Sitokin: ciri, jenis, fungsi, contoh

sitokin atau sitokin adalah protein atau glikoprotein larut sinyal yang dihasilkan oleh beberapa jenis sel dalam tubuh, terutama sel-sel sistem kekebalan tubuh sebagai leukosit: neutrofil, monosit, makrofag dan limfosit (sel B dan sel T).

Tidak seperti faktor pengikat reseptor spesifik lainnya yang memicu kaskade pensinyalan yang panjang dan kompleks yang sering melibatkan urutan protein kinase (jalur AMP siklik, misalnya), sitokin memberikan efek yang lebih langsung.

Struktur sitokin manusia rekombinan yang dikenal sebagai Interferon alpha (Sumber: Nevit Dilmen [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)

Faktor-faktor terlarut ini mengikat reseptor yang secara langsung mengaktifkan protein yang memiliki fungsi langsung dalam transkripsi gen, karena mereka mampu memasuki nukleus dan merangsang transkripsi satu set gen tertentu.

Sitokin pertama ditemukan lebih dari 60 tahun yang lalu. Namun, karakterisasi molekuler banyak dari mereka cukup terlambat. Faktor pertumbuhan saraf, interferon, dan interleukin 1 (IL-1) adalah sitokin pertama yang dijelaskan.

Nama “sitokin” adalah istilah umum, tetapi dalam literatur perbedaan dibuat mengenai sel yang memproduksinya. Jadi, ada limfokin (diproduksi oleh limfosit), monokin (diproduksi oleh monosit), interleukin (diproduksi oleh leukosit dan bekerja pada leukosit lain), dll.

Mereka terutama berlimpah pada hewan vertebrata , tetapi keberadaan mereka telah ditentukan di beberapa invertebrata . Dalam tubuh mamalia, misalnya, dapat memiliki fungsi aditif, sinergis, antagonis, atau bahkan dapat saling mengaktifkan.

Mereka dapat memiliki tindakan autokrin, yaitu, mereka bekerja pada sel yang sama yang menghasilkan mereka; atau parakrin, yang berarti bahwa mereka diproduksi oleh satu jenis sel dan bekerja pada sel lain di sekitarnya.

Indeks artikel

Karakteristik dan struktur

Semua sitokin adalah “pleiotropic”, yaitu, mereka memiliki lebih dari satu fungsi di lebih dari satu jenis sel. Ini karena reseptor yang merespons protein ini diekspresikan dalam berbagai jenis sel.

Telah ditentukan bahwa ada beberapa redundansi fungsional di antara banyak dari mereka, karena beberapa jenis sitokin dapat memiliki efek biologis yang konvergen, dan telah disarankan bahwa ini terkait dengan kesamaan urutan pada reseptornya.

Seperti banyak pembawa pesan dalam proses pensinyalan sel, sitokin memiliki tindakan yang kuat pada konsentrasi yang sangat rendah, sangat rendah sehingga mereka dapat berada dalam kisaran nanomolar dan femtomolar karena reseptornya sangat terkait dengannya.

Beberapa sitokin bekerja sebagai bagian dari “kaskade” sitokin. Artinya, adalah umum bagi mereka untuk bertindak secara sinergis dan regulasi mereka sering bergantung pada sitokin penghambat lain dan faktor regulasi tambahan.

Ekspresi gen yang mengkode sitokin

Beberapa sitokin berasal dari gen ekspresi konstitutif karena, misalnya, diperlukan untuk mempertahankan tingkat hematopoietik yang konstan.

Beberapa dari protein yang mengekspresikan secara konstitutif ini adalah eritropoietin, interleukin 6 (IL-6), dan faktor perangsang pertumbuhan koloni sel tertentu yang berkontribusi pada diferensiasi banyak sel darah putih.

Sitokin lain disintesis sebelumnya dan disimpan sebagai granula sitosol, protein membran, atau dikomplekskan dengan permukaan sel atau protein pengikat matriks ekstraseluler.

Banyak rangsangan molekuler secara positif mengatur ekspresi gen yang mengkode sitokin. Ada beberapa molekul yang meningkatkan ekspresi gen sitokin lain, dan ada juga banyak yang memiliki fungsi penghambatan yang membatasi aksi sitokin lain.

Kontrol dengan memproses

Fungsi sitokin juga dikendalikan oleh pemrosesan bentuk prekursor protein ini. Banyak dari mereka awalnya diproduksi sebagai protein membran aktif integral yang membutuhkan pembelahan proteolitik untuk menjadi faktor larut.

Contoh sitokin di bawah kontrol produksi jenis ini adalah faktor pertumbuhan epidermal EGF (dari bahasa Inggris ” Faktor Pertumbuhan Epidermal ” ), faktor pertumbuhan tumor TGF (dari bahasa Inggris ” Faktor Pertumbuhan Tumor ” ), interleukin 1β (IL-1β ) dan faktor nekrosis tumor TNFα (dari bahasa Inggris ” Tumor Necrosis Factor”) .

Sitokin lain disekresikan sebagai prekursor tidak aktif yang harus diproses secara enzimatik untuk diaktifkan dan beberapa enzim yang bertanggung jawab untuk pemrosesan sitokin tertentu ini melibatkan protein dari keluarga sistein protease caspase.

Ikhtisar struktural

Sitokin dapat memiliki bobot yang sangat bervariasi, sedemikian rupa sehingga kisarannya telah ditentukan antara sekitar 6 kDa dan 70 kDa.

Protein ini memiliki struktur yang sangat bervariasi, dan dapat terdiri dari barel heliks alfa, struktur kompleks lembaran -lipat paralel atau antiparalel, dll.

Jenis

Ada beberapa jenis keluarga sitokin dan jumlahnya terus bertambah mengingat keragaman besar protein dengan fungsi dan karakteristik serupa yang ditemukan setiap hari di dunia ilmiah.

Tatanamanya jauh dari hubungan sistematis apa pun, karena identifikasinya didasarkan pada parameter yang berbeda: asalnya, bioassay awal yang mendefinisikannya dan fungsinya, antara lain.

Konsensus saat ini untuk klasifikasi sitokin pada dasarnya didasarkan pada struktur protein reseptor mereka, yang terkandung dalam sejumlah kecil keluarga dengan karakteristik yang sangat terjaga. Jadi, ada enam famili reseptor sitokin yang dikelompokkan menurut kesamaan urutan bagian sitosoliknya:

  1. Reseptor tipe I (reseptor hematopoietin): termasuk sitokin interleukin 6R dan 12 R (IL-6R dan IL-12R) dan faktor lain yang terlibat dalam stimulasi pembentukan koloni sel. Mereka memiliki efek pada aktivasi sel B dan T.
  2. Reseptor tipe II (reseptor interferon): Sitokin ini memiliki fungsi antivirus dan reseptor terkait dengan protein fibronektin.
  3. Reseptor TNF (Tumor Necrosis Factor, English ” Tumor Necrosis Factor”) : adalah sitokin “pro-inflamasi” di antaranya adalah faktor yang dikenal sebagai p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 dan lain-lain.
  4. Reseptor seperti Toll / IL-1: Keluarga ini memiliki banyak interleukin pro-inflamasi, dan reseptornya umumnya memiliki daerah kaya pengulangan leusin di segmen ekstraselulernya.
  5. Reseptor tirosin kinase: dalam famili ini terdapat banyak sitokin dengan fungsi faktor pertumbuhan seperti faktor pertumbuhan tumor (TGF) dan protein lain yang mendorong pembentukan koloni seluler.
  6. Reseptor kemokin: sitokin dari keluarga ini pada dasarnya memiliki fungsi kemotaktik dan reseptornya memiliki lebih dari 6 segmen transmembran.

Reseptor untuk sitokin dapat larut atau terikat membran. Reseptor terlarut dapat mengatur aktivitas protein ini dengan bertindak sebagai agonis atau antagonis dalam proses pensinyalan.

Banyak sitokin menggunakan reseptor larut, termasuk berbagai jenis interleukin (IL), faktor pertumbuhan saraf (NGF), faktor pertumbuhan tumor (TGF), dan lain-lain.

Fitur

Penting untuk diingat bahwa sitokin berfungsi sebagai pembawa pesan kimia antar sel, tetapi tidak persis sebagai efektor molekuler, karena sitokin diperlukan untuk mengaktifkan atau menghambat fungsi efektor spesifik.

Salah satu karakteristik fungsional “penyatu” di antara sitokin adalah partisipasi mereka dalam pertahanan tubuh, yang diringkas sebagai “pengaturan sistem kekebalan”, yang sangat penting bagi mamalia dan banyak hewan lainnya.

Mereka berpartisipasi dalam kontrol perkembangan hematopoietik, dalam proses komunikasi antar sel dan dalam respons tubuh terhadap agen infeksi dan rangsangan inflamasi.

Karena mereka biasanya ditemukan dalam konsentrasi rendah, kuantifikasi konsentrasi sitokin dalam jaringan atau cairan tubuh digunakan sebagai biomarker untuk memprediksi perkembangan penyakit dan memantau efek obat yang diberikan kepada pasien, pasien yang sakit.

Secara umum, mereka digunakan sebagai penanda penyakit inflamasi, termasuk penolakan implan, Alzheimer, asma, arteriosklerosis, kanker usus besar dan kanker lainnya pada umumnya, depresi, beberapa penyakit jantung dan virus, Parkinson, sepsis, kerusakan hati, dll.

Di mana mereka ditemukan?

Sebagian besar sitokin disekresikan oleh sel. Lainnya dapat diekspresikan dalam membran plasma dan ada beberapa yang tersisa dalam apa yang dapat dianggap sebagai “cadangan” dalam ruang yang terdiri dari matriks ekstraseluler.

Bagaimana mereka bekerja?

Sitokin, sebagaimana disebutkan, memiliki efek in vivo yang bergantung pada lingkungan di mana mereka ditemukan. Tindakannya terjadi melalui kaskade sinyal dan jaringan interaksi yang melibatkan sitokin lain dan faktor lain dari sifat kimia yang berbeda.

Mereka biasanya berpartisipasi dalam interaksi dengan reseptor yang memiliki protein target yang diaktifkan atau dihambat setelah asosiasinya, yang memiliki kemampuan untuk bertindak secara langsung atau tidak langsung sebagai faktor transkripsi pada gen tertentu.

Contoh beberapa sitokin

IL-1 atau interleukin 1

Ia juga dikenal sebagai faktor pengaktif limfosit (LAF), pirogen endogen (EP), mediator leukosit endogen (EML), katabolin, atau faktor sel mononuklear (MCF).

Ini memiliki banyak fungsi biologis pada banyak jenis sel, terutama sel B, sel T, dan monosit. Ini menginduksi hipotensi, demam, penurunan berat badan, dan respons lainnya. Ini disekresikan oleh monosit, makrofag jaringan, sel Langerhans, sel dendritik, sel limfoid, dan banyak lainnya.

IL-3

Ini memiliki nama lain seperti faktor pertumbuhan sel mast (MCGF), faktor perangsang koloni ganda (multi-CSF), faktor pertumbuhan sel hematopoietik (HCGF), dan lain-lain.

Ini memiliki peran penting dalam merangsang pembentukan koloni eritrosit, megakariosit, neutrofil, eosinofil, basofil, sel mast, dan sel lain dari garis keturunan monositik.

Ini disintesis terutama oleh sel T teraktivasi, sel mast, dan eosinofil.

Angiostatin

Ini berasal dari plasminogen dan merupakan sitokin penghambat angiogenesis, yang memberikannya berfungsi sebagai penghambat kuat neovaskularisasi dan pertumbuhan metastasis tumor in vivo . Ini dihasilkan oleh pembelahan proteolitik plasminogen yang dimediasi oleh adanya kanker.

Faktor pertumbuhan epidermis

Bertindak dengan merangsang pertumbuhan sel epitel, mempercepat munculnya gigi dan pembukaan mata pada tikus. Selain itu, ia bekerja dalam menghambat sekresi asam lambung dan terlibat dalam penyembuhan luka.

Referensi

  1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
  2. Dinarello, C. (2000). Sitokin Proinflamasi. DADA , 118 (2), 503–508.
  3. Fitzgerald, K., O’Neill, L., Gearing, A., & Callard, R. (2001). Buku Fakta Sitokin (edisi ke-2). Dundee, Skotlandia: Academic Press FactsBook Series.
  4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, & Mitchell, MD (2003). Sitokin, Prostaglandin dan Persalinan – Sebuah Tinjauan. Plasenta , 17 , S33-S46.
  5. Stenken, JA, & Poschenrieder, AJ (2015). Kimia Bioanalitik Sitokin- Sebuah Tinjauan. Analytica Chimica Acta , 1 , 95–115.
  6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Tinjauan sejarah: Sitokin sebagai terapi dan target terapi. TREN dalam Ilmu Farmakologi , 25 (4), 201–209.
  7. Zhang, J., & An, J. (2007). Sitokin, Peradangan dan Nyeri. Int. Anestesi. klinik , 45 (2), 27–37.