IFN-α和IFN-β有许多相似之处,如:(1)两种IFN基因来自同一个祖先基因(common ancester gene);(2)由相同的细胞在相同的刺激物诱导下产生;(3)结合相同的受体,并发挥相似的生物学效应。
1.IFN-α/β的产生 IFN-α/β以往称为Ⅰ型IFN,主要由白细胞、成纤维细胞等在细菌、DNA或RNA病毒、多聚肌苷酸多聚胞苷酸(Poly I-C)、多核苷酸等刺激物诱导下产生。IFN-α/β在pH2或pH11以及热(56℃)条件下仍稳定,而IFN-γ则很易丧失活性。
2.IFN-α/β的分子结构和基因 IFN-α和IFN-β基因均位于人9号染色体和小鼠4号染色体,并连锁在一起。IFN-α基因至少有20个,成串排列在一个区域,无内含子,同一种属IFN-α不同基因产物其氨基酸同原性≥80%。人和小鼠IFN-β基因只有一个,无内含子,与IFN-α基因连锁在一起。IFN-β与IFN-α氨基酸组成有26~30%同源性。IFN-α由2个亚族(subfamily)组成,分别称为IFN-α1和IFN-α2,其中IFN-α1至少由20个有功能的基因组成,彼此间有90%左右的同源性;IFN-α2亚族有5~6个基因成员,目前只发现1个有功能的基因,其余是假基因。
IFN-α分子不同亚型由166/165个的氨基酸组成,无糖基,分子量约19kDa左右,不同种属之间同源性70%左右。IFN-α分子含有4个Cys1-99,Cys29-139之间形成两个分子内二硫键。IFN-α的生物学作用有一定的种属特异性。
人IFN-β分子含166个氨基酸,有糖基,分子量为23kDa,含有3个半胱氨酸,分别在17、31和141位氨基酸。31与141位半胱氨酸之间形成的分子内二硫键对于IFN-β生物学活性非常很重,141Cys被Tyr替代后则完全丧失抗病毒作用,而Cys17被Ser替代后不仅不影响生物学活性,反而是使IFN-β分子稳定性更好。糖基对生物学活性无影响。小鼠IFN-β分子只有一个Cys17,分子内无二硫键。IFN-β的生物学作用有较强的种属特异性。
3.IFN-α/β体受 一般认为,IFN-α和IFN-β结合相同的受体,IFT-α/βR基因定位于21号染色体,受体的亲和力Kd在10-9~10-10M之间,受体胞膜外结构属细胞因子受体中干扰素受体家族。IFN-α/β受体分布相当广泛,包括单核细胞、巨噬细胞、多形核白细胞、B细胞、T细胞、血小板、上皮细胞、内皮细胞和肿瘤细胞等。
4.IFN-α/β的生物学作用
(1)抗病毒作用:IFN-α/β具有广谱的抗病毒作用,其作用机理是:①通过抑制某些病毒的吸附(如VSV)、脱衣壳和最初的病毒核酸转录(如SV-40、HSV-1、流感病毒和VSV)、病毒蛋白合成(如SVS、SV-40)以及成熟病毒的释放(如逆转录病毒、HSV-1)等不同环节;②通过NK、巨噬细胞和CTL杀伤病毒感染靶细胞。
(2)抑制某些细胞的生长(cytostatic),如抑制成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞和造血细胞的增殖,其机理可能通过使细胞停留在Go/G1期,降低DNA合成,下调c-myc、c-fos等细胞原癌基因转录水平,下调某些生长因子受体表达,如EGf R、胰岛素-I R和M-CSFR等。
(3)免疫调节作用:促进大多数细胞MHCⅠ类抗原的表达,活化NK细胞和CTL。
(4)抑制和杀伤肿瘤细胞:IFN-α/β杀伤肿瘤细胞主要是通过促进机体免疫功能,提高巨噬细胞、NK和CTL的杀伤水平。
不同的INF-α亚型的诱生、抗病毒和免疫调节活性可有所不同,例如①同一病毒在不同细胞中诱生IFN-α亚型种类有很大差别,如仙台病毒在人白细胞中以诱生IFN-α1为主,其次为IFN-α2,少量IFN-α14;而在类淋巴母细胞中却以诱生IFN-α2为主,IFN-α1为次,无IFN-α14;在单核细胞中则主要诱导IFN-α8。②INF-α的不同亚型对于不同靶细胞表现出不同的抗病毒活性,如Hu IFN-α1在MDBK细胞上的抗病毒活性比Wish细胞高20~30倍,而HuIFN-α2a在这两种细胞中抗病毒活性无明显差别。③不同IFN-α亚型对不同病毒的抗病毒作用有很大差异,如HuIFN-α1抑制肾综合征出血热病毒的繁殖能力比IFN-α2a高15倍。④不同IFN-α亚型对MHC抗原表达、NK活性以及细胞因子产生的调节作用也有较大的差异,如Hu IFN-α1可促进单核细胞MHCⅡ类抗原的表达,而Hu IFN-α2则无这种诱导作用。