结构生物化学/脊椎动物和无脊椎动物蛋白水解级联的比较

虽然参与免疫级联的蛋白质在不同物种之间存在差异，但无脊椎动物和脊椎动物蛋白水解级联的总体作用基本相同。对先天免疫系统和补体系统的研究使我们能够了解无脊椎动物如何抵御微生物的存在。比较几种无脊椎动物门类系统与脊椎动物系统，可以洞察导致今天在无脊椎动物和脊椎动物中观察到的特征和机制的进化方向。

脊椎动物先天免疫应答与脊椎动物凝血的比较

鲎凝血与脊椎动物凝血

脂多糖

鲎产生一种凝胶，通过蛋白水解级联反应捕获小的外来抗原，该反应发生在细菌脂多糖（LPS）（细菌抗原外膜的一部分）与颗粒血细胞（含有非活性血淋巴）上的细胞表面蛋白因子C结合时。LPS与因子C的结合触发防御蛋白的胞吐作用。^[1]

血细胞细胞表面因子C的结合位点具有两个碱性残基穿插芳香族氨基酸的特异性三肽基序。类似地，哺乳动物先天免疫应答，哺乳动物凝血因子也在胞吐作用之前被包含在颗粒中，这些颗粒激活血小板。^[2]

此外，哺乳动物的吞噬细胞能够通过宿主蛋白质（称为模式识别受体 (PRR)）识别常见的微生物模式来区分宿主细胞和外来微生物，这些蛋白质以类似于鲎血细胞上特定 PRR 因子 C 的方式运作，通过识别入侵微生物上的某些功能或基序。例如，哺乳动物的巨噬细胞甘露糖受体与抗原微生物表面普遍存在的甘露糖残基结合。^[3] 通过比较鲎和脊椎动物哺乳动物的先天免疫系统，可以明显看出 LPS 识别蛋白在不同物种中的结构特征是保守的。

补体系统

补体系统是一个涉及蛋白酶（切割肽键的蛋白质）的级联，这些蛋白酶“补充”抗体清除生物体中病原体的能力。补体系统是免疫系统的一部分，特别是先天免疫系统。

脊椎动物补体系统（补体级联）

脊椎动物补体系统有几种丝氨酸蛋白酶（切割蛋白质中肽键的酶，在活性位点有一个氨基酸作为丝氨酸）参与平行的蛋白水解级联。系统中的蛋白酶切割特定蛋白质以释放细胞因子，细胞因子反过来又级联更多切割。参与脊椎动物补体系统的蛋白酶可以分为两个家族，补体因子 B (Bf) 和甘露糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶 (MASP)。Bf 家族包括 Bf 和 C3 蛋白酶。MASP 家族包括 MASP-1、MASP-2、MASP-3、C1r 和 C1s 蛋白酶。此外，脊椎动物补体系统还包括 C3 蛋白家族，它们不是蛋白酶。C3 蛋白具有分子内硫酯键，在蛋白水解裂解后会显露出来，并可以通过 PRR 机制与入侵微生物表面反应。总而言之，这三个家族构成了补体激活的组成部分。

无脊椎动物补体系统

参与无脊椎动物补体系统的蛋白质因门类和物种而异。然而，脊椎动物 Bf、C3 和 MASP 补体蛋白家族已被概括为它们的脊椎动物对应物，参考了它们的共同祖先起源。无脊椎动物直系同源物（在不同物种中进化自共同祖先基因的基因）可以根据门类进行分类。以下将探讨几个例子。

鲎补体系统

鲎

鲎被用作一个例子，因为它的补体系统已经在功能和生化方面得到了表征。它们具有 CrC3（C3 直系同源物）和 CrBf（Bf 直系同源物）蛋白，它们的结构和功能类似于它们的脊椎动物直系同源物。CrC3 的化学结构表明它可以通过硫酯键激活，以结合病原体进行调理作用。

原口动物

原口动物是有双边对称性和三个胚层的生物。节肢动物、线虫、软体动物是例子。原口动物有 C3 和 Bf 蛋白酶。

海鞘

海鞘补体系统包括 Bf、MASP、葡萄糖结合凝集素、GBL、纤连蛋白以及整合素 α 和 β 链等成分。这些成分在其肝胰脏中合成。与 GBL 相关的 MASP 可以蛋白水解激活海鞘 C3，但这种激活效率很低，表明海鞘 MASP 不是主要的 C3 激活酶，这与脊椎动物补体系统有明显区别。