1. VEGF-familjens proteiner
Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) är en nyckelfaktor i bildandet av nya blodkärl. VEGF kan inducera regenerering av befintliga blodkärl (angiogenes) eller bildandet av nya blodkärl (angiogenes), och är därför nyckeln till embryonal utveckling och vaskulär reparation. VEGF kan också användas av solida tumörer för att främja deras tillväxt. VEGF spelar en avgörande roll i tumörbildning och progression, vilket gör det till ett viktigt mål för cancerbehandlingar. Studier har visat att singelnukleotidpolymorfismer (SNP) i VEGF-genen är prediktiva och prognostiska markörer för stora solida tumörer, inklusive bröstcancer, icke-småcellig lungcancer, kolorektal cancer och prostatacancer. VEGF-familjens proteiner inkluderar VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF-F, PIGF och EG-VEGF. VEGF-A är den i särklass mest effektiva angiogenesinduceraren, medan VEGF-E är mer målinriktad för att inducera lokaliserade lesioner av angiogenes.
2. VEGF-familjens proteinreceptorer
VEGF reglerar huvudsakligen angiogenes och aktiverar intracellulära signalvägar genom att binda till dess receptorer (VEGFR1, VEGFR2 och VEGFR3); efter att VEGFR- och VEGF-proteiner binder, fosforyleras tyrosinet i deras intracellulära signaltransduktionsregioner, vilket aktiverar intracellulära signalvägar, vilket i slutändan leder till tillväxt, proliferation och mognad av vaskulära endotelceller och bildandet av nya blodkärl.
Figur 1. Olika medlemmar av VEGF-familjen binder till olika typer av VEGF-receptorer [1]
Den biologiska aktiviteten hos VEGF-familjen förmedlas genom bindning till två typer av receptorer: receptorer med tyrosinkinasaktivitet och receptorer utan tyrosinkinasaktivitet. Den första typen av receptor består av tre strukturellt besläktade receptorer, kännetecknade av närvaron av sju immunglobulinliknande domäner i den extracellulära domänen, en transmembranregion och en intracellulär konsensustyrosinkinassekvens avbruten av en kinasinsättningsdomän. Å andra sidan är receptorer utan kinasaktivitet neurofilamentprotein-1 (NRP-1) och neurofilamentprotein-2 (NRP-2), som också är receptorer för signalering av proteiner.
2.1 Tyrosinkinasreceptor
Tyrosinkinasreceptorer (VEGFR) är indelade i VEGFR-1, VEGFR-2 och VEGFR-3. De fungerar i form av dimerer. När VEGF binder till tyrosinkinasreceptorer förändras konformationen av den intracellulära kinasregionen, vilket producerar kinasaktivitet för att katalysera substratproteinfosforylering, vilket slutligen leder till en serie biologiska effekter genom kaskadreaktioner av signalmolekyler. Bindningsstyrkan mellan VEGF och VEGFR-1 är 10 gånger starkare än den för VEGFR-2, men R1-aktiviteten är svagare och anses ha en negativ regulatorisk funktion på VEGFR-2. Därför är VEGFR-2 den huvudsakliga receptorn som ger fysiologiska effekter.VEGFR-1 och VEGFR-2 är huvudsakligen fördelade på ytan av tumörens vaskulära endotel, reglerar tumörangiogenes, och överuttrycks också i makrofager och tumörceller; VEGFR-3 distribueras huvudsakligen på ytan av lymfatiska endotelet, vilket reglerar genereringen av tumörlymfatiska kärl. Dessutom kan VEGFR-familjen binda inte bara till VEGF-protein utan även till andra proteiner såsom neurotrofiner, integriner och cadherin.
2.2 Neurocilär proteinreceptor
Neuropiliner (NRP) delas in i NRP-1 och NRP-2. NRP är enkla transmembranglykoproteiner som innehåller tre extracellulära domäner. Domän B är den VEGF-bindande regionen, och domän A främjar bindningen av domän B till VEGF. Domän C binder till VEGFR-2 för att bilda en heteropolymer. NRP har ingen tyrosinkinasaktivitet och hjälper huvudsakligen till vid bindningen av VEGF och VEGFR-2. NRP-1 deltar främst i regleringen av arteriell endotelfunktion, medan NRP-2 huvudsakligen deltar i regleringen av venös och lymfatisk endotelfunktion.
3. Funktionen av VEGF-familjens proteiner
VEGF är mycket specifika vaskulära endoteltillväxtfaktorer som spelar viktiga fysiologiska funktioner i angiogenes, underhåll och generering. De kan inducera endotelcellsöverlevnad, proliferation, migration, vaskulär proliferation och öka vaskulär permeabilitet.
3.1. Funktionerna hos olika undertyper av VEGF
VEGF-A kan delas in i VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189和VEGF206. För närvarande är VEGF-A den mest effektiva vaskulär tillväxtinducerande faktorn hittills. VEGF165 och VEGF121 kan uttryckas i de flesta vävnader, medan VEGF206 nästan inte uttrycks i normala vävnader. VEGF-A är en glykosylerad mitogen som specifikt verkar på endotelceller och har flera funktioner, inklusive mediering av ökad vaskulär permeabilitet, inducering av angiogenes, angiogenes och endotelcelltillväxt, främjande av cellmigration och inhibering av cellapoptos. VEGF-A förmedlar tillväxten av nya blodkärl från befintliga (angiogenes) genom att binda till cellytreceptorerna VEGFR1 och VEGFR2. Dessa två receptorer verkar genom olika vägar, främjar endotelcellsproliferation och migration, såväl som bildandet av tubulära strukturer.
VEGF-B uttrycks i de flesta vävnader, särskilt i hjärtat, skelettmuskulaturen och bukspottkörteln. VEGF-B binder till VEGF-receptor 1 (VEGF R1), men inte till VEGF R2 eller VEGF R3. Kopplingen mellan VEGF-B och VEGF R1 på endotelceller har visat sig reglera uttrycket och aktiviteten av plasminogenaktivator av urokinastyp och plasminogenaktivatorhämmare 1. Den hydrolyserade formen av VEGF-B-protein binder även till neuroplasmin-1 (NP-1), som är en ligand involverad i neuronal guidning. Förutom VEGF-B har NP-1 visat sig binda till PLGF-2, VEGF165 och VEGF R1. VEGF-B spelar en viktig roll i flera typer av neuroner.Det är mycket viktigt för att skydda retinala och kortikala neuroner under stroke, såväl som motorneuroner under motorneuronsjukdomar som amyotrofisk lateralskleros.
Huvudfunktionen av VEGF-C är lymfangiogenes, som huvudsakligen verkar på lymfatiska endotelceller genom sin receptor VEGFR-3, vilket främjar deras överlevnad, tillväxt och migration. Det är en specifik tillväxtfaktor för lymfkärl i olika modeller. VEGF-C inducerar också fysiologisk och tumörangiogenes och angiogenes genom interaktion med VEGF R2.
VEGF-D är ett utsöndrat glykoprotein från VEGF/PDGF-familjen. VEGF reglerar angiogenes och lymfangiogenes under utveckling och tumörtillväxt, vilket kännetecknas av bildandet av cystinnodstruktur av åtta konserverade cysteinrester. Aminosyrasekvensidentiteten (aa) mellan VEGF-C och VEGF-D är 23 %. Mus och human VEGF-D är ligander för VEGFR3, som är aktiva mellan arter och uppvisar ökad affinitet under bearbetning. Det bearbetade humana VEGF-D-proteinet är också en ligand för VEGF R2. VEGF R3 uttrycks starkt i lymfatiska endotelceller och är avgörande för att reglera tillväxten och differentieringen av lymfatiska endotelceller. Både VEGF-C och VEGF-D främjar tumörlymfaniogenes. I överensstämmelse med deras aktivitet på VEGF-receptorer, bidrar bindningen av VEGF-C och VEGF-D till neuropiliproteiner till VEGF R3-signalering vid lymfangiogenes. Det har bekräftats att VEGF-D är överuttryckt i tumörvävnader och patientserumprover av flera humana cancerformer.
PGF (placental tillväxtfaktor) och PlGF binder och signalerar genom VEGF R1/Flt-1 istället för VEGF R2/Flk-1/KDR, medan VEGF binder till VEGF R1/Flt-1 men endast signalerar genom den angiogena receptorn VEGF R2. Därför tävlar PlGF och VEGF om bindning till VEGF R1, och hög PlGF kan förhindra VEGF/VEGF R1-bindning och främja VEGF/VEGF R2-medierad angiogenes. Emellertid kan PlGF (särskilt PlGF-1) och vissa former av VEGF bilda dimerer, och därigenom minska den angiogena effekten av VEGF på VEGF R2. PlGF inducerar monocytaktivering, migration och produktion av inflammatoriska cytokiner och VEGF. Dessa aktiviteter främjar sår-, fraktur- och hjärtreparation, men leder också till inflammation vid aktiv sicklecellssjukdom och ateroskleros. PGF spelar en roll i tillväxten och differentieringen av trofoblastceller. Trofoblastceller, särskilt extra trofoblastceller, är ansvariga för att invadera moderns artär. Den normala utvecklingen av placentablodkärl är avgörande för den normala utvecklingen av embryon. Under normala fysiologiska förhållanden uttrycks PGF även i låga nivåer i andra organ såsom hjärtat, lungorna, sköldkörteln och skelettmusklerna.
EG-VEGF，Endokrin körtelhärledd vaskulär endoteltillväxtfaktor, även känd som motorprotein 1 (PK1), är en medlem av motorproteinfamiljen, som utsöndrar proteiner med ett gemensamt strukturellt motiv som innehåller tio konserverade cysteinrester som kan bilda fem par disulfidbindningar. EG-VVEGF har visat sig effektivt stimulera sammandragning av glatt muskulatur i mag-tarmkanalen. Dessutom är EG-VVEGF en vävnadsspecifik angiogen faktor som uppvisar biologisk aktivitet som liknar VEGF på specifika celler. EG-VVEGF inducerar proliferation och migration av endotelceller härledda från endokrina körtlar i kultur. EG-VGF binder till och aktiverar två närbesläktade G-proteinkopplade receptorer, nämligen EG-VGF/PK1-R1 och EG-VGF/PK2-R2.Aktiveringen av receptorer stimulerar fosfoinositolomsättningen och aktiverar p44/p42 MAP-kinassignaleringsvägen.
3.2 Expressionsställena för olika subtyper av VEGF
Tabell 1. Platser för VEGF-uttryck i olika subtyper
| Undertyper av VEGF-familjens proteiner | Uttrycksplats |
| VEGF-A | Alla vaskulariserade vävnader |
| VEGF-B | Tidiga embryo, hjärta, skelettmuskulatur, vaskulär glatt muskulatur, bukspottkörtel och andra vävnader |
| VEGF-C | Tidiga embryon, hjärt-, njure-, lung- och vaskulära glatta muskelceller etc |
| VEGF-D | Tidiga embryon, hjärta, lungor, skelettmuskler, tunntarm och vaskulära glatta muskelceller, etc. |
| VEGF-E | virus |
| VEGF-F | ormgift |
| PIGF | Placenta och andra vävnader |
| EG-VEGF | Endokrina körtelkällor (placenta, testiklar, äggstockar, binjurar och andra vävnader) |
3.3 VEGF:s roll i sjukdomar
VEGF och cancer
För närvarande finns det tydliga forskningsresultat om VEGF:s roll för att främja tumörangiogenes och dess samband med patogenesen av human cancer.
Högt uttryck av VEGF och dess mRNA kan observeras i de flesta maligna tumörer, speciellt i områden med riklig vaskulär proliferation i tumörvävnad. VEGF som utsöndras av tumörceller och omgivande matris stimulerar endotelcellsproliferation och överlevnad, vilket leder till bildandet av nya blodkärl. Nya blodkärl kan ha strukturella abnormiteter och läckage och är associerade med invasivitet, vaskulär täthet, metastaser, återfall och prognos. Därför är inriktning på VEGF ett potentiellt tillvägagångssätt för cancerbehandling;
VEGF är också en bredspektrumtumörbiomarkör som kan täcka nästan alla tumörer, inklusive icke solida tumörer som leukemi. På grund av dess inblandning i benmärgshematopoietiska mekanismer, främjar sjukdomen i sig produktionen av VEGF, och förändringar i VEGF-koncentration har referensvärde för klinisk diagnos. Detta är inte möjligt med andra tumörmarkörer.VEGF börjar produceras i stora mängder under omvandlingen av tumörcellkluster till solida tumörer, ofta i tumörens Tis- och T1-fas. Detta är den optimala perioden för tumörscreening och kan diagnostiseras genom befintliga kliniska metoder. Andra tumörmarkörer produceras dock oftast i stadier III och IV av tumören och har liten betydelse för tidig screening.
VEGF och oftalmiska sjukdomar
Många neovaskulära ögonsjukdomar i klinisk praxis orsakas av överuttryck av VEGF i ögat, vilket leder till tillväxt av nya blodkärl, vilket resulterar i allvarliga komplikationer såsom massiv blödning, fiberproliferation, näthinneavlossning och neovaskulär glaukom. Konkurrensmässig hämning av VEGF-R2 kan effektivt hämma angiogenes och främja regression av befintlig neovaskularisering, lindra exsudation, ödem och inflammatoriska reaktioner orsakade av vaskulärt läckage, och därigenom sakta ner progressionen av retinal neovaskularisering. Inom oftalmologi kan användningen av VEGF-hämmande läkemedel effektivt blockera tillväxten av sjuk neovaskularisering och därigenom behandla oftalmiska sjukdomar.
Dessutom är VEGF-familjen också associerad med lymfangiogenes, inflammatoriskt svar, hematopoetisk funktion och neuroprotektiva effekter.
4. Hur väljer man VEGF-familjens proteiner korrekt?
4.1. Rekombinant humant VEGF165 och rekombinant humant VEGF121
Human VEGF165 och Human VEGF121 är de mest rikligt uttryckta subtyperna av VEGF-A. VEGF165 är en potent angiogen faktor som kan stimulera endotelcellsproliferation, överlevnad, främja angiogenes och öka vaskulär permeabilitet. VEGF121 och VEGF165 har liknande funktioner, men skillnaden är att VEGF121 inte binder till cellytans heparansulfatglykoproteiner (HSPG) och huvudsakligen existerar i sin lösliga form. Och VEGF165 har förmågan att binda till NRP-1 och NRP-2, så VEGF165 kan också spela en roll för att reglera angiogenes, reglera funktionen av endotelceller i vener och lymfkärl. Både VEGF165 och VEGF121 kan stimulera endotelcellsproliferation och främja ökad vaskulär endotelcellpermeabilitet. Men efter bindning till receptorer aktiverar VEGF165 primärt MEK- och ERK-vägarna för att främja endotelcellsproliferation, medan VEGF121 har en mycket starkare effekt på vaskulär permeabilitet än VEGF165.
4.2. Skillnaden mellan rekombinant humant VEGF-C och rekombinant humant VEGF-D
VEGF-D fungerar på samma sätt som VEGF-C och reglerar angiogenes och lymfangiogenes under utveckling och tumörtillväxt. Aminosyrasekvensidentiteten (aa) mellan VEGF-C och VEGF-D är 23 %. Även om VEGF-C är en nyckelligand för VEGF R3 under embryonal lymfatisk utveckling, spelar VEGF-D mest en avgörande roll i mognaden av lymfkärl under neonatal utveckling och bentillväxt. Båda främjar tumörlymfaniogenes. Deras aktivitet på VEGF-receptorer är konsekvent.Bindningen av VEGF-C och VEGF-D till neuropiliproteiner underlättar VEGF R3-signalering vid lymfangiogenes, medan bindningen till integrin α 9 β 1 förmedlar adhesion och migration av endotelceller. Överuttryck av VEGF-C i tumörceller kan inducera tumörlymfaniogenes, vilket leder till ökat lymfflöde och metastasering till regionala lymfkörtlar. Det inducerar också fysiologisk och intratumoral neovaskularisering och angiogenes genom att interagera med VEGFR2.
Tabell 2. Skillnader i VEGF-familjens proteinsubtyper
| Produktnamn | Katt | Receptor | Roll |
| Human VEGF165 | VEGFR-1、VEGFR-2、NRP-1、NRP-2、HSPGs | Stimulera endotelcellsproliferation (prioritet), överlevnad, främja angiogenes och öka vaskulär permeabilitet. | |
| Human VEGF121 | VEGFR-1、VEGFR-2 | Stimulera endotelcellsproliferation, överlevnad, främja angiogenes och öka vaskulär permeabilitet (prioritet). | |
| Humant VEGF-C | VEGFR-2、VEGFR-3 NRP-1、NRP-2 | Inducerar lymfkärlbildning, associerad med tumörmetastaser | |
| Human VEGF-D | VEGFR-2、VEGFR-3、 NRP-2 | Inducerar lymfkärlbildning, associerad med tumörmetastaser | |
| Human EG-VEGF | PROKR1 | Främja spridning och migration av endokrina körtelendotelceller. |
5. Referenser
[1]. Silvia Silva-Hucha, Angel M. Pastor, Sara Morcuende.Neuroprotective Effect of Vascular Endothelial Growth Factor on Motoneurons of the Oculomotor System.Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(2), 814.
6. Relaterade produkter
| Produktnamn | Katt | Specifikationer |
| Human VEGF165 | 10μg/100μg/500μg | |
| Human VEGF121 | 10μg/100μg/500μg | |
| Humant VEGF-C | 25μg/100μg/500μg | |
| Human VEGF-D | 25μg/100μg/500μg | |
| Human EG-VEGF | 5μg/100μg/500μg | |
| Human VEGFR2/KDR,mFc Tag | 25μg/100μg/500μg | |
| Humant VEGFR2/KDR-protein, His-tagg | 25μg/100μg/500μg |