防御素，α，5； DEFA5

防御素5；DEF5
HD5

HGNC 批准的基因符号：DEFA5

细胞遗传学定位：8p23.1 基因组坐标（GRCh38）：8:7,055,304-7,056,739（来自 NCBI）

▼ 说明

DEFA5 是一种在上皮细胞中表达的抗菌肽（Jones 和 Bevins，1992）。

▼ 克隆与表达

一些器官系统的粘膜表面是宿主防御微生物的重要界面。防御素是先前从骨髓源性细胞中分离出来的一类抗菌肽，已被证明有助于该防线。防御素由 30 至 40 个氨基酸组成，具有选择性破坏细胞膜的能力。Jones 和 Bevins（1992）通过 Southern 印迹和基因组克隆分析发现，人类基因组中存在大量与防御素相关的序列。他们鉴定出了一种新的人类防御素基因，并将其命名为 defensin-5。DEF5在小肠潘氏细胞中高度表达，使其成为在人类上皮细胞中表达的抗菌肽基因的第一个例子。他们的数据支持这样的假设：上皮防御素使人类肠道具有增强其他抗菌活性的防御能力。

Quayle 等人使用 3-prime RACE 协议（1998）从阴道上皮细胞 RNA 中克隆了 DEFA5，他们将其命名为 HD-5，将这种防御素的已知分布扩展到女性生殖道。通过 RT-PCR 分析，Quayle 等人（1998）检测到在正常阴道和子宫颈外以及发炎的输卵管中表达不变，但在正常子宫颈内膜、子宫内膜和输卵管中表达可变。免疫组织化学和共聚焦显微镜证明DEFA5位于阴道和子宫颈外层复层鳞状上皮的上半部，并且向内腔强度增加。蛋白质印迹分析显示，在宫颈阴道灌洗液中可检测到分泌的 DEFA5，在月经周期的分泌期浓度最高。

▼ 基因功能

通过免疫细胞化学和免疫金电子显微镜分析，Porter 等人（1997）表明DEFA5定位于人回肠潘氏细胞的分泌颗粒而不是上皮内中性粒细胞。重组 DEFA5 对肠道细胞系几乎没有或没有细胞毒性，表明防御素选择性地对抗肠道微生物。

威尔逊等人（1999）证明 α-防御素的活性受基质溶解素（matrilysin）调节（178990）。

Buck 等人通过使用能够感染 HeLa 细胞的假病毒筛选抑制人乳头瘤病毒（HPV）感染的化合物（2006）发现 DEFA1（125220）、DEFA2、DEFA3（604522）和 DEFA5 是粘膜和皮肤 HPV 的有效拮抗剂。DEFA4（601157）活性较低，DEFA6（600471）、DEFB1（602056）和 DEFB2（DEFB4; 602215）几乎没有活性。DEFA5 对性遗传的 HPV 类型特别有效。DEFA1 和 DEFA5 还抑制 HPV 介导的其他细胞类型的转导。免疫荧光共聚焦显微镜显示，抑制发生在病毒粒子从内吞囊泡逃逸的水平，但不在病毒粒子结合或内化水平上，并且假病毒在最初与细胞结合后的许多小时内仍然敏感。与野生型 DEFA2 相比，突变型 DEFA2 肽的抗菌活性较低，但保留了抗 HPV 作用，这表明将其掺入局部杀菌剂中可以增强阴道的先天防御，而不会破坏正常菌群。

志贺氏菌是一种革兰氏阴性细菌，在世界范围内引起细菌性痢疾。尽管缺乏菌毛或其他粘附机制，它仍会侵入肠上皮，引起强烈的炎症和组织损伤。Xu 等人使用体外抗菌活性测定（2018）表明，人类抗菌肽在低微摩尔浓度下对志贺氏菌表现出不同但较弱的杀菌活性。然而，这种微弱的杀菌活性被志贺氏菌利用来增强其感染，因为添加2种人类α-防御素HNP1（DEFA1）和HD5（DEFA5），增加了志贺氏菌对HeLa细胞的粘附和侵袭，其中肠道HD5明显被抑制。更加有效。对志贺氏菌感染的体内动物模型以及体外和离体人类模型的研究证实，HD5通过增强细菌粘附和上皮细胞的侵袭来促进志贺氏菌感染。志贺氏菌中菌毛的表达或大肠杆菌或沙门氏菌中菌毛的缺失表明，虽然细菌菌毛缺陷导致其固有粘附能力较差，但这种缺陷极大地增强了HD5介导细菌与宿主上皮细胞粘附的能力。对HD5介导的志贺氏菌粘附的结构基础的分析表明，HD5内的天然三级结构、二聚化以及疏水性和阳离子残基是HD5增强志贺氏菌粘附的关键。对各种细菌突变体的感染测定表明，HD5 似乎不是单一靶标，而是结合多种细菌膜蛋白来促进感染。

▼ 测绘

通过对一组人类/仓鼠杂交种的分析，Bevins 等人（1996）将 DEF5 基因和 DEF6 基因定位于染色体 8。通过对含有染色体 8 缺失或重复的细胞系的 DNA 进行 Southern 印迹分析以及荧光原位杂交，他们进一步将基因定位于 8pter-p21。造血防御素基因 DEF1、DEF3 和 DEF4 先前已被定位到同一区域。人类造血和肠道防御素基因的图谱信息和序列比较表明了它们的进化机制，即原始防御素基因的早期复制产生了当今 DEF5 和 DEF6 的祖先基因。作者的模型进一步表明，随后的不等减数分裂交换事件产生了一个额外的基因，该基因由来自两个亲本基因的序列杂交组成，并且该杂交基因随后充当了当今造血防御素基因的祖先。

▼ 动物模型

为了研究 DEFA5 的体内作用，Salzman 等人（2003）使用包含 2 个 Defa5 外显子和 1.4 kb 5 素侧翼序列的 2.9 kb Defa5 小基因开发了转基因小鼠模型。萨尔兹曼等人（2003）表明这些小鼠中的 Defa5 表达是潘氏细胞特异的，反映了内源性肠道防御素基因的表达。转基因 Defa5 的储存和加工也与在人类中观察到的相匹配。Defa5 转基因小鼠对强毒鼠伤寒沙门氏菌的口服攻击具有明显的抵抗力。萨尔兹曼等人（2003）得出的结论是，他们的发现为上皮源性防御素在哺乳动物宿主防御中的关键体内作用提供了支持。