S100 proteini su obitelj tkivno specifičnih proteina niske molekularne težine koji vežu kalcij s modulacijskim učinkom koji su uključeni u mnoge fiziološke procese u tijelu. Naziv karakterizira sposobnost spojeva ove skupine da se potpuno otapaju u 100% otopini amonijevog sulfata pri neutralnim pH vrijednostima.
Trenutno je poznato 25 predstavnika ove obitelji koji su karakteristični za različita tkiva. Ova značajka sugerira da su proteini s100 specifični za mozak proteini prisutni u moždanim stanicama i uključeni u neurofiziološke procese.
Povijest otkrića
Prvi protein s100 izolirali su 1965. iz goveđeg mozga znanstvenici Moore i Gregor. Nakon toga, proteini ove obitelji pronađeni su kod sisavaca, ptica, gmazova i ljudi. U početku se smatralo da je s100 prisutan samo u živčanom tkivu, no razvojem imunoloških metoda, proteini ove skupine počeli su se nalaziti i u drugim organima.
Opće karakteristike i topografija
Proteini iz obitelji s100 prisutni su samo u kralježnjacima i ljudima. Od 25 proteina u ovoj skupini, 15 je specifičnih za mozak, od kojih većinu proizvode astroglijske stanice u CNS-u, ali neki su prisutni i u neuronima.
Utvrđeno je da je 90% cjelokupne frakcije s100 u tijelu otopljeno u citoplazmi stanica, 0,5% je lokalizirano u jezgri i 5-7% povezano s membranama. Mali dio proteina nalazi se u izvanstaničnom prostoru, uključujući krv i cerebrospinalnu tekućinu.
Protein grupe s100 prisutan je u mnogim organima (koža, jetra, srce, slezena itd.), ali u mozgu ga ima sto tisuća puta više. Najveća koncentracija se opaža u malom mozgu. Protein s100 također se aktivno proizvodi u melanocitima (stanice tumora kože). To je dovelo do upotrebe ovog spoja kao tkivnog markera ektodermalnog porijekla.
Kemijski, s100 proteini su dimeri s molekularnom težinom od 10-12 d altona. Ovi proteini su kiseli jer sadrže veliku količinu (do 30%) ostataka glutaminskih i asparaginskih aminokiselina. Sastav s100 molekula ne uključuje fosfate, ugljikohidrate i lipide. Ovi proteini mogu izdržati temperature do 60 stupnjeva.
Struktura i prostorna konformacija
Struktura svih članova s100 obitelji su globularni proteini. Sastav jedne dimerne molekule uključuje 2 polipeptida (alfa i beta), međusobno povezanih nekovalentnim vezama.
Većina članova obitelji su homodimeri formirani od dvije identične podjedinice, ali postoje i heterodimeri. Svaki polipeptid unutar s100 molekule ima motiv koji veže kalcij nazvan EF ruka. Građena je prema tipu spirala-petlja-spirala.
Protein s100 sadrži 4 α-helikalna segmenta, središnju zglobnu regiju promjenjive duljine i dvije terminalne varijabilne domene (N i C).
Značajke akcije
S100 proteini sami po sebi nemaju enzimsku aktivnost. Njihovo funkcioniranje temelji se na vezanju iona kalcija, koji sudjeluju u mnogim međustaničnim i intracelularnim procesima, uključujući signalizaciju. Dodavanje Ca2+ molekuli s100 dovodi do njenog prostornog preuređivanja i otvaranja centra za vezanje ciljnog proteina, kroz koji interakcija s drugi proteini se provodi.
Dakle, s100 ne spadaju u proteine čija je glavna zadaća regulacija koncentracije Ca2+. Proteini ove skupine su biološki aktivni modulatori koji pretvaraju signale o kalciju i utječu na unutarstanične i izvanstanične procese vezanjem na ciljne proteine. Neurotransmiteri također mogu djelovati kao potonji, što je razlog utjecaja s100 na prijenos živčanih impulsa.
Trenutno je otkriveno da ioni cinka i/ili bakra djeluju kao regulatori za nekih s100 umjesto Ca2+. Dodavanje potonjeg može izravno utjecati na aktivnost proteina i promijeniti njegov afinitet prema kalciju.
Funkcije
Potpuna slika biološke uloge s100 proteina specifičnih za mozak u tijelu još ne postoji. Ipak, otkriveno je sudjelovanje proteina ove skupine u sljedećim procesima:
- regulacija metaboličkih reakcija živčanog tkiva;
- replikacija DNK;
- izraz genetske informacije;
- proliferacija glijalnih stanica;
- zaštita od oksidativnog oštećenja (povezanog s kisikom) stanica;
- diferencijacija nezrelih neurona;
- smrt neurona apoptozom;
- dinamika citoskeleta;
- fosforilacija i izlučivanje;
- prijenos živčanog impulsa;
- regulacija staničnog ciklusa.
Ovisno o vrsti i lokalizaciji, s100 proteini specifični za mozak mogu imati i intracelularne i izvanstanične učinke. Učinak nekih proteina ovisi o koncentraciji. Dakle, dobro poznati protein s100B pri normalnom sadržaju pokazuje neurotrofičnu aktivnost, a na povišenim razinama - neurotoksični.
Izvanstanični moždano-specifični s100 proteini mogu biti uključeni u upalne odgovore, regulirati glijalnu i neuronsku diferencijaciju i potaknuti apoptozu (programirana stanična smrt). Važnost s100 dokazana je u in vitro eksperimentu u kojem neuroni nisu preživjeli bez prisutnostiovaj protein.
Dijagnostička vrijednost s100
Dijagnostička vrijednost s100 temelji se na odnosu njegove koncentracije u krvnom serumu (ili cerebrospinalnoj tekućini) s patologijama CNS-a i onkološkim bolestima. Utvrđeno je da kada su glijalne stanice oštećene, ovaj protein ulazi u ekstracelularni prostor, odakle ulazi u likvor, a zatim u krv. Dakle, na temelju povećanja koncentracije s100 u serumu može se zaključiti o nizu moždanih patologija. Eksperimentalno je potvrđena veza između sadržaja ovog proteina u krvi i bolesti središnjeg živčanog sustava.
Do povećanja koncentracije s100 u izvanstaničnim tekućinama vodi se ne samo zbog uništavanja staničnih barijera koje sintetiziraju ove proteinske stanice. Prvi odgovor na mnoge moždane patologije je takozvani glialni odgovor, čiji je dio povećanje intenziteta lučenja s100 od strane astrocita. Povećanje sadržaja ovog proteina u krvi također može ukazivati na kršenje krvno-moždane barijere.
Praćenje razine s100 omogućuje procjenu stupnja oštećenja mozga, što je od velike važnosti u medicinskoj prognozi. Dijagnostički odnos između količine ovog proteina i neuropatologije nalikuje korelaciji koncentracije c-reaktivnog proteina sa sistemskom upalom.
Koristite kao tumor marker
Protein s100 počeo se koristiti kao tumorski marker početkom 1980-ih. Trenutno je ova metoda učinkovita za rano otkrivanje raka, recidiva ili metastaza. Najčešće se s100 koristi udijagnosticiranje melanoma ili neuroblastoma.
Neophodno je razlikovati kada se ovaj protein analizira za otkrivanje patologija CNS-a ili drugih bolesti i kada se koristi za otkrivanje raka. Ako orijentacija ide posebno na oncomarker, dekodiranje proteina s100 također treba uzeti u obzir druge moguće razloge povećanja koncentracije ispitivane tvari u krvi. Prilikom tumačenja rezultata svakako obratite pozornost na metodu analize, jer o njoj ovise granice referentnog intervala (normalni pokazatelji).
Glavni nedostatak s100 markera je njegova niska selektivnost, budući da povećanje koncentracije ovog proteina u krvi i likvoru može biti povezano s mnogim patologijama, ne nužno kancerogene prirode. Stoga se proteinu s100 ne može dati odlučujuća dijagnostička vrijednost. Ipak, ovaj protein se pokazao kao prateći marker raka.
Razina prisutnosti u krvnom serumu
Normalno, s100 protein bi trebao biti prisutan u serumu u količini manjoj od 0,105 µg/l. Ova vrijednost odgovara gornjoj granici koncentracije u zdrave osobe. Prekoračenje dopuštene razine (DL) s100 može značiti:
- CP;
- ozljeda mozga;
- razvoj malignog melanoma (ili njegovog ponovnog pojavljivanja);
- trudnoća;
- neuroblastom;
- dermatomiozitis;
- pokriva velike površine opeklina.
Razine proteina također se mogu povećati stresom ili produljenom izloženošćutijelo u ultraljubičastoj zoni. Koncentracija u krvi utvrđuje se odgovarajućom analizom.
Otkrivanje u tijelu
Postoji nekoliko načina za otkrivanje prisutnosti s100 u serumu, uključujući:
- imunoradiometrijski test (IRMA);
- masena spektroskopija;
- western blot;
- ELISA (enzimski imunotest);
- elektrokemiluminiscencija;
- kvantitativni PCR.
Sve ove analitičke metode su vrlo osjetljive i omogućuju vrlo precizno određivanje kvantitativnog sadržaja s100. Budući da ovaj protein ima kratak poluživot (30 minuta), visoke koncentracije u serumu moguće su samo uz stalnu opskrbu iz oboljelog tkiva.
U kliničkoj dijagnostici najčešće se koristi automatizirani elektrokemiluminiscentni imunotest za s100 protein. Studija kombinira korištenje antitijela na protein koji se može detektirati sa svjetlosnim obilježavanjem. Uređaj određuje koncentraciju s100 prema intenzitetu kemiluminiscentnog zračenja.
Protutijela na protein s100
U medicini, antitijela na protein s100 imaju 2 područja praktične primjene:
- dijagnostički - koristi se u imunološkim metodama za otkrivanje koncentracije ovog proteina u serumu ili likvoru (u ovom slučaju, s100 je antigen);
- terapeutski - unošenje antitijela u organizam koristi se u liječenju određenih bolesti.
Protutijela ostvaruju svoj učinak kroz modulacijuučinci na s100 proteine. Poznati lijek na ovoj osnovi je Tenoten. Protutijela na s100 imaju povoljan učinak na živčani sustav, poboljšavaju prijenos impulsa. Osim toga, takvi lijekovi mogu zaustaviti simptomatske manifestacije poremećaja autonomne funkcije u probavnom sustavu.
