從IL-6的cDNA序列中得知,IL-6蛋白有184個(gè)氨基酸殘基,不同的實(shí)驗(yàn)室報(bào)道IL-6的相對(duì)分子質(zhì)量不同,在19000~30000之間。小鼠IL-6缺乏糖化反應(yīng),人類IL-6相對(duì)分子質(zhì)量不同是由于糖化的程度不同所致。在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的IL-6產(chǎn)物中,IL-6存在N-連接糖化和O-連接糖化反應(yīng),以及在不同的絲氨酸殘基上發(fā)生磷酸化反應(yīng)。人IL-6的未成熟前體由212個(gè)氨基酸殘基組成,小鼠和大鼠的IL-6由211個(gè)氨基酸殘基組成,牛的IL-6由210個(gè)氨基酸殘基組成。其中一個(gè)典型信號(hào)肽經(jīng)加工后被切除,變成184個(gè)氨基酸的成熟的IL-6蛋白。
天然成熟的IL-6是單條肽鏈的糖蛋白,相對(duì)分子質(zhì)量根據(jù)來源細(xì)胞不同而不同,這是由于翻譯后經(jīng)過加工所造成的。相對(duì)分子質(zhì)量為23000~25000的IL-6無O-GalNAc型聚糖,而相對(duì)分子質(zhì)量為28000~30000的IL-6存在N-GalNAc型聚糖和O-GalNAc型聚糖,天然IL-6有多處絲氨酸殘基發(fā)生磷酸化,但是磷酸化程度在各種組織均不同。硫酸化修飾也很常見,多數(shù)在多聚糖的外鏈及酪氨酸殘基側(cè)鏈上,因此造成IL-6分子所帶的電荷和相對(duì)分子質(zhì)量均有不同。這種翻譯后的修飾反應(yīng)的生物學(xué)意義未完全闡明,對(duì)IL-6的基本生物學(xué)活性并無顯著的影響,因?yàn)镮L-6的生物學(xué)活性主要取決于其肽鏈的氨基酸序列。
IL-6肽鏈具有4個(gè)Cys殘基,位置完全保守,人和鼠的IL-6Cys殘基分別位于44、50、73、83位,Cys44-Cys50和Cys73-Cys83各形成一對(duì)二硫鍵,處于暴露位置,具有重要作用。其中第二對(duì)二硫鍵的作用比第一對(duì)二硫鍵在維持IL-6的生物學(xué)活性上更為重要,二硫鍵除了可穩(wěn)定IL-6的空間構(gòu)象外,還可使IL-6蛋白質(zhì)能夠正確折疊成三維結(jié)構(gòu),以維持IL-6中受體結(jié)合區(qū)的完整性。如果人為地用化學(xué)試劑還原這兩對(duì)二硫鍵,則IL-6的活性完全喪失。在不同物種,這兩個(gè)半胱氨酸殘基之間(50~73位)的9個(gè)氨基酸殘基的序列相同,說明成熟的IL-6半胱氨酸富集中間區(qū)域?qū)L-6的生物學(xué)作用也起到關(guān)鍵性作用。重組技術(shù)合成的人IL-6蛋白質(zhì)中,雖缺乏半胱氨酸﹐但也具有活性,說明IL-6的相關(guān)信息能夠促使肽鏈折疊成有活性的構(gòu)象,且并不一定需要半胱氨酸的存在。
人IL-6分子有5個(gè)Met殘基,除了Met67之外,其他均可以人為地氧化,氧化的容易程度大小依次為Met49、Met117,Met184和 Met161,其中Met161對(duì)受體結(jié)合至關(guān)重要。鼠IL-6在34和157位含有2個(gè)Trp殘基,位于分子的表面,其中Trp34參與蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用,Trp157則位于受體結(jié)合區(qū)域的附近。
色諧分析顯示,重組的IL-6蛋白含有較多的α螺旋,占67%,β折疊占15%,β轉(zhuǎn)角占18%,其余為無序的卷曲結(jié)構(gòu)。磁共振分析顯示,分子的N端有15~22個(gè)殘基長度的松散結(jié)構(gòu),整個(gè)分子以α螺旋緊密結(jié)構(gòu)為主,Thr20-Lys46為第一組螺旋(A)、Glu80-Asn103為第二組螺旋(B),Glu108-Lys129為第三組螺旋(C),GIn156-Met184為第四組螺旋(D)。A組和B組以長的AB襟連接,形成平行排列;而C組和B組以短的禪連接,形成B組和C組反平行,D組和C組也以長的裨連接,導(dǎo)致C和D組也是平行排列,因此四組螺旋處于上上下下的布局中。圖10-1所示為IL-6家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。