛋白的C末端共價結合于含PI的糖磷脂上，再經PI插入細胞膜脂質雙層的外層小葉中。研究表明，膜DAF的遷移率接近于膜類脂的遷移率，比大多數膜蛋白遷移率高一個數量級。認為這有助于促進數目有限的膜DAF分子與細胞表面大量的C3b或C4b片段接觸。另外DAF的糖磷脂酰肌醇結構還可能具有轉導細胞信號的作用。

除Nicholson-Weller等證實的分子量為70kDa的膜DAF外，Kinoshita等（1987）用Western blotting在人紅細胞表面還檢出分子量為140kDa的一種膜DAF，稱其為DAF-2。DAF-2在膜上的數目不足70kDa膜DAF的1/10，但也有促進C3b轉化酶衰變的活性，也含有GPI錨結構。由于DAF-2的分子量較70kDa的膜DAF大一倍，提示其為膜DAF的二聚體，但用二巰基乙醇或以SDS使基變性，都不能將DAF-2裂解成兩個成分，故DAF-2的**結構仍有待進一步闡明。另外，近年應用兩位點RIA測定法，在血漿、尿液、淚液、唾液、滑膜液和腦脊液，以及組織培養上清中均檢出可溶性的DAF（sDAF），水平的40-400ng/ml范圍。并發現尿液中的sDAF分子量略低于紅細胞上膜DAF的分子量，疏水性也較膜DAF小，其抑制細胞表面C3轉化酶內在裝配的活性較膜DAF約低100倍，但仍具有促進已形成的C3轉化酶衰變的作用，效能類似于C4bp。

膜DAF廣泛分布于各種血細胞及其他各處的細胞上，包括紅細胞、粒細胞、單核細胞、**細胞（T、B）、血小板、骨髓單個核細胞、紅細胞的始祖細胞，角膜、結合膜、消化道粘膜、外分泌腺、腎小管、膀胱、**粘膜、胞膜、心包及滑膜的上皮細胞，精子，以及培養的臍靜脈內皮細胞上。但NK細胞上則缺如。陣發性血紅蛋白尿（paroxysmal nocturnalhemohlobulinuria,PNH）病人的紅細胞上也缺少DAF，并以缺乏程度將該病分為三個型。PNH病人的紅細胞對補體介導的溶血作用高度敏感，就是由于紅細胞上缺乏DAF及基它含GPI錨的分子而引起的。DAF帶有Cromer抗原。極少數稱之為Inaba或IFC缺乏的Cromer相關抗原的個體也缺乏DAF。

DAF生物學活性及生理功能已虱到充分證實。它可保護宿主細胞免遭補體介導的溶解破壞。其作用機理是，DAF不僅可阻止經典或替代途徑C3和C5轉化酶的裝配，并且可通過誘導催化單位C2a或Bb的快速解離而使已形成的C4、C5轉化酶失去穩定性，從而抑制補體攻擊單位的活化（圖5-15）。DAF的這種抑制作用**于直接結合在細胞上的C3、C5轉化酶，也即DAF不抑制靶細胞上正常的補體激活劑如微生物和**復合物。但DAF不能作為I因子裂解C3b和C4b的輔因子而發揮作用。另外，DAF雖不能阻止C2和B因子（分別通過與C4b或C3b結合）與細胞的*初結合，但卻可使C2a或Bb由它們結合的部位解離出來，以而阻止C3轉化酶的裝配。

圖5-15　DAF抑制替代途徑中C3轉化酶形成的的機理

編碼人DAF的基因位于第1號染色體的長臂上32區一個800kb片段內，與其它幾種補體激活調節劑（RCA）的基因緊密連鎖，排列順序依次為：MCP-CR1-CR2-DAF-C4bp。其中DAF基因的長度約為C4bp。其中DAF基因的長度約為35kb，以限制性酶譜分析表明為一單拷貝基因。在DAF基因的非編碼區還有3個限制性酶切片段長度多態性（RFLP）結構，兩個為HindⅢ酶切位點，1個為Bamh Ⅰ酶切位點。DAF的cDNA已克隆成功，并進行了核苷酸和氨基酸序列分析。關于DAf cDNA和膜糖蛋白的結構見圖5-16。DAF的cDNA結構從5`端開始依次為：信號肽區、四個SCR（長度1143bp）、富含絲氨酸與蘇氨酸（S/T）的區（約70個氨基酸）及疏水區，*后終止于3`端的poly（A）。由cDNA推導的氨基酸序列得出DAF蛋白由381個氨基酸所組成，包括34個氨基酸的信號肽，富含S/T的區為DAF中大多數延伸的O-連接的糖基化部位。SCR中有1上N-連接的的糖基化部位。C末端的疏水區在翻譯后被糖磷脂所取代，為DAF分子與細胞膜相結合的部位。

圖5-16　DAF cDNA和其膜糖蛋白的結構