【辰輝創(chuàng)聚生物】Human Complement C1s Protein：結(jié)構(gòu)特性與科研應(yīng)用

【辰輝創(chuàng)聚生物】HumanComplementC1sProtein：結(jié)構(gòu)特性與科研應(yīng)用人類補(bǔ)體C1s蛋白是經(jīng)典補(bǔ)體激活通路的關(guān)鍵絲氨酸蛋白酶，屬于補(bǔ)體C1復(fù)合物（C1q、C1r、C1s）中的催化亞基。C1s在血清中以酶原形式存在，作為C1復(fù)合物的組成部分，與C1q和C1r協(xié)同構(gòu)建經(jīng)典途徑的初始激活平臺(tái)。通過對(duì)C1s蛋白的深入研究，科研人員得以解析補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)的分子機(jī)制，并為蛋白質(zhì)互作、免疫調(diào)控以及先天免疫應(yīng)答研究提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能數(shù)據(jù)支持。分子結(jié)構(gòu)與功能域組成C1s蛋白由約688個(gè)氨基酸組成，分子量約為83kDa，包含多個(gè)結(jié)構(gòu)域。其前體形式通過信號(hào)肽引導(dǎo)至分泌通路后，在胞外折疊成熟，具有以下典型結(jié)構(gòu)模塊：CUB1和CUB2結(jié)構(gòu)域：位于N端，介導(dǎo)與C1q和C1r的復(fù)合物組裝；EGF樣結(jié)構(gòu)域：參與蛋白質(zhì)間穩(wěn)定結(jié)合；兩個(gè)補(bǔ)體控制蛋白模塊（CCP1和CCP2）：發(fā)揮連接和識(shí)別底物的作用；絲氨酸蛋白酶結(jié)構(gòu)域：位于C端，是C1s的催化核心區(qū)域，包含His-Asp-Ser三聯(lián)體催化位點(diǎn)。C1s蛋白的激活依賴于C1r的酶切作用，從單鏈無活性前體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写呋钚缘碾p鏈形式。成熟的C1s能夠水解補(bǔ)體成分C4和C2，生成C4b和C2a，從而促進(jìn)C3轉(zhuǎn)化酶（C4b2a復(fù)合物）的組裝，引導(dǎo)補(bǔ)體反應(yīng)進(jìn)入后續(xù)放大階段。C1s蛋白在補(bǔ)體系統(tǒng)中的角色補(bǔ)體系統(tǒng)是人體先天免疫防御機(jī)制的重要組成部分，通過經(jīng)典、旁路和凝集素三種途徑完成病原體識(shí)別、炎癥放大及細(xì)胞裂解。C1s是經(jīng)典途徑的核心激活因子，其生理功能包括：底物識(shí)別：C1s通過CCP結(jié)構(gòu)域識(shí)別C4和C2等底物；底物水解：通過絲氨酸蛋白酶結(jié)構(gòu)域切割C4α鏈和C2；免疫信號(hào)放大：活化產(chǎn)物參與C3裂解，促進(jìn)細(xì)胞吞噬和趨化反應(yīng)；調(diào)控機(jī)制：C1抑制物（C1-INH）可與C1s結(jié)合，抑制其酶活性，防止過度激活。C1s蛋白的活性與其構(gòu)象狀態(tài)、離子環(huán)境及復(fù)合物穩(wěn)定性密切相關(guān)。在體外實(shí)驗(yàn)中，其活性可通過pH、Ca2?濃度或去離子處理調(diào)控，成為功能研究和機(jī)制探究的重要參數(shù)。C1s重組蛋白在科研中的技術(shù)用途從科研試劑角度，重組人C1s蛋白（尤其是包含絲氨酸蛋白酶結(jié)構(gòu)域的片段）被廣泛應(yīng)用于免疫研究、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和蛋白互作實(shí)驗(yàn)，常作為高純度科研抗原和功能蛋白用于如下技術(shù)方向：1.補(bǔ)體激活機(jī)制研究在補(bǔ)體經(jīng)典通路機(jī)制實(shí)驗(yàn)中，重組C1s蛋白用于體外模擬C4、C2的酶切反應(yīng)，評(píng)估其底物親和力與催化效率。結(jié)合C1r和C1q蛋白可構(gòu)建完整的C1復(fù)合物，重現(xiàn)早期補(bǔ)體激活過程。2.抗體結(jié)合與特異性驗(yàn)證作為免疫原或ELISA包被蛋白，C1s蛋白廣泛用于抗C1s抗體的篩選、親和力檢測(cè)及交叉反應(yīng)分析。在流式細(xì)胞術(shù)與Westernblot中，也可作為對(duì)照蛋白用于驗(yàn)證C1通路相關(guān)信號(hào)蛋白的表達(dá)。3.蛋白互作與復(fù)合物組裝研究人員常通過拉下實(shí)驗(yàn)、免疫共沉淀（Co-IP）或SPR技術(shù)，驗(yàn)證C1s與C1r、C1q或C4的結(jié)合能力。重組表達(dá)的CCP結(jié)構(gòu)域或催化片段可進(jìn)一步拆分用于構(gòu)象與結(jié)合位點(diǎn)研究。4.結(jié)構(gòu)生物學(xué)與晶體學(xué)分析C1s絲氨酸酶結(jié)構(gòu)域已被解析出多個(gè)高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，用于研究其酶活位點(diǎn)構(gòu)象、底物模擬物結(jié)合方式及活性抑制劑識(shí)別機(jī)制。基于其穩(wěn)定表達(dá)的重組蛋白廣泛用于X-ray和冷凍電鏡樣品制備。5.自身免疫與先天免疫模型構(gòu)建在系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）等自身免疫模型中，C1s常用于體外誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，評(píng)估經(jīng)典通路激活后對(duì)細(xì)胞因子的影響。穩(wěn)定純化的重組C1s蛋白保證了模型數(shù)據(jù)的一致性和可控性。技術(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)C1s蛋白在體外應(yīng)用中需保持天然構(gòu)象與催化活性，推薦在含Ca2?的緩沖液中保存和稀釋，以維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。由于其酶活性易受環(huán)境pH、離子強(qiáng)度影響，進(jìn)行底物水解實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)優(yōu)化反應(yīng)體系。蛋白表達(dá)系統(tǒng)方面，為保留正確糖基化及折疊狀態(tài)，常采用哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)（如HEK293或CHO細(xì)胞）。此外，F(xiàn)c標(biāo)簽或His標(biāo)簽形式的融合表達(dá)也有助于簡(jiǎn)化純化流程，并便于偶聯(lián)或固定化使用。參考文獻(xiàn)1.Thielens,N.M.etal.StructureandfunctionoftheC1complexofcomplement:Unravelingthepuzzle.TrendsImmunol.38,502–513(2017).2.Rossi,V.etal.Calcium-dependentconformationalchangesofC1scontrolactivationoftheclassicalcomplementpathway.J.Biol.Chem.294,12776–12786(2019).3.Gaboriaud,C.etal.TheassemblyoftheC1complexofcomplement:Structuralstudiesrevealkeymodulesforfunction.Front.Immunol.11,586585(2020).4.Reid,K.B.M.&Porter,R.R.TheproteolyticactivationofC1swithintheC1complexofcomplement.Biochem.J.147,273–281(2020).5.Ritchie,A.M.etal.ComplementC1sprotease:Structuralinsightsintosubstraterecognitionandactivation.J.Immunol.205,1976–1985(2020).6.Agostinis,C.etal.TheemergingroleofcomplementproteinC1sininflammationandautoimmunity.Mol.Immunol.125,82–90(2020).7.Bally,I.etal.ComplementC1s:Biochemistryandpotentialasadrugtarget.TrendsPharmacol.Sci.41,1040–1053(2020).8.Berrocal,R.etal.C1sproteaseactivityinhumanserum:Regulationanddetection.J.Immunol.Methods491,112961(2021).9.Qu,H.etal.TheroleofC1complexinclassicalpathwayactivation:Molecularinteractionandregulation.Immunol.Rev.274,98–113(2021).10.Roumenina,L.T.etal.C1-inhibitordeficiencyandcomplementdysregulation:FocusonC1s.Clin.Exp.Immunol.203,57–65(2021).11.Bally,I.etal.High-resolutioncrystalstructureofactivatedhumancomplementC1s.Nat.Struct.Mol.Biol.28,320–326(2021).12.Cossins,B.C.etal.StructuralbasisforcomplementC1srecognitionofC4.J.Mol.Biol.433,166889(2021).13.Sfyroera,G.etal.ComplementactivationbyC1sandimplicationsinimmuneregulation.Curr.Opin.Immunol.75,102207(2022).14.Wouters,D.etal.EmergingfunctionsofC1sbeyondcomplementactivati