Protein S100 adalah keluarga protein pengikat kalsium spesifik jaringan dengan berat molekul rendah dengan efek modulasi yang terlibat dalam banyak proses fisiologis dalam tubuh. Nama tersebut mencirikan kemampuan senyawa golongan ini untuk larut sempurna dalam larutan amonium sulfat 100% pada nilai pH netral.
Saat ini, 25 perwakilan dari keluarga ini diketahui, yang merupakan karakteristik dari jaringan yang berbeda. Fitur ini menunjukkan bahwa protein s100 spesifik otak adalah protein yang ada di sel otak dan terlibat dalam proses neurofisiologis.
Riwayat penemuan
Protein s100 pertama diisolasi pada tahun 1965 dari otak sapi oleh ilmuwan Moore dan Gregor. Selanjutnya, protein dari keluarga ini ditemukan pada mamalia, burung, reptil, dan manusia. Awalnya, diperkirakan bahwa s100 hanya ada di jaringan saraf, tetapi dengan perkembangan metode imunologi, protein dari kelompok ini mulai ditemukan di organ lain.
Karakteristik umum dan topografi
Protein dari keluarga s100 hanya ada pada vertebrata dan manusia. Dari 25 protein dalam kelompok ini, 15 adalah spesifik otak, sebagian besar diproduksi oleh sel astroglial di SSP, tetapi beberapa juga ada di neuron.
Telah ditetapkan bahwa 90% dari seluruh fraksi s100 dalam tubuh dilarutkan dalam sitoplasma sel, 0,5% dilokalisasi dalam nukleus dan 5-7% dikaitkan dengan membran. Sebagian kecil protein ditemukan di ruang ekstraseluler, termasuk darah dan cairan serebrospinal.
Protein dari kelompok s100 terdapat di banyak organ (kulit, hati, jantung, limpa, dll.), tetapi di otak seratus ribu kali lebih banyak. Konsentrasi tertinggi diamati di otak kecil. Protein s100 juga secara aktif diproduksi di melanosit (sel tumor kulit). Hal ini menyebabkan penggunaan senyawa ini sebagai penanda jaringan asal ektodermal.
Secara kimia, protein s100 adalah dimer dengan berat molekul 10-12 d alton. Protein ini bersifat asam karena mengandung residu asam amino glutamat dan aspartat dalam jumlah besar (hingga 30%). Komposisi molekul s100 tidak termasuk fosfat, karbohidrat dan lipid. Protein ini dapat menahan suhu hingga 60 derajat.
Struktur dan konformasi spasial
Struktur semua anggota keluarga s100 adalah protein globular. Komposisi satu molekul dimer terdiri dari 2 polipeptida (alfa dan beta), yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan non-kovalen.
Sebagian besar anggota famili adalah homodimer yang dibentuk oleh dua subunit identik, tetapi ada juga heterodimer. Setiap polipeptida dalam molekul s100 memiliki motif pengikat kalsium yang disebut tangan EF. Itu dibangun sesuai dengan tipe spiral-loop-spiral.
Protein s100 mengandung 4 segmen -heliks, daerah engsel pusat dengan panjang variabel, dan dua domain variabel terminal (N dan C).
Fitur tindakan
ProteinS100 sendiri tidak memiliki aktivitas enzimatik. Fungsinya didasarkan pada pengikatan ion kalsium, yang terlibat dalam banyak proses interseluler dan intraseluler, termasuk pensinyalan. Penambahan Ca2+ ke molekul s100 mengarah pada penataan ulang spasial dan pembukaan pusat pengikatan protein target, di mana interaksi dengan protein lain dilakukan.
Dengan demikian, s100 bukan milik protein yang tugas utamanya adalah mengatur konsentrasi Ca2+. Protein dari kelompok ini adalah pengubah sinyal yang bergantung pada kalsium modulator biologis aktif yang mempengaruhi proses intraseluler dan ekstraseluler melalui pengikatan protein target. Neurotransmitter juga dapat bertindak sebagai yang terakhir, yang merupakan alasan pengaruh s100 pada transmisi impuls saraf.
Saat ini, telah terungkap bahwa ion seng dan/atau tembaga bertindak sebagai regulator untuk beberapa s100, bukan Ca2+. Penambahan yang terakhir dapat secara langsung mempengaruhi aktivitas protein dan mengubah afinitasnya terhadap kalsium.
Fungsi
Gambaran lengkap tentang peran biologis protein s100 spesifik otak dalam tubuh belum ada. Namun demikian, partisipasi protein kelompok ini dalam proses berikut terungkap:
- pengaturan reaksi metabolisme jaringan saraf;
- Replikasi DNA;
- ekspresi informasi genetik;
- proliferasi sel glial;
- perlindungan terhadap kerusakan sel oksidatif (terkait oksigen);
- diferensiasi neuron yang belum matang;
- kematian neuron melalui apoptosis;
- dinamika sitoskeleton;
- fosforilasi dan sekresi;
- transmisi impuls saraf;
- pengaturan siklus sel.
Tergantung pada spesies dan lokalisasi, protein s100 spesifik otak dapat memiliki efek intraseluler dan ekstraseluler. Efek beberapa protein bergantung pada konsentrasi. Dengan demikian, protein s100B yang terkenal pada kandungan normal menunjukkan aktivitas neurotropik, dan pada tingkat yang lebih tinggi - neurotoksik.
Protein s100 spesifik otak ekstraseluler mungkin terlibat dalam respons inflamasi, mengatur diferensiasi glial dan neuron, dan memicu apoptosis (kematian sel terprogram). Pentingnya s100 dibuktikan dalam percobaan in vitro di mana neuron tidak dapat bertahan tanpa kehadiranprotein ini.
Nilai diagnostik s100
Nilai diagnostik s100 didasarkan pada hubungan konsentrasinya dalam serum darah (atau cairan serebrospinal) dengan patologi SSP dan penyakit onkologis. Telah ditetapkan bahwa ketika sel glia rusak, protein ini memasuki ruang ekstraseluler, dari mana ia memasuki cairan serebrospinal dan kemudian ke dalam darah. Dengan demikian, berdasarkan peningkatan konsentrasi s100 dalam serum, sejumlah patologi otak dapat ditarik. Hubungan antara kandungan protein ini dalam darah dan penyakit sistem saraf pusat telah dikonfirmasi secara eksperimental.
Untuk meningkatkan konsentrasi s100 dalam cairan ekstraseluler, timbal bukan hanya karena penghancuran penghalang seluler yang mensintesis sel protein ini. Respon pertama terhadap banyak patologi otak adalah apa yang disebut respons glial, yang sebagiannya merupakan peningkatan intensitas sekresi s100 oleh astrosit. Peningkatan kandungan protein ini dalam darah juga dapat mengindikasikan pelanggaran sawar darah otak.
Memantau tingkat s100 memungkinkan Anda menilai tingkat kerusakan otak, yang sangat penting dalam prognosis medis. Hubungan diagnostik antara jumlah protein ini dan neuropatologi menyerupai korelasi konsentrasi protein c-reaktif dengan peradangan sistemik.
Gunakan sebagai penanda tumor
Protein s100 mulai digunakan sebagai penanda tumor pada awal 1980-an. Saat ini, metode ini efektif untuk deteksi dini kanker, kekambuhan, atau metastasis. Paling sering s100 digunakan dimendiagnosis melanoma atau neuroblastoma.
Penting untuk membedakan antara kapan protein ini dianalisis untuk mendeteksi patologi SSP atau penyakit lain, dan kapan digunakan untuk mendeteksi kanker. Jika orientasi mengarah secara khusus ke oncommarker, penguraian kode protein s100 juga harus memperhitungkan kemungkinan alasan lain untuk peningkatan konsentrasi zat uji dalam darah. Saat menafsirkan hasil, pastikan untuk memperhatikan metode analisis, karena batas interval referensi (indikator normal) bergantung padanya.
Kerugian utama penanda s100 adalah selektivitasnya yang rendah, karena peningkatan konsentrasi protein ini dalam darah dan CSF dapat dikaitkan dengan banyak patologi, tidak harus bersifat kanker. Oleh karena itu, protein s100 tidak dapat diberikan nilai diagnostik yang menentukan. Namun demikian, protein ini telah membuktikan dirinya sebagai penanda kanker pendamping.
Tingkat kehadiran dalam serum darah
Biasanya, protein s100 harus ada dalam serum dalam jumlah kurang dari 0,105 g/l. Nilai ini sesuai dengan batas atas konsentrasi pada orang yang sehat. Melebihi level yang diizinkan (DL) s100 dapat menunjukkan:
- CP;
- cedera otak;
- perkembangan melanoma maligna (atau kekambuhannya);
- kehamilan;
- neuroblastoma;
- dermatomiositis;
- menutup luka bakar yang luas.
Tingkat protein juga dapat meningkat dengan stres atau paparan yang berkepanjangantubuh di zona ultraviolet. Konsentrasi dalam darah ditentukan oleh analisis yang tepat.
Deteksi dalam tubuh
Ada beberapa cara untuk mendeteksi keberadaan s100 dalam serum, antara lain:
- imunoradiometrik assay (IRMA);
- spektroskopi massa;
- western blot;
- ELISA (enzyme immunoassay);
- electrochemiluminescence;
- PCR kuantitatif.
Semua metode analisis ini sangat sensitif dan memungkinkan penentuan kandungan kuantitatif s100 dengan sangat akurat. Karena protein ini memiliki waktu paruh yang pendek (30 menit), konsentrasi serum yang tinggi hanya dimungkinkan dengan suplai konstan dari jaringan yang sakit.
Dalam diagnostik klinis, immunoassay electrochemiluminescent otomatis untuk protein s100 paling sering digunakan. Studi ini menggabungkan penggunaan antibodi terhadap protein yang dapat dideteksi dengan penandaan cahaya. Perangkat menentukan konsentrasi s100 dengan intensitas radiasi chemiluminescent.
Antibodi terhadap protein s100
Dalam pengobatan, antibodi terhadap protein s100 memiliki 2 area aplikasi praktis:
- diagnostik - digunakan dalam metode imunologi untuk mendeteksi konsentrasi protein ini dalam serum atau CSF (dalam hal ini, s100 adalah antigen);
- terapeutik - pengenalan antibodi ke dalam tubuh digunakan dalam pengobatan penyakit tertentu.
Antibodi mengerahkan efeknya melalui modulasiefek pada protein s100. Obat terkenal atas dasar ini adalah Tenoten. Antibodi terhadap s100 memiliki efek menguntungkan pada sistem saraf, meningkatkan transmisi impuls. Selain itu, obat tersebut mampu menghentikan manifestasi simtomatik gangguan fungsi otonom pada sistem pencernaan.
