S100 proteini su familija proteina niske molekularne težine tkivno-specifičnih vezanih za kalcijum sa modulacijskim efektom koji su uključeni u mnoge fiziološke procese u tijelu. Naziv karakteriše sposobnost jedinjenja ove grupe da se potpuno rastvore u 100% rastvoru amonijum sulfata pri neutralnim pH vrednostima.
Trenutno je poznato 25 predstavnika ove porodice, koji su karakteristični za različita tkiva. Ova karakteristika sugerira da su s100 proteini specifični za mozak proteini prisutni u moždanim stanicama i uključeni u neurofiziološke procese.
Historija otkrića
Prvi s100 protein izolovali su naučnici Moore i Gregor 1965. godine iz goveđeg mozga. Nakon toga, proteini ove porodice pronađeni su kod sisara, ptica, gmizavaca i ljudi. U početku se smatralo da je s100 prisutan samo u nervnom tkivu, ali razvojem imunoloških metoda, proteini ove grupe počeli su se nalaziti i u drugim organima.
Opće karakteristike i topografija
Proteini iz porodice s100 prisutni su samo kod kičmenjaka i ljudi. Od 25 proteina u ovoj grupi, 15 je specifičnih za mozak, od kojih većinu proizvode astroglijske ćelije u CNS-u, ali neki su prisutni i u neuronima.
Utvrđeno je da je 90% cjelokupne frakcije s100 u tijelu rastvoreno u citoplazmi ćelija, 0,5% je lokalizovano u jezgru, a 5-7% je povezano sa membranama. Mali dio proteina nalazi se u ekstracelularnom prostoru, uključujući krv i cerebrospinalnu tekućinu.
Protein grupe s100 prisutan je u mnogim organima (koža, jetra, srce, slezina, itd.), ali u mozgu ga ima sto hiljada puta više. Najveća koncentracija je uočena u malom mozgu. Protein s100 se također aktivno proizvodi u melanocitima (ćelije tumora kože). To je dovelo do upotrebe ovog jedinjenja kao tkivnog markera ektodermalnog porijekla.
Hemijski, s100 proteini su dimeri sa molekulskom 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 stepeni.
Struktura i prostorna konformacija
Struktura svih članova porodice s100 su globularni proteini. Sastav jednog dimernog molekula uključuje 2 polipeptida (alfa i beta), međusobno povezane nekovalentnim vezama.
Većina članova porodice su homodimeri formirani od dvije identične podjedinice, ali postoje i heterodimeri. Svaki polipeptid unutar s100 molekula ima motiv koji vezuje kalcijum koji se zove EF ruka. Građen je po tipu spiralno-petlja-spirala.
Protein s100 sadrži 4 α-helikalna segmenta, centralni zglobni region varijabilne dužine i dva terminalna varijabilna domena (N i C).
Karakteristike akcije
S100 proteini sami po sebi nemaju enzimsku aktivnost. Njihovo funkcioniranje temelji se na vezivanju iona kalcija, koji su uključeni u mnoge međućelijske i intracelularne procese, uključujući signalizaciju. Dodavanje Ca2+ molekuli s100 dovodi do njenog prostornog preuređivanja i otvaranja ciljanog centra za vezivanje proteina, kroz koji interakcija sa drugi proteini se provodi.
Dakle, s100 ne spadaju u proteine čiji je glavni zadatak da regulišu koncentraciju Ca2+. Proteini ove grupe su biološki aktivni modulatori koji konvertuju signale o kalcijumu i utiču na intracelularne i ekstracelularne procese vezivanjem za ciljne proteine. Kao potonji mogu djelovati i neurotransmiteri, što je razlog utjecaja s100 na prijenos nervnih impulsa.
Trenutno je otkriveno da joni cinka i/ili bakra djeluju kao regulatori za nekih s100 umjesto Ca2+. Dodavanje potonjeg može direktno utjecati na aktivnost proteina i promijeniti njegov afinitet prema kalcijumu.
Funkcije
Kompletna slika biološke uloge s100 proteina specifičnih za mozak u tijelu još ne postoji. Ipak, otkriveno je učešće proteina ove grupe u sledećim procesima:
- regulacija metaboličkih reakcija nervnog tkiva;
- DNK replikacija;
- izražavanje genetskih informacija;
- proliferacija glijalnih ćelija;
- zaštita od oksidativnog (kiseoničkog) oštećenja ćelija;
- diferencijacija nezrelih neurona;
- smrt neurona kroz apoptozu;
- dinamika citoskeleta;
- fosforilacija i sekrecija;
- prenos nervnog impulsa;
- regulacija ćelijskog ciklusa.
U zavisnosti od vrste i lokalizacije, s100 proteini specifični za mozak mogu imati i intracelularne i ekstracelularne efekte. Učinak nekih proteina ovisi o koncentraciji. Dakle, dobro poznati protein s100B pri normalnom sadržaju ispoljava neurotrofičnu aktivnost, a na povišenom - neurotoksično.
Ekstracelularni moždano-specifični s100 proteini mogu biti uključeni u upalne odgovore, regulisati glijalnu i neuronsku diferencijaciju i pokrenuti apoptozu (programirana ćelijska smrt). Važnost s100 dokazana je u in vitro eksperimentu u kojem neuroni nisu preživjeli bez prisustvaovaj protein.
Dijagnostička vrijednost s100
Dijagnostička vrijednost s100 zasniva se na odnosu njegove koncentracije u krvnom serumu (ili cerebrospinalnoj tekućini) sa CNS patologijama i onkološkim oboljenjima. Utvrđeno je da kada su glijalne ćelije oštećene, ovaj protein ulazi u ekstracelularni prostor, odakle ulazi u cerebrospinalnu tečnost, a zatim u krv. Dakle, na osnovu povećanja koncentracije s100 u serumu može se izvesti zaključak o nizu moždanih patologija. Eksperimentalno je potvrđena veza između sadržaja ovog proteina u krvi i bolesti centralnog nervnog sistema.
Do povećanja koncentracije s100 u ekstracelularnim tečnostima vodi se ne samo zbog uništavanja ćelijskih barijera koje sintetišu ovaj protein ćelije. Prvi odgovor na mnoge moždane patologije je takozvani glijalan odgovor, čiji je dio povećanje intenziteta sekrecije s100 od strane astrocita. Povećanje sadržaja ovog proteina u krvi takođe može ukazivati na kršenje krvno-moždane barijere.
Praćenje nivoa s100 vam omogućava da procenite stepen oštećenja mozga, što je od velike važnosti u medicinskoj prognozi. Dijagnostički odnos između količine ovog proteina i neuropatologije liči na korelaciju koncentracije c-reaktivnog proteina sa sistemskom upalom.
Koristite kao tumor marker
Protein s100 je počeo da se koristi kao tumor marker početkom 1980-ih. Trenutno je ova metoda efikasna 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 CNS patologija 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 za povećanje koncentracije ispitivane tvari u krvi. Prilikom interpretacije rezultata, svakako obratite pažnju na metodu analize, jer granice referentnog intervala (normalni indikatori) zavise od toga.
Glavni nedostatak s100 markera je njegova niska selektivnost, budući da povećanje koncentracije ovog proteina u krvi i likvoru može biti povezano sa mnogim patologijama, koje nisu nužno kancerogene prirode. Stoga se proteinu s100 ne može dati odlučujuća dijagnostička vrijednost. Ipak, ovaj protein se dokazao kao pratilac markera raka.
Nivo 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 kod zdrave osobe. Prekoračenje dozvoljenog nivoa (DL) s100 može značiti:
- CP;
- povreda mozga;
- razvoj malignog melanoma (ili njegovog ponovnog pojavljivanja);
- trudnoća;
- neuroblastom;
- dermatomiozitis;
- pokriva velike površine opekotina.
Nivoi proteina se takođe mogu povećati sa stresom ili produženom izloženošćutijelo u ultraljubičastoj zoni. Koncentracija u krvi se utvrđuje odgovarajućom analizom.
Detekcija u tijelu
Postoji nekoliko načina da se otkrije prisustvo s100 u serumu, uključujući:
- imunoradiometrijski test (IRMA);
- masena spektroskopija;
- western blot;
- ELISA (enzimski imunotest);
- elektrohemiluminiscencija;
- kvantitativni PCR.
Sve ove analitičke metode su visoko osjetljive i omogućavaju vrlo precizno određivanje kvantitativnog sadržaja s100. Pošto ovaj protein ima kratak poluživot (30 minuta), visoke koncentracije u serumu su moguće samo uz stalnu opskrbu iz oboljelog tkiva.
U kliničkoj dijagnostici najčešće se koristi automatizirani elektrohemiluminiscentni imunotest za s100 protein. Studija kombinuje upotrebu antitela na protein koji se može detektovati sa svetlosnim obeležavanjem. Uređaj određuje koncentraciju s100 po intenzitetu hemiluminiscentnog zračenja.
Antitela na protein s100
U medicini, antitela na protein s100 imaju 2 oblasti praktične primene:
- dijagnostički - koristi se u imunološkim metodama za otkrivanje koncentracije ovog proteina u serumu ili likvoru (u ovom slučaju, s100 je antigen);
- terapeutski - unošenje antitela u organizam koristi se u lečenju određenih bolesti.
Antitela ispoljavaju svoj efekat kroz modulacijuefekti na s100 proteine. Poznati lijek na ovoj osnovi je Tenoten. Antitela na s100 blagotvorno deluju na nervni sistem, poboljšavaju prenos impulsa. Osim toga, takvi lijekovi mogu zaustaviti simptomatske manifestacije poremećaja autonomne funkcije u probavnom sistemu.
