结构生物化学/CCN 蛋白
CCN 家族由六种分泌的细胞外基质相关蛋白组成（CCN1-CCN6）。CCN 家族的命名源于前三个被发现的 CCN 蛋白的首字母缩写：Cyr61（富含半胱氨酸蛋白 61）、CTGF（结缔组织生长因子）和 NOV（肾母细胞瘤过表达基因）。CCN 家族作为 ECM 成分的关键调节因子和信号分子，参与各种重要的生物学功能，包括粘附和细胞外基质重塑、骨骼发育和软骨形成、血管生成和伤口修复以及细胞增殖的调节。
从结构方面来看，CCN 蛋白包含一个 N 末端的信号肽，四个类似的功能域，相同的组织方式，共同的内含子/外显子模式，以及类似的初级结构（40-60% 的相似性）。所有六种 CCN 蛋白都有五个外显子，其中第一个外显子对应于信号序列，其余部分对应于离散的蛋白质模块。CCN 家族成员具有四个功能域：1）胰岛素样生长因子结合蛋白样模块（IGFBP），2）冯·维勒布兰德因子 C 型重复模块（VWC），3）血小板反应蛋白 1 型重复模块，以及 4）含半胱氨酸结的模块（CCN5 除外）。每个结构域都由连接区隔开，连接区易受蛋白水解作用。蛋白水解作用通过切割连接区来调节 CCN 蛋白的活性，从而产生截短的分子和单个模块。这六个成员还包含 38 个保守的半胱氨酸残基，这些残基在整个家族中长度和组成各不相同。这些残基位于 VWC 结构域之后，充当蛋白质前半部分和后半部分之间的铰链。
IGFBP：IGFBP 家族由 IGFBP 组成，这些 IGFBP 对胰岛素样生长因子具有高亲和力并与之结合。这使得它们能够控制 IGF 的运输、定位和代谢分解。IGFBP 结构域通常是多结构域蛋白，具有独特的富含半胱氨酸的 N 末端和 C 末端结构域，通过可变的连接区连接。N 末端结构域呈球状结构，具有 12 个保守的半胱氨酸残基，而 C 末端结构域具有 6 个保守的半胱氨酸残基。N 末端和 C 末端结构域协同工作，以高亲和力结合并包含 IGF 分子。
CCN 家族的 IGFBP 结构域与传统 IGFBP 的 N 末端结构域具有高度的序列相似性，但缺少 C 末端结构域，因此对 IGF 的结合能力很差。科学家利用 CPH 模型构建了 CCN 的 IGFBP 结构域模型。为了构建模型，他们使用了 N 末端结构域的 80 个氨基酸序列残基，该序列与 CCN 和 IGFBP 的序列同一性为 30%。该序列呈 L 形，分为两个子结构域，由一段短的螺旋连接。第一个子结构域呈半折叠状，有两个反平行 β 折叠和两个平行环。这些环通过一系列二硫键稳定，这些二硫键与 β 折叠形成一个平面。第二个子结构域是一个球状结构域，包含 IGF 结合位点，并被三个反平行 β 折叠包围，这些 β 折叠通过二硫键稳定。
VWC：冯·维勒布兰德因子 C 型重复结构域包含一个 70-100 个氨基酸序列的基序，该基序在大多数 ECM 蛋白中都是高度保守的。VWC 结构域可以在单个蛋白质中重复多次，从而增强其活性，但生长因子亲和力有所不同。这种蛋白质之间的差异被认为是一种调节方式，解释了不仅在 CCN 蛋白中，而且在其他蛋白质中也存在不同的底物特异性。该结构域的功能之一是调节骨形态发生蛋白，骨形态发生蛋白促进骨骼、软骨和器官的生长，以及调节 TFG-β 信号传导。
CCN 蛋白中的 VWC 结构域由两部分组成。上部分由 β 折叠组成，而下部分由纤维连接蛋白样物质组成，这些物质通过二硫键连接在一起。除 CCN6 外，所有 CCN 蛋白都具有 VWC 结构域的保守半胱氨酸。这导致了两种二硫键的结合模式，随后是 β 折叠，然后是另外三个二硫键。虽然半胱氨酸在 CCN 蛋白中是保守的，但它们的 VWC 结构域在静电表面方面有所不同。CCN1 和 CCN5 主要是负电荷表面，CCN4 主要是正电荷表面，其余部分是表面电荷的混合物。
大多数蛋白质中的 VWC 重复功能是调节骨形态发生蛋白（BMP）和 TGF-β 信号传导。BMP 和 TGF-β 与 CCN 蛋白密切合作。BMP 影响骨骼和软骨的生长，而当骨骼和软骨受损时，TGF-β 会促进 CCN 1、CCN 2 和 CCN 5 表达增加，而 CCN 4 表达减少。
TSP-1：该结构域由 55 个氨基酸序列残基组成。它有三个不同的结构域重复：TSR-1 重复，三个表皮生长因子样重复和七个富含天冬氨酸的重复，所有这些都位于线性结构中。TSR-1 重复在人类基因组中以及其他真核生物中很常见。它主要由小的三链反平行 β 折叠组成，这些 β 折叠以右手螺旋形状排列，主要功能是作为信号传导和粘附中的细胞附着位点，抑制血管生成（血细胞生长），各种生长因子的蛋白质结合位点和其他 ECM 蛋白，以及 TSP-1 结构域中的糖胺聚糖结合位点。与 VWC 类似，许多 TSR 都与 TGF-β 结合，但 CCN 蛋白中的 TSP-1 结构域缺少必要的 RFK 三肽序列来执行结合。然而，TSP-1 结构域与 TSR 超家族具有 60 个氨基酸序列的相似性，以及保守的半胱氨酸残基，CSxTCG 基序，结构域 N 末端的精氨酸和色氨酸残基。
与原始的 TSP 结构域不同，CCN 蛋白中的 TSP 结构域具有较少的 CWR 层，这些层形成氢键，沿着结构域的三链反平行 β 折叠。因此，它们形成的氢键更少，只有一个色氨酸和两个精氨酸残基。三个二硫键都存在于该结构域中，并将环连接在一起，围绕着 β 折叠。所有六种 CCN 蛋白都保留了正电荷结构域表面。由于 TSP-1 结构域能够与糖缀合物结合，并抑制血管生成，因此它可能解释了 CCN 蛋白对血管生成的管理以及它们与 ECM 本身的相互作用。CCN 蛋白，特别是 CCN 1 和 CCN 2，与 TGF-β 相互作用，促进它们的表达，例如在骨折或断裂期间的成骨细胞中，以及介导血管生成。它们与 TGF-β 的相互作用可能由它们的 TSP-1 结构域协调，因为原始的 TSP 结构域也与 TFG-β 相互作用。CCN 蛋白中突变和缺失的 TSP 结构域被认为与结直肠癌和胃癌以及威尔姆斯瘤的形成有关。
CT：CT 结构域包含一个由六个保守的半胱氨酸残基组成的半胱氨酸结基序。它被认为介导了许多 CCN 蛋白的功能，这些功能可以是异二聚体的，其中 CCN 2 和 CCN 3 的两个 CT 结构域在谷胱甘肽 S-转移酶下拉试验中相互作用，并参与肝素结合，肝素是 ECM 的组成部分之一。所有 CCN 蛋白 CT 结构域都包含一组正电荷残基，这些残基围绕着 β 折叠环，肝素结合位点位于其结构域的 N 末端部分。CCN 蛋白的主要功能之一是调节和重塑 ECM 以及粘附。由于 TSP 结构域被认为与肝素硫酸化蛋白聚糖结合，因此科学家认为 CT 结构域和 TSP 结构域可能协同工作，通过指导 CCN 蛋白如何控制和操纵粘附过程以及 ECM 的组成。例如，为了诱导血管平滑肌细胞的粘附，CCN 3 与整合素细胞表面受体和硫酸肝素蛋白聚糖相互作用。
CT 结构域还包含一个半胱氨酸结，该半胱氨酸结由八个残基环组成，通过两个二硫键连接，第三个键穿过结的中心。在 3D 结旁边是两个二链反平行 β 折叠。科学家认为，正是该结构域的半胱氨酸结基序使其能够像生长因子那样充当二聚化分子。在 NGF 和 TGF-β 中，是结中心的二硫键有助于指导二聚化。虽然所有 CCN 蛋白都有类似的排列，但它们在静电表面方面略有不同。科学家认为，这种电荷差异以及它们的多样序列（不包括它们保守的半胱氨酸）可能解释了 CT 结构域配体和结合伙伴的差异。
Holbourn, Kenneth, K. Ravi Archarya, Bernard Perbal. "CCN 蛋白家族：结构-功能关系。"Ce Press. 2010. 网页。