CD14是1981年由Todd首先在人單核細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)的膜蛋白分子,Maliszewski于1985年又從人血漿中發(fā)現(xiàn)了與單核細(xì)胞表面CD14結(jié)構(gòu)相似的可溶性CD14 (solubleCD14,sCD14)。因發(fā)現(xiàn)它僅分布在成熟髓樣細(xì)胞表面,早期將CD14視為一種白細(xì)胞分化抗原,當(dāng)時人們并不知道CD14的具體功能,直到1990年,Wright等首先報道CD14是一種LPS受體,這也是首-次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面存在LPS受體。
人CD14基因位于第5號染色體的長臂上(5q23~q31),約含有1338個核苷酸殘基。從核苷酸的第76位到1200位,編碼一段有375個氨基酸殘基的多肽鏈,該多肽鏈的前19位信號肽被水解后,即形成成熟的CD14分子,含356個氨基酸。與CD14基因相鄰的區(qū)域含有幾種髓樣特異性生長因子和受體基因,包括細(xì)胞因子中的IL-3、1L-4、IL-5、IL-1、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、酸性成纖維細(xì)胞生長因子(aFGF)、內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(ECGF),受體基因有M-CSF受體、血小板源性生長因子受體(PDGFR)、β2-腎上腺素能受體(β2AR)以及分化抗原CD49a和CD49b。鼠CD14基因位于第18號染色體上,后者也至少編碼五種以上生長因子和受體基因。因此,根據(jù)CD14基因的定位,人們曾推測CD14可能是某種受體分子。
鼠CD14基因編碼區(qū)與人CD14具有74%的同源性。鼠CD14由351個氨基酸殘基組成,與人CD14氨基酸序列具有66%的同源性。lkeda等用小鼠CD14基因的PCR擴(kuò)增片段作探針從牛染色體基因文庫中獲得了牛CD14基因,序列分析發(fā)現(xiàn)在其起始密碼子ATG之后有一個由90 bp構(gòu)成的內(nèi)含子,比人和鼠CD14中的內(nèi)含子多了兩個核苷酸(88bp)。
牛CD14全長編碼基因?yàn)?122 bp,共編碼373個氨基酸,其中含有信號肽序列,但缺少穿膜結(jié)構(gòu)域,在其序列中有3個潛在的N-連接糖基化位點(diǎn)。牛CD14的核苷酸序列與人及小鼠CD14的同源性分別為78%和69%,所推導(dǎo)的氨基酸序列與人CD14的同源性為73.5%,與鼠CD14的同源性僅為61.4%,三者之間氨基酸序列的同源性為55%。此外,其他動物CD14基因也與人CD14基因序列有較高的同源性。
同天然免疫系統(tǒng)的其他模式識別蛋白一樣,CD14為亮-氨-酸家族成員,其胞外區(qū)含有多個富亮-氨-酸重復(fù)序列(leucine-rich repeats)(LXXLXLX)。經(jīng)序列分析比較發(fā)現(xiàn),這一特征性序列竟是來源于在進(jìn)化關(guān)系上較遠(yuǎn)的生物種類,如酵母、果蠅,提示亮-氨-酸重復(fù)結(jié)構(gòu)可能具有重要的生物學(xué)意義。現(xiàn)認(rèn)為這一結(jié)構(gòu)域通過形成雙歧β折疊與脂質(zhì)作用,是CD14識別并結(jié)合LPS的關(guān)鍵區(qū)域。
在人和小鼠CD14分子含有10個富亮-氨-酸重復(fù)序列,比牛CD14分子多4個。CD14分子還含有多個半胱-氨-酸殘基,可以形成二硫鍵,這對于穩(wěn)定其空間構(gòu)象及維持其生物活性具有重要意義。缺失突變研究表明,CD14N末端152個氨基酸序列具有完整的結(jié)合LPS和介導(dǎo)細(xì)胞激活的作用,說明CD14結(jié)合LPS和激活細(xì)胞的功能區(qū)域位于前152個氨基酸以內(nèi),其中氨基酸57~64和39~44片斷為LPS的結(jié)合域,因?yàn)閷⑦@些區(qū)域刪除可導(dǎo)致與LPS結(jié)合能力完-全喪失。氨基酸7~10,9~13和91~101可能為CD14的激活域,因?yàn)閯h除這些區(qū)域后CD14雖能結(jié)合LPS,但缺乏激活作用。此外,CD14分子含有多個N-連接糖基化位點(diǎn),屬糖蛋白。
根據(jù)CD14在體內(nèi)的存在形式,分為存在于細(xì)胞表面的膜結(jié)合型CD14(membranebound CD14,mCD14)和血漿內(nèi)的sCD14。mCD14是一種分子量為5.3萬~5.5萬的糖蛋白,主要通過糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol,GPI)錨著在細(xì)胞膜上,少數(shù)mCD14也可通過跨膜肽與細(xì)胞膜結(jié)合,其附膜形式不影響其功能活性。mCD14在細(xì)胞內(nèi)合成后,先在高爾基復(fù)合體內(nèi)糖化,其羧基端再與GPI結(jié)合,通過GPI的磷脂部分附著在細(xì)胞膜上。
sCD14存在于人和許多動物血清或血漿內(nèi),其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與mCD14 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相同,但不含GPI結(jié)構(gòu),故分子量較mCD14小,為4.8萬左右。在正常情況下,其血清含量約為2~6μg/ml。體內(nèi)CD14分子主要以sCD14形式存在,約占體內(nèi)總CD14分子的99%。
目前認(rèn)為sCD14是由mCD14直接脫落和(或)由單核/巨噬細(xì)胞直接分泌產(chǎn)生,即:①通過內(nèi)源性酶促反應(yīng)(由蛋白酶或磷脂酶催化),水解GPI,使mCD14脫落,變成sCD14。有研究顯示,單核細(xì)胞受LPS刺激后,細(xì)胞表面的mCD14明顯減少,培養(yǎng)上清液中sCD14的濃度卻明顯增加。
②由CD14基因轉(zhuǎn)錄、合成的CD14蛋白不進(jìn)行GPI化,直接被分泌入血。mCD14主要分布于成熟單核/巨噬細(xì)胞表面。流式細(xì)胞分析顯示,在外周血單核細(xì)胞中,75%~95%的細(xì)胞呈CD14強(qiáng)陽性反應(yīng),少數(shù)細(xì)胞顯CD14弱陽性。CD14弱陽性細(xì)胞可表達(dá)CD16、CD11b、CD33和MHC ClassⅡ抗原,提示這兩群單核細(xì)胞亞群間可能存在著一定的功能差異。同單核細(xì)胞相似,組織巨噬細(xì)胞表面mCD14的表達(dá)強(qiáng)度也存在一定差異,如腹腔、胸腔巨噬細(xì)胞、脾巨噬細(xì)胞、kupffer細(xì)胞、腦血管周圍巨噬細(xì)胞以及肉芽腫內(nèi)的上皮樣細(xì)胞、多核巨細(xì)胞均可表達(dá)較高水平mCD14,而肺泡巨噬細(xì)胞、小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞卻僅顯CD14弱陽性。
體外研究顯示,單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞表面mCD14的表達(dá),因培養(yǎng)條件不同可表現(xiàn)為增加、減少、或不變,提示不同部位組織巨噬細(xì)胞表達(dá)CD14的差異可能與其微環(huán)境不同有一定關(guān)系。
中性粒細(xì)胞(PMN)也能表達(dá)CD14,但其數(shù)量較單核細(xì)胞表面CD14少近10倍。雖然PMN的mCD14水平較低,但其胞內(nèi)CD14 mRNA水平仍較高,PMN受細(xì)胞因子、趨化因子刺激時,其表面mCD14表達(dá)可明顯增加。此外,非髓樣細(xì)胞(non-myeloidcells)如B細(xì)胞、乳腺細(xì)胞也能表達(dá)很弱的mCD14。