Artyku³ przegl¹dowy Review
W gruczole mlekowym wystêpuje szereg bia³ek o zró¿nicowanej funkcji. Wród nich wyró¿niæ mo¿-na grupê bia³ek buduj¹cych otoczki kuleczek t³uszczo-wych, których zadaniem jest stabilizacja kropli lipi-dowych w mleku. G³ówny sk³adnik tej frakcji bia³ek stanowi butyrofilina kwana glikoproteina bêd¹ca bia³kiem transb³onowym. Butyrofilina sk³ada siê z trzech funkcyjnie odmiennych domen. Ekspresja genu koduj¹cego butyrofilinê ma miejsce jedynie w komórkach wydzielniczych gruczo³u mlekowego w czasie laktacji. Funkcja butyrofiliny nie zosta³a, jak dot¹d, ostatecznie okrelona, prawdopodobnie bia³ko to odgrywa kluczow¹ rolê w procesie sekrecji t³usz-czu do mleka. Mo¿e mieæ tak¿e znaczenie w innych procesach komórkowych.
Sekrecja t³uszczu do mleka
i struktura otoczek kuleczek t³uszczowych T³uszcz jako sk³adnik mleka, ze wzglêdu na swoje w³aciwoci, ma niezwykle istotne znaczenie dla nowo narodzonych ssaków, dla których mleko jest jedynym pokarmem w pierwszym okresie ¿ycia. Jest to sk³ad-nik dostarczaj¹cy noworodkom du¿e iloci energii, wydatkowanej na szybki wzrost i przyrost tkanki t³usz-czowej. Mleko sta³o siê równie¿ istotnym sk³adnikiem diety cz³owieka zarówno we wczesnym, jak i w
pó-niejszym okresie ¿ycia, a jego wartoæ od¿ywcza do-ceniana by³a ju¿ w staro¿ytnoci.
G³ówne lipidy mleka stanowi¹ triacyloglicerole (7, 16), powstaj¹ce w specjalnie do tego celu wydzielo-nych obszarach szorstkiej siateczki plazmatycznej (RER) komórek epitelialnych gruczo³u mlekowego. W postaci kropli s¹ one gromadzone wewn¹trz b³ony otaczaj¹cej RER, a nastêpnie, otoczone zewnêtrzn¹ b³on¹ tej siateczki, uwalniane s¹ do cytoplazmy ko-mórki (7, 16, 17).
Uwalnianie kropelek lipidowych z reticulum jest pierwszym etapem procesu sekrecji t³uszczu do mle-ka, jednak poszczególne mechanizmy kontroluj¹ce ten proces nie s¹ jeszcze do koñca poznane. W wyniku procesu zwanego p¹czkowaniem, bêd¹cego ostatnim etapem sekrecji t³uszczu, z komórki epitelialnej gru-czo³u mlekowego wydzielona zostaje kropla lipido-wa. Jak wykazano w najnowszych badaniach, rdzeñ lipidowy nie jest ujednolicon¹ struktur¹, lecz po³¹cze-niem wielu mniejszych pierwotnych kropli lipidowych (22). Otoczony jest on trójwarstwow¹, bogat¹ w bia³-ka i lipidy struktur¹, tworz¹c w efekcie kuleczkê t³usz-czow¹ (MFG milk fat globule) (17). Najbardziej ze-wnêtrzna czêæ otoczki ma postaæ podwójnej b³ony lipidowej i wywodzi siê ze szczytowej czêci b³ony komórkowej (7). Po zewnêtrznej jej stronie znajduje siê glikokaliks (16). Natomiast druga czêæ, bezpored-nio otaczaj¹ca rdzeñ lipidowy, jest pojedyncz¹ b³on¹ i pochodzi z zewnêtrznej otoczki RER (7, 16). W cza-sie p¹czkowania miêdzy tymi warstwami wytwarza siê przestrzeñ wielkoci 10-20 nm (16). Wype³nia j¹ sub-stancja pochodz¹ca z cytoplazmy, zorganizowana
Budowa, w³aciwoci oraz potencjalne funkcje
butyrofiliny
MAGDALENA MUSZYÑSKA*), IWONA SZATKOWSKA,
ANDRZEJ DYBUS, MAGDALENA JÊDRZEJCZAK
Katedra Nauk o Zwierzêtach Prze¿uwaj¹cych Zak³adu Cytogenetyki Molekularnej Wydzia³u Biotechnologii i Hodowli Zwierz¹t AR, ul. Doktora Judyma 10, 71-460 Szczecin
Muszyñska M., Szatkowska I., Dybus A., Jêdrzejczak M.
Structure, properties and potential function of butyrophilin
Summary
The article reviews the main milk fat globule membrane (MFGM) protein, butyrophilin. Butyrophilin is an acidic, transmembrane glycoprotein which reveals the general receptor structure. Its unique location within the cell, the domain structure of the protein and site-specific expression occurring only during lactation indicate that butyrophilin protein is of great importance in milk lipid secretion process.
Keywords: butyrophilin, milk fat secretion
*) Autor jest stypendyst¹ w ramach projektu Budowa potencja³u naukowe-go regionu w obszarach kluczowych dla jenaukowe-go rozwoju stypendia dla doktoran-tów Akademii Rolniczej w Szczecinie przygotowuj¹cych prace z zakresu rolnic-twa, rybo³ówsrolnic-twa, przemys³u rolno-spo¿ywczego, gospodarki odpadami finan-sowanego z Europejskiego Funduszu Spo³ecznego i bud¿etu pañstwa w ramach Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego.
w postaci charakterystycznego ko¿uszka, widocz-nego w mikroskopie elektronowym jako bezpostacio-wa, niewyrana struktura (5, 7, 16). Otoczka zorgani-zowana w taki sposób umo¿liwia sekrecjê kropli lipi-dowych z wnêtrza komórki, a nastêpnie ich stabiliza-cjê w wydzielonym mleku (11). Bia³ka wchodz¹ce w sk³ad otoczki kuleczki t³uszczowej pe³ni¹ kilka do-datkowych funkcji o ogromnym znaczeniu dla aktyw-noci komórek organizmu oraz promowania ich wzro-stu. Mog¹ mieæ równie¿ znaczenie w komórkowych mechanizmach obronnych (21). Od tych bia³ek zale¿y niejednokrotnie jakoæ produktów wytwarzanych z mleka (31). Uwa¿a siê równie¿, ¿e bia³ka te s¹ sk³ad-nikami potencjalnie poprawiaj¹cymi wartoæ od¿yw-cz¹ mleka i produktów mlecznych, dodatkowo obni-¿aj¹c ryzyko zachorowañ na pewne choroby, takie jak: nowotwory, choroba wieñcowa czy hipercholestero-lemia (24).
W sk³ad kuleczek t³uszczowych wchodzi oko³o 40 ró¿nych bia³ek o masie od 15 do 24 kDa. £¹cznie sta-nowi¹ one jedynie 1-2% wszystkich frakcji bia³kowych mleka (21). W efekcie licznych badañ, wykorzystuj¹-cych równie¿ narzêdzia bioinformatyczne (3), opisy-wane s¹ coraz to nowe komponenty bia³kowe odgry-waj¹ce rolê w tej zorganizowanej strukturze, a te ju¿ dobrze zdefiniowane, poznawane s¹ coraz dok³adniej (3). Wród wszystkich bia³ek wchodz¹cych w sk³ad otoczki kuleczki t³uszczowej, na pierwszy plan wysu-wa siê butyrofilina, charakteryzowysu-wana jako g³ówny sk³adnik otoczek kuleczek t³uszczowych mleka wielu gatunków zwierz¹t oraz cz³owieka (5, 15).
Budowa i w³aciwoci butyrofiliny
Nazwa butyrofilina wywodzi siê od greckich s³ów butyros i philos, co w t³umaczeniu oznacza maj¹cy powinowactwo do t³uszczu mleka. Nazwê tê jako pierwsi zaproponowali Franke i wsp. w 1981 r. (5) dla podkrelenia zwi¹zku bia³ka z lipidow¹ frakcj¹ mle-ka. Wczeniej butyrofilinê okrelano ró¿nymi nazwa-mi, zwi¹zanymi ze sposobem jej migracji w ¿elach poliakrylamidowych (SDSPAGE) (14). Podczas roz-dzia³u bia³ek otoczki kuleczek t³uszczowych, butyro-filina lokalizuje siê w obrêbie czwartego pr¹¿ka elek-troforetycznego (11, 14). Pomiary densytometryczne wykaza³y, ¿e butyrofilina stanowi 34-43% wszystkich bia³ek wspó³tworz¹cych b³onê kuleczek t³uszczowych mleka u krów rasy holsztyñskiej, ale jedynie oko³o 20% u krów rasy jersey (14).
Butyrofilina jest b³onow¹, kwan¹, hydrofobow¹ glikoprotein¹ o topologii I typu. N-koniec bia³ka skie-rowany jest do przestrzeni zewn¹trzplazmatycznej, a czêæ C-koñcowa znajduje siê w cytoplazmie (1). Jest bia³kiem zwi¹zanym z b³on¹ komórkow¹, opor-nym na dzia³anie nawet silnych detergentów (11, 15). Rolê w stabilizacji oddzia³ywañ butyrofiliny z b³on¹ komórkow¹ odgrywaj¹ wi¹zania disiarczkowe (16), których redukcja powoduje wra¿liwoæ na dzia³anie SDS (14).
Bydlêca butyrofilina zbudowana jest z 526 amino-kwasów, wród których wyró¿niæ mo¿na peptyd syg-na³owy d³ugoci 26 aminokwasów, odcinany w czasie obróbki potranslacyjnej (11). Masa bia³ka wraz z pep-tydem sygna³owym wynosi oko³o 60 kDa (15), nato-miast dojrza³e bia³ko, bez dodatkowych modyfikacji, ma masê rzêdu 56 kDa i wartoæ punktu izoelektrycz-nego równ¹ 4,96 (10). Spotykane s¹ równie¿ formy o mniejszej masie (1) i o innej wartoci punktu izo-elektrycznego (5). Butyrofilina ma charakter recepto-ra (27), na który sk³adaj¹ siê, poza peptydem sygna³o-wym, trzy charakterystyczne dla bia³ka regiony o zu-pe³nie ró¿nych w³aciwociach.
Tu¿ za peptydem sygna³owym, od strony N-koñca, zlokalizowany jest region zewn¹trzplazmatyczny, na który sk³adaj¹ siê dwie domeny immunoglobulinowe. Pierwsza z nich jest domen¹ typu zmiennego (IgV) (8, 28), choæ w niektórych publikacjach okrelana bywa mianem domeny typu przejciowego (IgI) (1, 14). Jej konformacjê stabilizuj¹ wi¹zania dwusiarczkowe, utworzone miêdzy cysteinami po³o¿onymi w pozycji 50 i 124 sekwencji aminokwasowej (11). Druga do-mena, typu sta³ego (IgC), stabilizowana jest wi¹zaniem dwusiarczkowym, utworzonym miêdzy cysteinami w pozycji 165 i 220 (27). W obrêbie omawianej do-meny, podczas obróbki potranslacyjnej, zachodzi pro-ces glikozylacji, przy czym jest to modyfikacja miej-scowo specyficzna i obejmuje dwie asparaginy w po-zycji 55 i 215 (14).
Ze wzglêdu na budowê domeny zewn¹trzplazma-tycznej, butyrofilinê zaliczyæ mo¿na do nadrodziny immunoglobulin (IgSF) (20), du¿ej grupy bia³ek, wród której znajduj¹ siê bia³ka adhezyjne, receptory i bia³-ka uk³adu odpornociowego (14). Jednym z bia³ek zaliczanych do IgSF jest glikoproteina otoczki mieli-nowej (MOG) (20), której N-terminalna czêæ jest w 52% identyczna z domen¹ zewn¹trzplazmatyczn¹ butyrofiliny (11, 20). Takie podobieñstwo sekwencji mo¿e mieæ znaczenie w poznaniu etiologii chorób auto-immunizacyjnych zwi¹zanych z MOG, tj. stwardnie-niem rozsianym (MS) i jego zwierzêcym odpowiedni-kiem dowiadczalnym autoimmunizacyjnym zapa-leniem mózgu i rdzenia (EAE) (25).
Kolejnym obszarem butyrofiliny jest krótki (d³ugo-ci 27 aminokwasów), zbudowany z jednej helisy, re-gion transb³onowy. Sk³ada siê on w przewadze z ami-nokwasów hydrofobowych, co w efekcie ca³emu re-gionowi nadaje hydrofobowy charakter (1). Region transb³onowy znajduje siê mniej wiêcej w po³owie pe³nej sekwencji bia³ka (14). Hydrofobowy charakter tego fragmentu bia³ka t³umaczy jego umiejscowienie w obrêbie b³ony cytoplazmatycznej.
Od strony cytoplazmy, tu¿ za regionem transb³ono-wym, a jednoczenie w C-terminalnym koñcu ³añcu-cha polipeptydowego butyrofiliny, wyró¿niæ mo¿na wysoce konserwatywn¹ domenê, znan¹ jako B30.2. Koñcowa domena (C) butyrofiliny u byd³a zbudowa-na jest z 257 aminokwasów z przewag¹ reszt
tyrozy-nowych i tryptofatyrozy-nowych. Obszar B30.2 butyrofiliny opisywanej u ró¿nych gatunków krêgowców zbudo-wany jest z oko³o 170 aminokwasów i stanowi oko³o 70% cytoplazmatycznej czêci bia³ka (14). Pozosta³e 55 aminokwasów w koñcu C jest ju¿ mniej konserwa-tywne (28 z nich wykazuje pe³n¹ homologiê u byd³a, cz³owieka, myszy i winki morskiej) (14), jednak zda-niem Seto i wsp. (23), którzy zaproponowali prze-strzenny model omawianej domeny u cz³owieka, C--terminalny fragment sekwencji nie jest zaanga¿owa-ny w powstawanie fa³dowania charakterystycznego dla domeny B30.2. Najprawdopodobniej domena ta sk³a-da siê z dwóch czêci o fa³dowaniu typu â-kartki, na które sk³ada siê 15 â-pasm (dok³adniej jest to rodzaj struktury â, znanej jako â-sandwich), co upodabnia j¹ w strukturze przestrzennej do immunoglobulin. Jed-nak w przeciwieñstwie do domen immunoglobulino-wych, wystêpuj¹cych w czêci zewn¹trzplazmatycz-nej, domena B30.2 nie jest stabilizowana mostkami disiarczkowymi. Wiadomo tak¿e, ¿e domena B30.2 ma charakter globularny (23).
B30.2 jest jedyn¹ obecnie znan¹ sekwencj¹, wystê-puj¹c¹ w bia³kach o tak ró¿nej lokalizacji w komórce (bia³ka transb³onowe, cytoplazmatyczne, wydzielni-cze) (8) i tak zró¿nicowanej funkcji (wystêpuje w bia³-kach pe³ni¹cych rolê czynników cytoplazmatycznych i j¹drowych, receptorach b³onowych, wydzielanych toksynach). Mimo to, homologia w obrêbie domeny jest wysoka (14), tak¿e pomiêdzy taksonami znajdu-j¹cymi siê na ró¿nym szczeblu ewolucji (od ryb do wy¿szych ssaków) (8). Konserwatyzm domeny wska-zuje, ¿e najprawdopodobniej pe³ni ona w komórce nie-znan¹ dot¹d, uniwersaln¹ funkcjê, chocia¿ przypusz-cza siê, ¿e mo¿e braæ udzia³ w oddzia³ywaniach po-miêdzy bia³kami (8, 11). Domena B30.2 wystêpuje w C-terminalnym odcinku przynajmniej 20 ró¿nych bia³ek, które przydzieliæ mo¿na do trzech odmiennych grup (8).
Gen koduj¹cy butyrofilinê
Strukturê genu koduj¹cego butyrofilinê poznano ju¿ u kilku gatunków ssaków. U byd³a zosta³ on zmapowa-ny w d³ugim ramieniu chromosomu 23 [23q21 q23] (2, 26), u cz³owieka natomiast w krótkim ramieniu chromosomu 6 [6p21.3 p22] (2, 27). Ponadto gen butyrofiliny zlokalizowano u myszy w chromosomie 13 (10) oraz u wini w 7 chromosomie (29).
Pochodzenie ewolucyjne genu wskazuje, ¿e naj-prawdopodobniej ewoluowa³ on z podzbioru genów, koduj¹cych nadrodzinê immunoglobulin IgSF (2) oraz domenê B30.2, konserwatywn¹ w rodzinie bia-³ek zawieraj¹cych palce cynkowe (18). Wed³ug Ver-neta i wsp. BTN pojawi³ siê w obrêbie MHC na sku-tek duplikacji genów MOG (gen, który da³ pocz¹sku-tek domenie immunoglobulinowej butyrofiliny) i rfp (przo-dek domeny B30.2) (18).
Gen butyrofiliny charakteryzuje podobna organiza-cja u wszystkich opisanych dot¹d gatunków ssaków;
u byd³a sk³ada siê on z siedmiu eksonów, przedzielo-nych szecioma intronami (4), podobnie jest u myszy i cz³owieka. Wzglêdna d³ugoæ intronów i eksonów genu byd³a i myszy jest porównywalna lub identyczna (18). Poszczególne eksony wykazuj¹ u obu gatunków 68-87% podobieñstwo, ale ju¿ sekwencje niekoduj¹-ce s¹ mniej homologiczne (4). Najbardziej konserwa-tywny okazuje siê ekson 7, koduj¹cy domenê B30.2 (86,7%) (18). Organizacja poszczególnych eksonów butyrofiliny odpowiada poszczególnym funkcjonalnym domenom kodowanego bia³ka (4, 18). Gen koduj¹cy butyrofilinê prawdopodobnie nie podlega alternatyw-nemu sk³adaniu (1).
Davey i wsp. (4) wykazali, ¿e fragment genu ulega-j¹cy transkrypcji u byd³a ma d³ugoæ 6,3 kb i otoczony jest sekwencjami UTR d³ugoci 1,7 kb od strony 5 (5-UTR) i 2,1 kb od strony 3 (3-UTR). Równie¿ u myszy mRNA Btn posiada regiony 5-UTR i 3-UTR (18). W obrêbie tych regionów zidentyfikowano sek-wencje SINE, u byd³a oznaczane jako bovtA (4), które nale¿¹ do najczêciej wystêpuj¹cych elementów SINE u tego gatunku. Sekwencje SINE wystêpuj¹ tak¿e u myszy w obrêbie UTR (18).
Promotor genu butyrofiliny nie posiada typowych sekwencji regulatorowych, wystêpuj¹cych w promo-torach innych genów. Brak sekwencji TATA czy Inr powoduje, ¿e okrelany jest on mianem TATAless promoter (4). Komputerowa analiza sekwencji pro-motorowej u byd³a wykaza³a szereg potencjalnych miejsc wi¹¿¹cych czynniki transkrypcyjne, m.in. dla AP-1, NF1 i ets oraz sekwencje konsensusowe dla wi¹zania receptorów: c/EBP, estrogenów, progestero-nu i glikokortykoidów (4). Ekspresja butyrofiliny, ogra-niczona do gruczo³u mlekowego, jest dodatkowo ci-le regulowana na poziomie transkrypcyjnym przez hormony laktogenne (1).
W genie butyrofiliny u byd³a scharakteryzowano liczne miejsca polimorficzne w czêciach intronowych oraz eksonowych (4, 9, 14, 26, 32). Podejmowane s¹ próby ustalenia ich potencjalnego wp³ywu na takie cechy u¿ytkowoci mlecznej, jak sk³ad chemiczny mleka, zawartoæ t³uszczu (13) oraz liczba komórek somatycznych w mleku (12, 13, 32).
Potencjalne funkcje butyrofiliny
Fizjologiczna rola butyrofiliny nie jest w pe³ni wy-janiona. Ze wzglêdu na ograniczenie ekspresji buty-rofiliny jedynie do szczytowej czêci komórek epite-lialnych gruczo³u mlekowego w czasie laktacji oraz stwierdzenie jej obecnoci w strukturze kuleczek t³usz-czowych (5, 15) wydaje siê, ¿e jest ona niezbêdna w procesie sekrecji t³uszczu do mleka. Franke i wsp. (5), a nastêpnie Mather i Jack (15) podejmowali próby wyjanienia roli butyrofiliny w procesie formowania siê MFGM.
Jedn¹ z mo¿liwoci uczestnictwa butyrofiliny w pro-cesie sekrecji t³uszczu do mleka jest jej oddzia³ywanie z innymi bia³kami. Butyrofilina usytuowana w
obrê-bie plazmolemmy komórek epitelialnych wi¹¿e siê z oksydaz¹ ksantynow¹ (XO) (10), tworz¹c kompleks zgromadzony w szczytowej czêci komórki. Do tak powsta³ego kompleksu asocjuje adipofilina (ADRP), wystêpuj¹ca w b³onie otaczaj¹cej wydzielnicze krop-le lipidowe wewn¹trz komórki. To powoduje uwypuk-lenie b³ony komórkowej i ostatecznie wydzieuwypuk-lenie dojrza³ej kropli lipidowej z komórki, z jednoczesnym otaczaniem jej przez b³onê komórkow¹ (16, 17).
W celu zbadania, na ile istotna jest obecnoæ buty-rofiliny w procesie sekrecji t³uszczu do mleka, Ogg i wsp. (19) stworzyli linie myszy z dysfunkcj¹ genu butyrofiliny (Btn-/-), u których butyrofilina w gruczo-le mgruczo-lekowym podczas laktacji okaza³a siê niezbêdna w kontrolowanej sekrecji kropelek t³uszczowych. Wprawdzie krople lipidowe tworzy³y siê w cytoplaz-mie, jednak ich rednica by³a znacznie wiêksza ni¿ w mleku osobników z czynn¹ kopi¹ Btn. Dodatkowo nagromadzenie du¿ych kropli zaburza³o sekrecjê in-nych sk³adników do mleka i zmniejsza³o jego objê-toæ. Na podstawie powy¿szych obserwacji Ogg i wsp. (19) postawili dwie hipotezy, próbuj¹ce wyjaniæ udzia³ butyrofiliny w regulowanej sekrecji t³uszczu do mle-ka. Pierwsza z nich zak³ada, ¿e butyrofilina jako bia³-ko strukturalne pe³ni rolê swoistego rusztowania, wi¹-¿¹cego oksydazê ksantynow¹ (XO) i, byæ mo¿e, tak¿e inne bia³ka do dwuwarstwowej b³ony lipidowej, ota-czaj¹cej z zewn¹trz MFGM. Druga zwraca uwagê na receptorow¹ strukturê butyrofiliny. Oksydaza ksanty-nowa w tym przypadku s³u¿yæ mog³aby jako cz¹stecz-ka sygna³owa, prowadz¹ca do wytworzenia reaktyw-nych form tlenu. Przez integracjê z XO, butyrofilina jako receptor sygna³owy mog³aby regulowaæ pored-nio lub bezporedpored-nio funkcje aparatu sekrecyjnego (19).
Interesuj¹ce wyniki badañ struktury MFGM techni-k¹ freeze-fracture i metodami immunohistochemicz-nymi przedstawili tak¿e Robenek i wsp. (22). Efekty wspomnianych analiz nie da³y podstaw do poparcia dotychczasowych przypuszczeñ uczestnictwa w me-chanizmie sekrecji t³uszczu do mleka butyrofiliny, oksydazy ksantynowej i adipofiliny. Ustalono bowiem, ¿e butyrofilina rozmieszczona jest w strukturze MFGM inaczej ni¿ dot¹d s¹dzono. Bia³ko to zlokalizowano w sieci krawêdzi dwuwarstwowej b³ony lipidowej oraz jako kontynuacjê uk³adu tej sieci w g³êbiej po³o¿onej, jednowarstwowej b³onie MFGM, podczas gdy XO i ADRP rozmieszczone by³y w strukturze MFGM w zupe³nie inny sposób. St¹d te¿ sugestia, ¿e sekrecja kuleczek t³uszczowych do mleka kontrolowana jest nie przez wi¹zanie siê kompleksów butyrofiliny i XO do adipofiliny, ale przez oddzia³ywania miêdzy butyrofi-lin¹ z b³ony komórkowej a butyrofibutyrofi-lin¹ znajduj¹c¹ siê w pojedynczej b³onie fosfolipidowej, otaczaj¹cej bez-porednio krople lipidowe (22). Idealne dopasowanie rozmieszczenia bia³ka w obu warstwach oraz wi¹za-nie butyrofilinabutyrofilina zapewniaæ ma otaczawi¹za-nie b³ony komórkowej wokó³ kropli lipidowych i ich
osta-teczne p¹czkowanie z komórki. Na korzyæ tego twier-dzenia przemawia tak¿e zdolnoæ cz¹steczek butyro-filiny do tworzenia agregatów.
Interesuj¹cych informacji dostarczy³a tak¿e kompu-terowa analiza porównawcza sekwencji aminokwaso-wych butyrofiliny (25). Z powodu wysokiej homolo-gii jej N-terminalnych obszarów i MOG wysuniêto hipotezê, sugeruj¹c¹ zwi¹zek butyrofiliny z rozwojem stwardnienia rozsianego. MOG jest autoantygenem, zwi¹zanym z rozwojem MS (25). Etiologia tej wielo-czynnikowej choroby nie jest do koñca poznana, nie-mniej jednak przypuszcza siê, ¿e czynniki rodowi-skowe, m.in. dieta, mog¹ zaburzaæ tolerancjê uk³adu odpornociowego wzglêdem otoczki mielinowej u osobników genetycznie podatnych (21). Stefferl i wsp. udowodnili, ¿e butyrofilina ma zdolnoæ uczu-lania limfocytów T i stymulacji odpowiedzi swoistej wzglêdem MOG (6, 25). Butyrofilina mo¿e induko-waæ reakcjê zapaln¹ w centralnym uk³adzie nerwowym i, pod pewnymi warunkami, wywo³ywaæ tak¿e supre-sjê tej odpowiedzi (25) w wyniku reakcji krzy¿owej, okrelanej równie¿ jako molekularna mimikra (6, 25). Z kolei Vojdani i wsp. (30) wykryli w surowicy dzieci chorych na autyzm przeciwcia³a skierowane przeciw ró¿nym antygenom zwi¹zanych z uk³adem nerwowym. Przeciwcia³a te zdolne by³y tak¿e do wi¹zania siê z cz¹steczkami wykazuj¹cymi wysok¹ homologiê z an-tygenami, m.in. z butyrofilin¹. Dlatego te¿ wspomniany zespó³ naukowców zwraca uwagê na te cz¹steczki w patogenezie zachowania autystycznego (30).
Podsumowanie
Z analizy pimiennictwa wynika, ¿e butyrofilina ma niezwykle istotne znaczenie w procesie sekrecji t³usz-czu do mleka. Nadal do poznania pozostaje jednak wiele szczegó³ów dotycz¹cych budowy bia³ka oraz mechanizmów molekularnych warunkuj¹cych jego interakcjê z innymi elementami odpowiadaj¹cymi za sekrecjê t³uszczu do mleka. Z³o¿onoæ struktury buty-rofiliny wskazuje tak¿e na inne, dodatkowe funkcje oraz efekty dzia³ania tego bia³ka, zarówno pozytywne (butyrofilina jako cenny sk³adnik od¿ywczy), jak i ne-gatywne (przypuszczalny udzia³ w patogenezie szere-gu chorób). Wszystko to pozwala uznaæ butyrofilinê za niezwykle interesuj¹cy obiekt badañ.
Pimiennictwo
1.Banghart L. R., Chamberlain C. W., Verlade J., Korobko I. V., Ogg S. L., Jack L. J. W., Vakharie V. N., Mather I. H.: Butyrophilin is expressed in mammary epithelial cells from a single sized messenger RNA as a type I membrane glycoprotein. J. Biol. Chem. 1998, 273, 4171-4179.
2.Brunner R. M., Guerin G., Goldammer T., Seyfert H.-M., Schwerin M.: The bovine butyrophilin encoding gene (BTN) maps to chromosome 23. Mamm. Genome 1996, 7, 635-636.
3.Cavaletto M., Giuffrida M. G., Conti A.: The proteomic approach to analysis of human milk fat globule membrane. Clin. Chim. Acta 2004, 347, 41-48. 4.Davey H. W., Ogg S. L., Husaini Y., Snell R. G., Korobko I. V., Mather I. H.,
Wilkins R. J.: Structure and sequence of the bovine butyrophilin gene. Gene 1997, 199, 57-62.
5.Franke W. W., Heid H. W., Grund C., Winter S., Freundenstein C., Schmid E., Jarasch E. D., Keenan T. W.: Antibodies to the major insoluble milk fat
globule membrane associated protein: specific location in apical regions of lactating epithelial cells. J. Cell Biol. 1981, 89, 485-494.
6.Guggenmos J., Schubert A. S., Ogg S., Andersson M., Olsson T., Mather I. H., Linington C.: Antibody cross reactivity between myelin oligodendrocyte glycoprotein and the milk protein butyrophilin in multiple sclerosis. J. Im-munol. 2004, 172, 661-668.
7.Heid H. W., Keenan T. W.: Intracellular origin and secretion of milk fat glo-bules. Eur. J. Cell Biol. 2005, 84, 245-258.
8.Henry J., Ribouchon M.-T., Offer C., Pontarotti P.: B30.2-like proteins: a growing family. Biochem. Bioph. Res. Co. 1997, 235, 162-165. 9.Husaini Y., Wilkins R. J., Davey H. W.: Identification of five point mutations,
including an AluI RFLP, in the bovine butyrophilin gene. Anim. Genet. 1999, 30, 382-405.
10.Ishii T., Aoki N., Noda A., Adachi T., Nakamura R., Matsuda T.: Carboxy-terminal cytoplasmic domain of mouse butyrophilin specially associates with a 150 kDa protein of mammary epithelial cells and milk fat globule membra-ne proteins. BBA 1995, 1245, 285-292.
11.Jack L. J. W., Mather I. H.: Cloning and analysis of cDNA encoding bovine butyrophilin, an apical glycoprotein expressed in mammary tissue and secre-ted in association with the milk fat globule membrane during lactation. J. Biol. Chem. 1990, 265, 14481-14486.
12.Komisarek J., Antkowiak I, Rytlewski J., Dorynek Z., Wakowicz K.: Effect of polymorphism in gene BTN1A1 on somatic cell count in milk of Jersey cows. Pol. J. Food Nutr. Sci. 2006, 15, 101-105.
13.Komisarek J., Dorynek Z.: Analiza polimorfizmu w genach BTN, GHR i CYP 19 u byd³a. Zesz. Nauk. Przeg. Hod. 2002, 62, 295-302.
14.Mather I. H.: A review and proposed nomenclature for major proteins of the milkfat globule membrane. J. Dairy Sci. 2000, 83, 203-247.
15.Mather I. H., Jack. L. J. W.: A review of the molecular and cellular biology of butyrophilin, the major protein of bovine milk fat globule membrane. J. Dairy Sci. 1993, 76, 3832-3850.
16.Mather I. H., Keenan T. W.: Origin and secretion of milk lipids. J. Mammary Gland Biol. 1998, 3, 259-273.
17.Murphy D. J., Vance J.: Mechanism of lipid body formation. Trends Bio-chem. Sci. 1999, 24, 109-115.
18.Ogg L. S., Komaragiri M. V. S., Mather I. H.: Structural organization and mammary specific expression of the butyrophilin gene. Mamm. Genome 1996, 7, 900-905.
19.Ogg L. S., Weldon A. K., Dobbie L., Smith A. J., Mather I. H.: Expression of butyrophilin (Btn1a1) in lactating mammary gland is essential for the regulated secretion of milklipid droplets. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 10084-10089.
20.Pham-Dinh D., Mattei M.-G., Nussbaum J.-L., Roussel G., Pontarotti P., Roeckel N., Mather I. H., Artzt K., Lindahl K. F., Dautigny A.: Myelin/oligo-dendrocyte glycoprotein is a member of a subset of immunoglobulin super-family encoded within the major histocompatibility complex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993, 90, 7990-7994.
21.Riccio P.: The proteins of the milk fat globule membrane in the balance. Trends Food Sci. Tech. 2004, 15, 458-461.
22.Robenek H., Hofnagel O., Buers I., Lorkowski S., Schnoor M., Robenek M. J., Heid H., Troyer D., Severs N. J.: Butyrophilin controls milk fat globule secretion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 10385-10390.
23.Seto M. H., Hsiao-Lai L., Zajchowski D. A., Whitlow M.: Protein fold analy-sis of the B30.2-like domain. Proteins 1999, 35, 235-249.
24.Spitsberg V. L.: Bovine milk fat globule membrane as a potential nutraceuti-cal. J. Dairy Sci. 2006, 88, 2289-2294.
25.Stefferl A., Schubart A., Storch M., Annini A., Mather I. H., Lassmann H., Linington C.: Butyrophilin, a milk protein, modulates the encephalitogenic T cell response to mielin oligodendrocyte glicoprotein in experimental auto-immune encephalomyelitis. J. Immunol. 2000, 165, 2859-2865.
26.Taylor C., Everest M., Smith C.: Restriction fragment length polymorphism in amplification products of the bovine butyrophilin gene: assignment of bovine butyrophilin to bovine chromosome 23. Anim. Genet. 1996, 27, 183--185.
27.Taylor M. R., Peterson J. A., Ceriani R. L., Conto J. R.: Cloning and sequen-ce analysis of human butyrophilin reveals a potential resequen-ceptor function. BBA 1996, 1306, 1-4.
28.Tazi-Ahnini R., Henry J., Offer C., Bouissou-Bouchouata C., Mather I. H., Pontarotti P.: Localization and structure of new members of the butyrophilin gene family in the juxta telomeric region of the major histocompatibility complex. Immunogenetics 1997, 47, 55-63.
29.Velten F., Rogel-Gaillard C., Renard C., Pantarotti P., Tazi-Ahnini R., Vaiman M., Charadon P.: A first map of the porcine major histocompati-bility complex classI region. Tissue Antigens 1998, 51, 183-194.
30.Vojdani A., Campbell A. W., Anyanwu E., Kashanian A., Bock K., Vojdani E. J.: Antibodies to neuron-specific antigens in children with autism: possible cross-reaction with encephalitogenic proteins from milk, Chlamydia pneumoniae and Streptococcus group A. J. Neuroimmunol. 2002, 129, 168-177. 31.Ye A., Singh H., Taylor M. W., Anema S.: Characterization of protein
compo-nents of natural and heat treated milk fat globule membrane. Int. Dairy J. 2002, 12, 393-402.
32.Zegeye A., Ashwell M., Ogg S., Rexroad C., Mather I. H.: RFLP markers in the bovine butyrophilin gene. Anim. Genet. 1999, 30, 382-405.
Adres autora: mgr in¿. Magdalena Muszyñska, ul. Doktora Judyma 10, 71-460 Szczecin; e-mail: magdalena.muszynska@biot.ar.szczecin.pl
