Überblick
EGF ist das Gründungsmitglied der EGF-Familie von Proteinen. Die Mitglieder dieser Proteinfamilie haben sehr ähnliche strukturelle und funktionelle Eigenschaften. Die Mitglieder der EGF-Familie haben mindestens ein gemeinsames strukturelles Motiv, die EGF-Domäne, die aus sechs konservierten Cysteinresten besteht, die drei Disulfidbindungen bilden. Die meisten werden in membranassoziierten Pro-Formen synthetisiert, bevor sie durch proteolytische Spaltung freigesetzt werden. Zu den anderen Mitgliedern der EGF-Familie gehören HB-EGF, TGF-α, Epigen, Neureguline, Amphiregulin, Betacellulin und andere.
Abbildung1. EGF-Protein
Mitglieder der EGF-Familie
Tabelle 1. Verwandte Produkte der EGF-Familie
- Epidermaler Wachstumsfaktor (EGF)
Epidermaler Wachstumsfaktor (EGF) stimuliert das Zellwachstum und die Zelldifferenzierung durch Bindung an seinen Rezeptor EGFR. Der menschliche EGF ist ein 6-kDa-Protein mit 53 Aminosäureresten und drei intramolekularen Disulfidbindungen. EGF wurde ursprünglich als ein sekretiertes Peptid beschrieben, das in den submaxillären Drüsen von Mäusen und im menschlichen Urin gefunden wurde. Seitdem wurde EGF in vielen menschlichen Geweben gefunden, darunter in der Unterkieferdrüse und der Ohrspeicheldrüse. Ursprünglich war menschlicher EGF als Urogastron bekannt.
- Heparin-bindender EGF-ähnlicher Wachstumsfaktor (HB-EGF)
Heparin-bindender EGF-ähnlicher Wachstumsfaktor (HB-EGF) ist ein Mitglied der EGF-Proteinfamilie, das beim Menschen durch das HBEGF-Gen kodiert wird. Der HB-EGF-ähnliche Wachstumsfaktor wird als membranverankertes mitogenes und chemotaktisches Glykoprotein synthetisiert. Es handelt sich um einen epidermalen Wachstumsfaktor, der von Monozyten und Makrophagen produziert wird, da er eine Affinität zu Heparin aufweist und als HB-EGF bezeichnet wird. Es hat sich gezeigt, dass er eine Rolle bei der Wundheilung, der Herzhypertrophie und der Entwicklung und Funktion des Herzens spielt.
- Transformierender Wachstumsfaktor-α (TGF-alpha)
Transformierender Wachstumsfaktor alpha (TGF-α) ist ein Protein, das beim Menschen durch das TGFA-Gen kodiert wird. Es handelt sich um ein mitogenes Polypeptid. Das Protein wird aktiviert, wenn es an Rezeptoren bindet, die eine Proteinkinaseaktivität für die zelluläre Signalübertragung aufweisen. TGF-α ist ein transformierender Wachstumsfaktor, der ein Ligand für den epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor ist, der einen Signalweg für die Zellproliferation, Differenzierung und Entwicklung aktiviert. Dieses Protein kann entweder als transmembrangebundener Ligand oder als löslicher Ligand wirken. Dieses Gen wurde mit vielen Krebsarten in Verbindung gebracht, und es kann auch an einigen Fällen von Lippen-Kiefer-Gaumenspalten beteiligt sein.
- Amphiregulin (AREG)
Amphiregulin, auch AREG genannt, ist ein Protein, das beim Menschen durch das AREG-Gen kodiert wird. Es ist ein autokriner Wachstumsfaktor sowie ein Mitogen für Astrozyten, Schwann-Zellen und Fibroblasten. Es ist mit dem epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) und dem transformierenden Wachstumsfaktor alpha (TGF-alpha) verwandt. Dieses Protein interagiert mit dem epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR), um das Wachstum normaler Epithelzellen zu fördern.
- Epiregulin (EREG)
Epiregulin besteht aus 46 Aminosäureresten. Seine Sekundärstruktur enthält etwa 30 Prozent β-Faltblatt im Strang. Einige der Reste bilden aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen Schleifen und Windungen. Der Prozentsatz des β-Faltblattes in Epiregulin hängt von der Domäne und den Sekundärstrukturen ab, die sie einnehmen. Die polymeren Moleküle von Epiregulin haben das Formelgewicht von 5280,1 g/mol mit einem Polypeptid(L), einem Polymertyp. Epiregulin kann als Ligand des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) sowie als Ligand der meisten Mitglieder der ERBB (v-erb-b2 oncogene homolog)-Familie von Tyrosinkinase-Rezeptoren fungieren.
- Epigen (EPGN)
Epigen, auch bekannt als epitheliales Mitogen, ist ein Protein, das beim Menschen durch das EPGN-Gen kodiert wird. Mitglieder dieser Familie sind Liganden für den epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor und spielen eine Rolle beim Überleben, der Proliferation und der Migration von Zellen. Dieses Protein hat Berichten zufolge eine hohe mitogene Aktivität, aber eine geringe Affinität zu seinem Rezeptor. Die Expression dieses Transkripts und Proteins wurde bei Brust-, Blasen- und Prostatakrebs festgestellt.
- Betacellulin (BTC)
Betacellulin ist ein Protein, das beim Menschen durch das BTC-Gen kodiert wird, das sich auf Chromosom 4 am Locus 4q13-q21 befindet. Es wird in erster Linie als Transmembran-Vorläufer synthetisiert, der dann durch proteolytische Vorgänge zum reifen Molekül verarbeitet wird. Dieses Protein ist ein Ligand für den EGF-Rezeptor. BTC wird in einer Vielzahl von erwachsenen Geweben und in vielen kultivierten Zellen, einschließlich glatter Muskelzellen und Epithelzellen, synthetisiert. Die Aminosäuresequenz von reifem mBTC ist zu 82,5 % identisch mit der von menschlichem BTC (hBTC), und beide weisen eine signifikante Gesamtähnlichkeit mit anderen Mitgliedern der EGF-Familie auf.
- Neureguline
Neureguline oder Neuroreguline sind eine Familie von vier strukturell verwandten Proteinen, die zur EGF-Proteinfamilie gehören. Diese Proteine haben nachweislich verschiedene Funktionen bei der Entwicklung des Nervensystems und spielen mehrere wesentliche Rollen bei der Embryogenese von Wirbeltieren, darunter die Entwicklung des Herzens, die Differenzierung von Schwann-Zellen und Oligodendrozyten, einige Aspekte der neuronalen Entwicklung sowie die Bildung neuromuskulärer Synapsen.
Zellfunktionen
Die Mitglieder der EGF-Familie sind am besten für ihre Fähigkeit bekannt, das Zellwachstum und die Zellproliferation zu stimulieren, und sind für viele Entwicklungsprozesse wichtig, einschließlich der Förderung der Mitogenese und der Differenzierung von mesenchymalen und epithelialen Zellen. EGF kann auch Blutungen stoppen und die Wundheilung von Haut und Schleimhaut beschleunigen, Entzündungen lindern, Schmerzen lindern und Geschwüren vorbeugen. Die Stabilität von EGF ist ausgezeichnet. Bei normaler Temperatur verliert er nicht so leicht an Fließfähigkeit. Es kann eine gute Koordinationswirkung mit verschiedenen Enzymen im menschlichen Körper bilden. Der ursprüngliche EGF wurde hauptsächlich im medizinischen Bereich eingesetzt, um die Reparatur und Regeneration geschädigter Epidermis zu fördern, z. B. bei Verbrennungen und Verbrühungen.
Rolle bei Krankheiten
Rekombinanter humaner epidermaler Wachstumsfaktor wird zur Behandlung diabetischer Fußgeschwüre verwendet. Er kann durch Injektion in die Wunde oder durch topische Anwendung verabreicht werden. Es gibt vorläufige Hinweise auf eine verbesserte Wundheilung. EGF wird verwendet, um synthetische Gerüste für die Herstellung von biotechnologisch hergestellten Transplantaten durch Emulsions-Elektrospinnen oder oberflächenmodifizierende Verfahren zu verändern. EGF spielt eine verstärkende Rolle bei der osteogenen Differenzierung von Zahnmarkstammzellen (DPSC), da es die Mineralisierung der extrazellulären Matrix erhöhen kann. Eine niedrige EGF-Konzentration (10 ng/ml) reicht aus, um morphologische und phänotypische Veränderungen hervorzurufen. Diese Daten deuten darauf hin, dass DPSCs in Kombination mit EGF eine wirksame stammzellbasierte Therapie für Knochengewebe-Engineering-Anwendungen in der Parodontologie und oralen Implantologie sein könnten. HB-EGF spielt nachweislich eine Rolle bei der Wundheilung, der kardialen Hypertrophie sowie der Entwicklung und Funktion des Herzens.