1. Protein keluarga VEGF
Faktor Pertumbuhan Endotel Vaskular (VEGF) merupakan faktor kunci dalam pembentukan pembuluh darah baru. VEGF dapat menginduksi regenerasi pembuluh darah yang ada (angiogenesis) atau pembentukan pembuluh darah baru (angiogenesis), dan karenanya merupakan kunci untuk perkembangan embrio dan perbaikan vaskular. VEGF juga dapat digunakan oleh tumor padat untuk mendorong pertumbuhannya. VEGF memainkan peran penting dalam tumorigenesis dan perkembangan, menjadikannya target utama untuk perawatan kanker. Penelitian telah menunjukkan bahwa polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) dalam gen VEGF merupakan penanda prediktif dan prognostik untuk tumor padat utama, termasuk kanker payudara, kanker paru non-sel kecil, kanker kolorektal, dan kanker prostat. Protein keluarga VEGF meliputi VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF-F, PIGF, dan EG-VEGF. VEGF-A sejauh ini merupakan penginduksi angiogenesis yang paling efektif, sementara VEGF-E lebih tertarget untuk menginduksi lesi angiogenesis lokal.
2. Reseptor protein keluarga VEGF
VEGF terutama mengatur angiogenesis dan mengaktifkan jalur pensinyalan intraseluler dengan mengikat reseptornya (VEGFR1, VEGFR2 dan VEGFR3); setelah protein VEGFR dan VEGF terikat, tirosin dalam daerah transduksi sinyal intraselulernya difosforilasi, sehingga mengaktifkan jalur pensinyalan intraseluler, yang pada akhirnya mengarah pada pertumbuhan, proliferasi dan pematangan sel endotel vaskular dan pembentukan pembuluh darah baru.
Gambar 1. Anggota keluarga VEGF yang berbeda mengikat berbagai jenis reseptor VEGF [1]
Aktivitas biologis famili VEGF dimediasi dengan mengikat dua jenis reseptor: reseptor dengan aktivitas tirosin kinase dan reseptor tanpa aktivitas tirosin kinase. Jenis reseptor pertama terdiri dari tiga reseptor yang terkait secara struktural, ditandai dengan keberadaan tujuh domain mirip imunoglobulin di domain ekstraseluler, satu daerah transmembran, dan urutan tirosin kinase konsensus intraseluler yang disela oleh domain penyisipan kinase. Di sisi lain, reseptor tanpa aktivitas kinase adalah neurofilament protein-1 (NRP-1) dan neurofilament protein-2 (NRP-2), yang juga merupakan reseptor untuk protein pensinyalan.
2.1 Reseptor tirosin kinase
Reseptor tirosin kinase (VEGFR) dibagi menjadi VEGFR-1, VEGFR-2, dan VEGFR-3. Reseptor-reseptor ini berfungsi dalam bentuk dimer. Ketika VEGF berikatan dengan reseptor tirosin kinase, konformasi daerah kinase intraseluler berubah, menghasilkan aktivitas kinase untuk mengkatalisis fosforilasi protein substrat, yang pada akhirnya mengarah pada serangkaian efek biologis melalui reaksi berjenjang molekul pemberi sinyal. Kekuatan ikatan antara VEGF dan VEGFR-1 10 kali lebih kuat daripada VEGFR-2, tetapi aktivitas R1 lebih lemah dan dianggap memiliki fungsi regulasi negatif pada VEGFR-2. Oleh karena itu, VEGFR-2 adalah reseptor utama yang menghasilkan efek fisiologis.VEGFR-1 dan VEGFR-2 sebagian besar terdistribusi pada permukaan endotelium vaskular tumor, mengatur angiogenesis tumor, dan juga diekspresikan secara berlebihan pada makrofag dan sel tumor; VEGFR-3 sebagian besar terdistribusi pada permukaan endotelium limfatik, mengatur pembentukan pembuluh limfatik tumor. Selain itu, famili VEGFR dapat mengikat tidak hanya pada protein VEGF tetapi juga pada protein lain seperti neurotrofin, integrin, dan kadherin.
2.2 Reseptor protein neurosiliari
Neuropilin (NRP) dibagi menjadi NRP-1 dan NRP-2. NRP adalah glikoprotein transmembran tunggal yang mengandung tiga domain ekstraseluler. Domain B adalah daerah pengikatan VEGF, dan domain A mendorong pengikatan domain B ke VEGF. Domain C mengikat VEGFR-2 untuk membentuk heteropolimer. NRP tidak memiliki aktivitas tirosin kinase dan terutama membantu pengikatan VEGF dan VEGFR-2. NRP-1 terutama berpartisipasi dalam pengaturan fungsi endotel arteri, sedangkan NRP-2 terutama berpartisipasi dalam pengaturan fungsi endotel vena dan limfatik.
3. Fungsi protein keluarga VEGF
VEGF adalah faktor pertumbuhan endotel vaskular yang sangat spesifik yang memainkan fungsi fisiologis penting dalam angiogenesis, pemeliharaan, dan pembentukan. VEGF dapat menginduksi kelangsungan hidup sel endotel, proliferasi, migrasi, proliferasi vaskular, dan meningkatkan permeabilitas vaskular.
3.1 Fungsi berbagai subtipe VEGF
VEGF-A dapat dibagi menjadi VEGF121[Bahasa Indonesia]VEGF145[Bahasa Indonesia]VEGF165[Bahasa Indonesia]VEGF183[Bahasa Indonesia]VEGF189danVEGF206. Saat ini, VEGF-A merupakan faktor pemicu pertumbuhan vaskular yang paling efektif hingga saat ini. VEGF165 dan VEGF121 dapat diekspresikan di sebagian besar jaringan, sedangkan VEGF206 hampir tidak diekspresikan di jaringan normal. VEGF-A merupakan mitogen glikosilasi yang secara spesifik bekerja pada sel endotel dan memiliki beberapa fungsi, termasuk memediasi peningkatan permeabilitas vaskular, menginduksi angiogenesis, angiogenesis, dan pertumbuhan sel endotel, mendorong migrasi sel, dan menghambat apoptosis sel. VEGF-A memediasi pertumbuhan pembuluh darah baru dari pembuluh darah yang sudah ada (angiogenesis) dengan mengikat reseptor permukaan sel VEGFR1 dan VEGFR2. Kedua reseptor ini bekerja melalui jalur yang berbeda, mendorong proliferasi dan migrasi sel endotel, serta pembentukan struktur tubular.
VEGF-B diekspresikan di sebagian besar jaringan, terutama di jantung, otot rangka, dan pankreas. VEGF-B mengikat reseptor VEGF 1 (VEGF R1), tetapi tidak mengikat VEGF R2 atau VEGF R3. Hubungan antara VEGF-B dan VEGF R1 pada sel endotel telah terbukti mengatur ekspresi dan aktivitas aktivator plasminogen tipe urokinase dan inhibitor aktivator plasminogen 1. Bentuk protein VEGF-B yang terhidrolisis juga mengikat neuroplasmin-1 (NP-1), yang merupakan ligan yang terlibat dalam panduan neuronal. Selain VEGF-B, NP-1 telah terbukti mengikat PLGF-2, VEGF165, dan VEGF R1. VEGF-B memainkan peran penting dalam beberapa jenis neuron.Sangat penting untuk melindungi neuron retina dan kortikal selama stroke, serta neuron motorik selama penyakit neuron motorik seperti sklerosis lateral amiotrofik.
Fungsi utama dari VEGF-C adalah limfangiogenesis, yang terutama bekerja pada sel endotel limfatik melalui reseptornya VEGFR-3, yang meningkatkan kelangsungan hidup, pertumbuhan, dan migrasi sel tersebut. Ini adalah faktor pertumbuhan spesifik untuk pembuluh limfatik dalam berbagai model. VEGF-C juga menginduksi angiogenesis fisiologis dan tumor serta angiogenesis melalui interaksi dengan VEGF R2.
VEGF-D adalah glikoprotein yang disekresikan dari keluarga VEGF/PDGF. VEGF mengatur angiogenesis dan limfangiogenesis selama perkembangan dan pertumbuhan tumor, yang ditandai dengan pembentukan struktur nodus sistin oleh delapan residu sistein yang terkonservasi. Identitas urutan asam amino (aa) antara VEGF-C dan VEGF-D adalah 23%. VEGF-D tikus dan manusia adalah ligan untuk VEGFR3, yang aktif antar spesies dan menunjukkan afinitas yang ditingkatkan selama pemrosesan. Protein VEGF-D manusia yang diproses juga merupakan ligan untuk VEGF R2. VEGF R3 diekspresikan secara kuat dalam sel endotel limfatik dan sangat penting untuk mengatur pertumbuhan dan diferensiasi sel endotel limfatik. Baik VEGF-C maupun VEGF-D meningkatkan limfangiogenesis tumor. Konsisten dengan aktivitasnya pada reseptor VEGF, pengikatan VEGF-C dan VEGF-D ke neuropiliprotein berkontribusi pada pensinyalan VEGF R3 dalam limfangiogenesis. Telah dikonfirmasi bahwa VEGF-D diekspresikan secara berlebihan dalam jaringan tumor dan sampel serum pasien dari beberapa kanker manusia.
PGF (faktor pertumbuhan plasenta) dan PlGF mengikat dan memberi sinyal melalui VEGF R1/Flt-1 dan bukan VEGF R2/Flk-1/KDR, sementara VEGF mengikat VEGF R1/Flt-1 tetapi hanya memberi sinyal melalui reseptor angiogenik VEGF R2. Oleh karena itu, PlGF dan VEGF bersaing untuk mengikat VEGF R1, dan PlGF yang tinggi dapat mencegah pengikatan VEGF/VEGF R1 dan meningkatkan angiogenesis yang dimediasi VEGF/VEGF R2. Namun, PlGF (terutama PlGF-1) dan bentuk VEGF tertentu dapat membentuk dimer, sehingga mengurangi efek angiogenik VEGF pada VEGF R2. PlGF menginduksi aktivasi monosit, migrasi, dan produksi sitokin inflamasi dan VEGF. Aktivitas ini meningkatkan perbaikan luka, patah tulang, dan jantung, tetapi juga menyebabkan inflamasi pada penyakit sel sabit aktif dan aterosklerosis. PGF berperan dalam pertumbuhan dan diferensiasi sel trofoblas. Sel-sel trofoblas, terutama sel-sel ekstra trofoblas, bertanggung jawab untuk menginvasi arteri ibu. Perkembangan normal pembuluh darah plasenta sangat penting untuk perkembangan normal embrio. Dalam kondisi fisiologis normal, PGF juga diekspresikan pada kadar rendah di organ-organ lain seperti jantung, paru-paru, tiroid, dan otot rangka.
EG-VEGF，Faktor pertumbuhan endotel vaskular yang berasal dari kelenjar endokrin, juga dikenal sebagai protein motor 1 (PK1), adalah anggota keluarga protein motor, yang mengeluarkan protein dengan motif struktural umum yang mengandung sepuluh residu sistein yang terkonservasi yang dapat membentuk lima pasang ikatan disulfida. EG-VVEGF telah terbukti secara efektif merangsang kontraksi otot polos di saluran pencernaan. Selain itu, EG-VVEGF adalah faktor angiogenik spesifik jaringan yang menunjukkan aktivitas biologis yang mirip dengan VEGF pada sel-sel tertentu. EG-VVEGF menginduksi proliferasi dan migrasi sel-sel endotel yang berasal dari kelenjar endokrin dalam kultur. EG-VGF mengikat dan mengaktifkan dua reseptor yang terhubung dengan protein G yang terkait erat, yaitu EG-VGF/PK1-R1 dan EG-VGF/PK2-R2.Aktivasi reseptor merangsang pergantian fosfoinositol dan mengaktifkan jalur pensinyalan kinase MAP p44/p42.
3.2 Situs ekspresi berbagai subtipe VEGF
Tabel 1. Lokasi ekspresi VEGF pada berbagai subtipe
| Subtipe protein keluarga VEGF | Situs ekspresi |
| VEGF-A | Semua jaringan vaskular |
| VEGF-B | Embrio awal, jantung, otot rangka, otot polos pembuluh darah, pankreas dan jaringan lainnya |
| VEGF-C | Embrio awal, sel jantung, ginjal, paru-paru, dan otot polos pembuluh darah, dll. |
| VEGF-D | Embrio awal, jantung, paru-paru, otot rangka, usus halus, dan sel otot polos pembuluh darah, dll. |
| VEGF-E | virus |
| VEGF-F | bisa ular |
| babi | Plasenta dan jaringan lainnya |
| EG-VEGF | Sumber kelenjar endokrin (plasenta, testis, ovarium, kelenjar adrenal, dan jaringan lainnya) |
3.3 Peran VEGF dalam penyakit
VEGF dan Kanker
Saat ini, ada hasil penelitian yang jelas tentang peran VEGF dalam mendorong angiogenesis tumor dan hubungannya dengan patogenesis kanker manusia.
Ekspresi tinggi VEGF dan mRNA-nya dapat diamati pada sebagian besar tumor ganas, terutama di area dengan proliferasi vaskular yang melimpah di jaringan tumor. VEGF yang disekresikan oleh sel tumor dan matriks di sekitarnya merangsang proliferasi dan kelangsungan hidup sel endotel, yang mengarah pada pembentukan pembuluh darah baru. Pembuluh darah baru mungkin memiliki kelainan struktural dan kebocoran, dan dikaitkan dengan invasi, kepadatan vaskular, metastasis, kekambuhan, dan prognosis. Oleh karena itu, penargetan VEGF merupakan pendekatan potensial untuk pengobatan kanker;
VEGF juga merupakan biomarker tumor berspektrum luas yang dapat mencakup hampir semua tumor, termasuk tumor non-padat seperti leukemia. Karena keterlibatannya dalam mekanisme hematopoietik sumsum tulang, penyakit itu sendiri mendorong produksi VEGF, dan perubahan konsentrasi VEGF memiliki nilai referensi untuk diagnosis klinis. Hal ini tidak mungkin dilakukan dengan penanda tumor lainnya.VEGF mulai diproduksi dalam jumlah besar selama transformasi kelompok sel tumor menjadi tumor padat, sering kali pada fase Tis dan T1 tumor. Ini adalah periode optimal untuk skrining tumor dan dapat didiagnosis melalui metode klinis yang ada. Namun, penanda tumor lainnya sebagian besar diproduksi pada stadium III dan IV tumor, dan memiliki sedikit signifikansi untuk skrining dini.
VEGF dan penyakit mata
Banyak penyakit mata neovaskular dalam praktik klinis disebabkan oleh ekspresi VEGF yang berlebihan di mata, yang menyebabkan pertumbuhan pembuluh darah baru, yang mengakibatkan komplikasi parah seperti pendarahan hebat, proliferasi serat, ablasi retina traksional, dan glaukoma neovaskular. Penghambatan kompetitif VEGF-R2 dapat secara efektif menghambat angiogenesis dan mendorong regresi neovaskularisasi yang ada, meredakan eksudasi, edema, dan reaksi inflamasi yang disebabkan oleh kebocoran vaskular, sehingga memperlambat perkembangan neovaskularisasi retina. Dalam oftalmologi, penggunaan obat penghambat VEGF dapat secara efektif menghalangi pertumbuhan neovaskularisasi yang sakit, sehingga mengobati penyakit mata.
Selain itu, keluarga VEGF juga dikaitkan dengan limfangiogenesis, respons inflamasi, fungsi hematopoietik, dan efek neuroprotektif.
4. Bagaimana cara memilih protein keluarga VEGF yang benar?
4.1. VEGF165 manusia rekombinan dan VEGF121 manusia rekombinan
Human VEGF165 dan Human VEGF121 merupakan subtipe VEGF-A yang paling banyak diekspresikan. VEGF165 merupakan faktor angiogenik poten yang dapat merangsang proliferasi sel endotel, kelangsungan hidup, meningkatkan angiogenesis, dan meningkatkan permeabilitas vaskular. VEGF121 dan VEGF165 memiliki fungsi yang serupa, tetapi perbedaannya adalah VEGF121 tidak mengikat glikoprotein heparan sulfat (HSPG) permukaan sel dan sebagian besar berada dalam bentuk yang dapat larut. Dan VEGF165 memiliki kemampuan untuk mengikat NRP-1 dan NRP-2, sehingga VEGF165 juga dapat berperan dalam mengatur angiogenesis, mengatur fungsi sel endotel dalam vena dan pembuluh limfatik. Baik VEGF165 maupun VEGF121 dapat merangsang proliferasi sel endotel dan meningkatkan permeabilitas sel endotel vaskular. Namun, setelah mengikat reseptor, VEGF165 terutama mengaktifkan jalur MEK dan ERK untuk meningkatkan proliferasi sel endotel, sementara VEGF121 memiliki efek yang jauh lebih kuat pada permeabilitas vaskular daripada VEGF165.
4.2. Perbedaan antara VEGF-C rekombinan manusia dan VEGF-D rekombinan manusia
VEGF-D berfungsi serupa dengan VEGF-C, mengatur angiogenesis dan limfangiogenesis selama perkembangan dan pertumbuhan tumor. Identitas urutan asam amino (aa) antara VEGF-C dan VEGF-D adalah 23%. Meskipun VEGF-C merupakan ligan utama untuk VEGF R3 selama perkembangan limfatik embrionik, VEGF-D paling berperan penting dalam pematangan pembuluh limfatik selama perkembangan neonatal dan pertumbuhan tulang. Keduanya mendorong limfangiogenesis tumor. Aktivitasnya pada reseptor VEGF konsisten.Pengikatan VEGF-C dan VEGF-D ke neuropiliprotein memfasilitasi pensinyalan VEGF R3 dalam limfangiogenesis, sedangkan pengikatan ke integrin sebuah 9 sebuah 1 memediasi adhesi dan migrasi sel endotel. Ekspresi berlebihan VEGF-C dalam sel tumor dapat menginduksi limfangiogenesis tumor, yang menyebabkan peningkatan aliran limfatik dan metastasis ke kelenjar getah bening regional. Ia juga menginduksi neovaskularisasi dan angiogenesis fisiologis dan intratumoral dengan berinteraksi dengan VEGFR2.
Tabel 2. Perbedaan Subtipe Protein Keluarga VEGF
| Nama Produk | Kucing | Reseptor | Peran |
| Manusia VEGF165 | VEGFR-1[Bahasa Indonesia]VEGFR-2[Bahasa Indonesia]NRP-1[Bahasa Indonesia]NRP-2[Bahasa Indonesia]HSPG (Honours of Life) adalah istilah umum untuk istilah yang digunakan untuk menggambarkan situasi di mana seseorang tidak dapat melihat sesuatu yang baru. | Merangsang proliferasi sel endotel (prioritas), kelangsungan hidup, meningkatkan angiogenesis, dan meningkatkan permeabilitas vaskular. | |
| Manusia VEGF121 | VEGFR-1[Bahasa Indonesia]VEGFR-2 | Merangsang proliferasi sel endotel, kelangsungan hidup, meningkatkan angiogenesis, dan meningkatkan permeabilitas vaskular (prioritas). | |
| VEGF-C manusia | VEGFR-2[Bahasa Indonesia]VEGFR-3 NRP-1[Bahasa Indonesia]NRP-2 | Memicu pembentukan pembuluh limfatik, terkait dengan metastasis tumor | |
| VEGF-D manusia | VEGFR-2[Bahasa Indonesia]VEGFR-3[Bahasa Indonesia] NRP-2 | Memicu pembentukan pembuluh limfatik, terkait dengan metastasis tumor | |
| EG-VEGF manusia | PROKR1 | Mempromosikan proliferasi dan migrasi sel endotel kelenjar endokrin. |
5. Referensi
[1]. Silvia Silva-Hucha, Angel M. Pastor, Sara Morcuende. Efek Neuroprotektif Faktor Pertumbuhan Endotel Vaskular pada Motoneuron Sistem Okulomotor. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(2), 814.
6. Produk Terkait
| Nama Produk | Kucing | Spesifikasi |
| Manusia VEGF165 | 10μg/100μg/500μg | |
| Manusia VEGF121 | 10μg/100μg/500μg | |
| VEGF-C manusia | 25μg/100μg/500μg | |
| VEGF-D manusia | 25μg/100μg/500μg | |
| EG-VEGF manusia | 5 mikrogram/100 mikrogram/500 mikrogram | |
| Tag VEGFR2/KDR manusia, mFc | 25μg/100μg/500μg | |
| Protein VEGFR2/KDR Manusia, tag His | 25μg/100μg/500μg |