Proteinele S100 sunt o familie de proteine de legare de calciu specifice țesutului cu greutate moleculară mică, cu efect modulator, care sunt implicate în multe procese fiziologice din organism. Denumirea caracterizează capacitatea compuşilor din acest grup de a se dizolva complet într-o soluţie de sulfat de amoniu 100% la valori neutre ale pH-ului.
În prezent, sunt cunoscuți 25 de reprezentanți ai acestei familii, care sunt caracteristice diferitelor țesuturi. Această caracteristică sugerează că proteinele s100 specifice creierului sunt proteine prezente în celulele creierului și implicate în procesele neurofiziologice.
Istoricul descoperirilor
Prima proteină s100 a fost izolată în 1965 din creierul bovin de către oamenii de știință Moore și Gregor. Ulterior, proteinele acestei familii au fost găsite la mamifere, păsări, reptile și oameni. Inițial, s-a crezut că s100 este prezent doar în țesutul nervos, dar odată cu dezvoltarea metodelor imunologice, proteinele din acest grup au început să fie găsite în alte organe.
Caracteristici generale și topografie
Proteinele din familia s100 sunt prezente numai la vertebrate și oameni. Din cele 25 de proteine din acest grup, 15 sunt specifice creierului, dintre care majoritatea sunt produse de celulele astrogliale din SNC, dar unele sunt prezente și în neuroni.
S-a stabilit că 90% din întreaga fracție s100 din organism este dizolvată în citoplasma celulelor, 0,5% este localizată în nucleu și 5-7% este asociată cu membrane. O mică parte a proteinei se găsește în spațiul extracelular, inclusiv sânge și lichid cefalorahidian.
Proteinele din grupa s100 sunt prezente în multe organe (piele, ficat, inimă, splină etc.), dar în creier este de o sută de mii de ori mai mult. Cea mai mare concentrație se observă în cerebel. Proteina s100 este, de asemenea, produsă activ în melanocite (celule tumorale ale pielii). Acest lucru a condus la utilizarea acestui compus ca marker tisular de origine ectodermică.
Chimic, proteinele s100 sunt dimeri cu o greutate moleculară de 10-12 d altoni. Aceste proteine sunt acide deoarece conțin o cantitate mare (până la 30%) de reziduuri de aminoacizi glutamic și aspartic. Compoziția moleculelor s100 nu include fosfați, carbohidrați și lipide. Aceste proteine pot rezista la temperaturi de până la 60 de grade.
Structură și conformație spațială
Structura tuturor membrilor familiei s100 sunt proteine globulare. Compoziția unei molecule dimerice include 2 polipeptide (alfa și beta), conectate între ele prin legături necovalente.
Cei mai mulți membri ai familiei sunt homodimeri formați din două subunități identice, dar există și heterodimeri. Fiecare polipeptidă din molecula s100 are un motiv de legare a calciului numit mâna EF. Este construit după tipul spirală-buclă-spirală.
Proteina s100 conține 4 segmente elicoidale α, o regiune balama centrală de lungime variabilă și două domenii variabile terminale (N și C).
Caracteristici ale acțiunii
ProteineleS100 nu au activitate enzimatică. Funcționarea lor se bazează pe legarea ionilor de calciu, care sunt implicați în multe procese intercelulare și intracelulare, inclusiv în semnalizare. Adăugarea de Ca2+ la molecula s100 duce la rearanjarea sa spațială și la deschiderea centrului țintă de legare a proteinei, prin care interacțiunea cu alte proteine sunt efectuate.
Astfel, s100 nu aparțin proteinelor a căror sarcină principală este de a regla concentrația de Ca2+. Proteinele acestui grup sunt modulatori activi biologic dependenți de calciu care convertesc semnalul care afectează procesele intracelulare și extracelulare prin legarea la proteinele țintă. Neurotransmițătorii pot acționa și ca cei din urmă, motiv pentru care influența s100 asupra transmiterii impulsurilor nervoase.
În prezent, a fost dezvăluit că ionii de zinc și/sau de cupru acționează ca regulatori pentru unele s100 în loc de Ca2+. Adăugarea acestuia din urmă poate afecta direct activitatea proteinei și poate modifica afinitatea acesteia pentru calciu.
Funcții
O imagine completă a rolului biologic al proteinelor s100 specifice creierului în organism nu există încă. Cu toate acestea, a fost dezvăluită participarea proteinelor acestui grup la următoarele procese:
- reglarea reacțiilor metabolice ale țesutului nervos;
- replicare ADN;
- expresia informațiilor genetice;
- proliferarea celulelor gliale;
- protecție împotriva daunelor celulare oxidative (legate de oxigen);
- diferențierea neuronilor imaturi;
- moartea neuronilor prin apoptoză;
- dinamica citoscheletului;
- fosforilare și secreție;
- transmiterea unui impuls nervos;
- reglarea ciclului celular.
În funcție de specie și de localizare, proteinele s100 specifice creierului pot avea atât efecte intracelulare, cât și extracelulare. Efectul unor proteine este dependent de concentrație. Astfel, binecunoscuta proteină s100B la conținut normal prezintă activitate neurotrofică, iar la niveluri ridicate - neurotoxică.
Proteinele s100 extracelulare specifice creierului pot fi implicate în răspunsurile inflamatorii, pot regla diferențierea glială și neuronală și pot declanșa apoptoza (moartea celulară programată). Importanța s100 a fost dovedită într-un experiment in vitro în care neuronii nu au supraviețuit fără prezențaaceastă proteină.
Valoare de diagnostic s100
Valoarea diagnostică a s100 se bazează pe relația dintre concentrația sa în serul sanguin (sau lichidul cefalorahidian) cu patologiile SNC și bolile oncologice. S-a stabilit că atunci când celulele gliale sunt deteriorate, această proteină intră în spațiul extracelular, de unde intră în lichidul cefalorahidian și apoi în sânge. Astfel, pe baza unei creșteri a concentrației de s100 în ser, se poate trage o concluzie despre o serie de patologii ale creierului. Relația dintre conținutul acestei proteine din sânge și bolile sistemului nervos central a fost confirmată experimental.
Creșterea concentrației de s100 în fluidele extracelulare duce nu numai din cauza distrugerii barierelor celulare care sintetizează aceste celule proteice. Primul răspuns la multe patologii ale creierului este așa-numitul răspuns glial, o parte din care este o creștere a intensității secreției s100 de către astrocite. O creștere a conținutului acestei proteine în sânge poate indica, de asemenea, o încălcare a barierei hemato-encefalice.
Monitorizarea nivelului s100 vă permite să evaluați gradul de afectare a creierului, care este de mare importanță în prognosticul medical. Relația diagnostică dintre cantitatea acestei proteine și neuropatologie seamănă cu corelarea concentrației proteinei c-reactive cu inflamația sistemică.
Folosește ca marker tumoral
Proteina s100 a început să fie folosită ca marker tumoral la începutul anilor 1980. În prezent, această metodă este eficientă pentru depistarea precoce a cancerului, recidivelor sau metastazelor. Cel mai adesea s100 este folosit îndiagnosticarea melanomului sau neuroblastomului.
Este necesar să se facă distincția între când această proteină este analizată pentru a detecta patologii ale SNC sau alte boli și când este utilizată pentru a detecta cancerul. Dacă orientarea se îndreaptă în mod specific către marcator, decodificarea proteinei s100 ar trebui să ia în considerare și alte posibile motive pentru creșterea concentrației substanței de testat în sânge. Când interpretați rezultatele, asigurați-vă că acordați atenție metodei de analiză, deoarece limitele intervalului de referință (indicatori normali) depind de aceasta.
Principalul dezavantaj al markerului s100 este selectivitatea sa scăzută, deoarece o creștere a concentrației acestei proteine în sânge și LCR poate fi asociată cu multe patologii, nu neapărat de natură canceroasă. Prin urmare, proteinei s100 nu i se poate da o valoare diagnostică decisivă. Cu toate acestea, această proteină s-a dovedit a fi un marker de cancer însoțitor.
Nivel de prezență în serul sanguin
În mod normal, proteina s100 ar trebui să fie prezentă în ser într-o cantitate mai mică de 0,105 µg/l. Această valoare corespunde limitei superioare de concentrație la o persoană sănătoasă. Depășirea nivelului permis (DL) s100 poate indica:
- CP;
- leziune cerebrală;
- dezvoltarea melanomului malign (sau reapariția acestuia);
- sarcina;
- neuroblastom;
- dermatomiozită;
- care acoperă suprafețe mari de arsuri.
Nivelurile de proteine pot crește, de asemenea, cu stres sau cu expunerea prelungităcorpul în zona ultravioletă. Concentrația din sânge este determinată de analiza corespunzătoare.
Detecție în corp
Există mai multe moduri de a detecta prezența s100 în ser, inclusiv:
- test imunoradiometric (IRMA);
- spectroscopie de masă;
- western blot;
- ELISA (test imunoenzimatic);
- electrochimiluminiscență;
- PCR cantitativ.
Toate aceste metode analitice sunt foarte sensibile și permit determinarea foarte precisă a conținutului cantitativ al s100. Deoarece această proteină are un timp de înjumătățire scurt (30 de minute), concentrații mari în ser sunt posibile numai cu o aprovizionare constantă din țesuturile bolnave.
În diagnosticarea clinică, cel mai des este folosit un imunotest electrochimiluminiscent automat pentru proteina s100. Studiul combină utilizarea anticorpilor la o proteină detectabilă cu marcarea luminoasă. Dispozitivul determină concentrația s100 prin intensitatea radiației chimiluminiscente.
Anticorpi la proteina s100
În medicină, anticorpii la proteina s100 au 2 domenii de aplicare practică:
- diagnostic - folosit în metode imunologice pentru a detecta concentrația acestei proteine în ser sau LCR (în acest caz, s100 este un antigen);
- terapeutic - introducerea de anticorpi în organism este folosită în tratamentul anumitor boli.
Anticorpii își exercită efectul prin modulareefecte asupra proteinelor s100. Un medicament binecunoscut pe această bază este Tenoten. Anticorpii la s100 au un efect benefic asupra sistemului nervos, îmbunătățesc transmiterea impulsurilor. În plus, astfel de medicamente sunt capabile să oprească manifestările simptomatice ale tulburărilor funcției autonome din sistemul digestiv.
