Medycyna Wet. 2008, 64 (4A)

404

Artyku³ przegl¹dowy

Review

W gruczole mlekowym wystêpuje szereg bia³ek

o zró¿nicowanej funkcji. Wœród nich wyró¿niæ mo¿-

na grupê bia³ek buduj¹cych otoczki kuleczek t³uszczo-

wych, których zadaniem jest stabilizacja kropli lipi-

dowych w mleku. G³ówny sk³adnik tej frakcji bia³ek

stanowi butyrofilina – kwaœna glikoproteina bêd¹ca

bia³kiem transb³onowym. Butyrofilina sk³ada siê

z trzech funkcyjnie odmiennych domen. Ekspresja

genu koduj¹cego butyrofilinê ma miejsce jedynie

w komórkach wydzielniczych gruczo³u mlekowego

w czasie laktacji. Funkcja butyrofiliny nie zosta³a, jak

dot¹d, ostatecznie okreœlona, prawdopodobnie bia³ko

to odgrywa kluczow¹ rolê w procesie sekrecji t³usz-

czu do mleka. Mo¿e mieæ tak¿e znaczenie w innych

procesach komórkowych.

Sekrecja t³uszczu do mleka

i struktura otoczek kuleczek t³uszczowych

T³uszcz jako sk³adnik mleka, ze wzglêdu na swoje

w³aœciwoœci, ma niezwykle istotne znaczenie dla nowo

narodzonych ssaków, dla których mleko jest jedynym

pokarmem w pierwszym okresie ¿ycia. Jest to sk³ad-

nik dostarczaj¹cy noworodkom du¿e iloœci energii,

wydatkowanej na szybki wzrost i przyrost tkanki t³usz-

czowej. Mleko sta³o siê równie¿ istotnym sk³adnikiem

diety cz³owieka zarówno we wczesnym, jak i w póŸ-

niejszym okresie ¿ycia, a jego wartoœæ od¿ywcza do-

ceniana by³a ju¿ w staro¿ytnoœci.

G³ówne lipidy mleka stanowi¹ triacyloglicerole (7,

16), powstaj¹ce w specjalnie do tego celu wydzielo-

nych obszarach szorstkiej siateczki plazmatycznej

(RER) komórek epitelialnych gruczo³u mlekowego.

W postaci kropli s¹ one gromadzone wewn¹trz b³ony

otaczaj¹cej RER, a nastêpnie, otoczone zewnêtrzn¹

b³on¹ tej siateczki, uwalniane s¹ do cytoplazmy ko-

mórki (7, 16, 17).

Uwalnianie kropelek lipidowych z reticulum jest

pierwszym etapem procesu sekrecji t³uszczu do mle-

ka, jednak poszczególne mechanizmy kontroluj¹ce ten

proces nie s¹ jeszcze do koñca poznane. W wyniku

procesu zwanego p¹czkowaniem, bêd¹cego ostatnim

etapem sekrecji t³uszczu, z komórki epitelialnej gru-

czo³u mlekowego wydzielona zostaje kropla lipido-

wa. Jak wykazano w najnowszych badaniach, rdzeñ

lipidowy nie jest ujednolicon¹ struktur¹, lecz po³¹cze-

niem wielu mniejszych pierwotnych kropli lipidowych

(22). Otoczony jest on trójwarstwow¹, bogat¹ w bia³-

ka i lipidy struktur¹, tworz¹c w efekcie kuleczkê t³usz-

czow¹ (MFG – milk fat globule) (17). Najbardziej ze-

wnêtrzna czêœæ otoczki ma postaæ podwójnej b³ony

lipidowej i wywodzi siê ze szczytowej czêœci b³ony

komórkowej (7). Po zewnêtrznej jej stronie znajduje

siê glikokaliks (16). Natomiast druga czêœæ, bezpoœred-

nio otaczaj¹ca rdzeñ lipidowy, jest pojedyncz¹ b³on¹

i pochodzi z zewnêtrznej otoczki RER (7, 16). W cza-

sie p¹czkowania miêdzy tymi warstwami wytwarza siê

przestrzeñ wielkoœci 10-20 nm (16). Wype³nia j¹ sub-

stancja pochodz¹ca z cytoplazmy, zorganizowana

Budowa, w³aœciwoœci oraz potencjalne funkcje

butyrofiliny

MAGDALENA MUSZYÑSKA*

)

, IWONA SZATKOWSKA,

ANDRZEJ DYBUS, MAGDALENA JÊDRZEJCZAK

Katedra Nauk o Zwierzêtach Prze¿uwaj¹cych Zak³adu Cytogenetyki Molekularnej

Wydzia³u Biotechnologii i Hodowli Zwierz¹t AR, ul. Doktora Judyma 10, 71-460 Szczecin

Muszyñska M., Szatkowska I., Dybus A., Jêdrzejczak M.

Structure, properties and potential function of butyrophilin

Summary

The article reviews the main milk fat globule membrane (MFGM) protein, butyrophilin. Butyrophilin is

an acidic, transmembrane glycoprotein which reveals the general receptor structure. Its unique location

within the cell, the domain structure of the protein and site-specific expression occurring only during lactation

indicate that butyrophilin protein is of great importance in milk lipid secretion process.

Keywords: butyrophilin, milk fat secretion

*

)

Autor jest stypendyst¹ w ramach projektu „Budowa potencja³u naukowe-

go regionu w obszarach kluczowych dla jego rozwoju – stypendia dla doktoran-

tów Akademii Rolniczej w Szczecinie przygotowuj¹cych prace z zakresu rolnic-

twa, rybo³ówstwa, przemys³u rolno-spo¿ywczego, gospodarki odpadami” finan-

sowanego z Europejskiego Funduszu Spo³ecznego i bud¿etu pañstwa w ramach

Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego.

Medycyna Wet. 2008, 64 (4A)

405

w postaci charakterystycznego „ko¿uszka”, widocz-

nego w mikroskopie elektronowym jako bezpostacio-

wa, niewyraŸna struktura (5, 7, 16). Otoczka zorgani-

zowana w taki sposób umo¿liwia sekrecjê kropli lipi-

dowych z wnêtrza komórki, a nastêpnie ich stabiliza-

cjê w wydzielonym mleku (11). Bia³ka wchodz¹ce

w sk³ad otoczki kuleczki t³uszczowej pe³ni¹ kilka do-

datkowych funkcji o ogromnym znaczeniu dla aktyw-

noœci komórek organizmu oraz promowania ich wzro-

stu. Mog¹ mieæ równie¿ znaczenie w komórkowych

mechanizmach obronnych (21). Od tych bia³ek zale¿y

niejednokrotnie jakoœæ produktów wytwarzanych

z mleka (31). Uwa¿a siê równie¿, ¿e bia³ka te s¹ sk³ad-

nikami potencjalnie poprawiaj¹cymi wartoœæ od¿yw-

cz¹ mleka i produktów mlecznych, dodatkowo obni-

¿aj¹c ryzyko zachorowañ na pewne choroby, takie jak:

nowotwory, choroba wieñcowa czy hipercholestero-

lemia (24).

W sk³ad kuleczek t³uszczowych wchodzi oko³o 40

ró¿nych bia³ek o masie od 15 do 24 kDa. £¹cznie sta-

nowi¹ one jedynie 1-2% wszystkich frakcji bia³kowych

mleka (21). W efekcie licznych badañ, wykorzystuj¹-

cych równie¿ narzêdzia bioinformatyczne (3), opisy-

wane s¹ coraz to nowe komponenty bia³kowe odgry-

waj¹ce rolê w tej zorganizowanej strukturze, a te ju¿

dobrze zdefiniowane, poznawane s¹ coraz dok³adniej (3).

Wœród wszystkich bia³ek wchodz¹cych w sk³ad

otoczki kuleczki t³uszczowej, na pierwszy plan wysu-

wa siê butyrofilina, charakteryzowana jako g³ówny

sk³adnik otoczek kuleczek t³uszczowych mleka wielu

gatunków zwierz¹t oraz cz³owieka (5, 15).

Budowa i w³aœciwoœci butyrofiliny

Nazwa butyrofilina wywodzi siê od greckich s³ów

butyros i philos, co w t³umaczeniu oznacza – maj¹cy

powinowactwo do t³uszczu mleka. Nazwê tê jako

pierwsi zaproponowali Franke i wsp. w 1981 r. (5) dla

podkreœlenia zwi¹zku bia³ka z lipidow¹ frakcj¹ mle-

ka. Wczeœniej butyrofilinê okreœlano ró¿nymi nazwa-

mi, zwi¹zanymi ze sposobem jej migracji w ¿elach

poliakrylamidowych (SDS–PAGE) (14). Podczas roz-

dzia³u bia³ek otoczki kuleczek t³uszczowych, butyro-

filina lokalizuje siê w obrêbie czwartego pr¹¿ka elek-

troforetycznego (11, 14). Pomiary densytometryczne

wykaza³y, ¿e butyrofilina stanowi 34-43% wszystkich

bia³ek wspó³tworz¹cych b³onê kuleczek t³uszczowych

mleka u krów rasy holsztyñskiej, ale jedynie oko³o 20%

u krów rasy jersey (14).

Butyrofilina jest b³onow¹, kwaœn¹, hydrofobow¹

glikoprotein¹ o topologii I typu. N-koniec bia³ka skie-

rowany jest do przestrzeni zewn¹trzplazmatycznej,

a czêœæ C-koñcowa znajduje siê w cytoplazmie (1).

Jest bia³kiem zwi¹zanym z b³on¹ komórkow¹, opor-

nym na dzia³anie nawet silnych detergentów (11, 15).

Rolê w stabilizacji oddzia³ywañ butyrofiliny z b³on¹

komórkow¹ odgrywaj¹ wi¹zania disiarczkowe (16),

których redukcja powoduje wra¿liwoœæ na dzia³anie

SDS (14).

Bydlêca butyrofilina zbudowana jest z 526 amino-

kwasów, wœród których wyró¿niæ mo¿na peptyd syg-

na³owy d³ugoœci 26 aminokwasów, odcinany w czasie

obróbki potranslacyjnej (11). Masa bia³ka wraz z pep-

tydem sygna³owym wynosi oko³o 60 kDa (15), nato-

miast dojrza³e bia³ko, bez dodatkowych modyfikacji,

ma masê rzêdu 56 kDa i wartoœæ punktu izoelektrycz-

nego równ¹ 4,96 (10). Spotykane s¹ równie¿ formy

o mniejszej masie (1) i o innej wartoœci punktu izo-

elektrycznego (5). Butyrofilina ma charakter recepto-

ra (27), na który sk³adaj¹ siê, poza peptydem sygna³o-

wym, trzy charakterystyczne dla bia³ka regiony o zu-

pe³nie ró¿nych w³aœciwoœciach.

Tu¿ za peptydem sygna³owym, od strony N-koñca,

zlokalizowany jest region zewn¹trzplazmatyczny, na

który sk³adaj¹ siê dwie domeny immunoglobulinowe.

Pierwsza z nich jest domen¹ typu zmiennego (IgV) (8,

28), choæ w niektórych publikacjach okreœlana bywa

mianem domeny typu przejœciowego (IgI) (1, 14). Jej

konformacjê stabilizuj¹ wi¹zania dwusiarczkowe,

utworzone miêdzy cysteinami po³o¿onymi w pozycji

50 i 124 sekwencji aminokwasowej (11). Druga do-

mena, typu sta³ego (IgC), stabilizowana jest wi¹zaniem

dwusiarczkowym, utworzonym miêdzy cysteinami

w pozycji 165 i 220 (27). W obrêbie omawianej do-

meny, podczas obróbki potranslacyjnej, zachodzi pro-

ces glikozylacji, przy czym jest to modyfikacja miej-

scowo specyficzna i obejmuje dwie asparaginy w po-

zycji 55 i 215 (14).

Ze wzglêdu na budowê domeny zewn¹trzplazma-

tycznej, butyrofilinê zaliczyæ mo¿na do nadrodziny

immunoglobulin (IgSF) (20), du¿ej grupy bia³ek, wœród

której znajduj¹ siê bia³ka adhezyjne, receptory i bia³-

ka uk³adu odpornoœciowego (14). Jednym z bia³ek

zaliczanych do IgSF jest glikoproteina otoczki mieli-

nowej (MOG) (20), której N-terminalna czêœæ jest

w 52% identyczna z domen¹ zewn¹trzplazmatyczn¹

butyrofiliny (11, 20). Takie podobieñstwo sekwencji

mo¿e mieæ znaczenie w poznaniu etiologii chorób auto-

immunizacyjnych zwi¹zanych z MOG, tj. stwardnie-

niem rozsianym (MS) i jego zwierzêcym odpowiedni-

kiem – doœwiadczalnym autoimmunizacyjnym zapa-

leniem mózgu i rdzenia (EAE) (25).

Kolejnym obszarem butyrofiliny jest krótki (d³ugoœ-

ci 27 aminokwasów), zbudowany z jednej helisy, re-

gion transb³onowy. Sk³ada siê on w przewadze z ami-

nokwasów hydrofobowych, co w efekcie ca³emu re-

gionowi nadaje hydrofobowy charakter (1). Region

transb³onowy znajduje siê mniej wiêcej w po³owie

pe³nej sekwencji bia³ka (14). Hydrofobowy charakter

tego fragmentu bia³ka t³umaczy jego umiejscowienie

w obrêbie b³ony cytoplazmatycznej.

Od strony cytoplazmy, tu¿ za regionem transb³ono-

wym, a jednoczeœnie w C-terminalnym koñcu ³añcu-

cha polipeptydowego butyrofiliny, wyró¿niæ mo¿na

wysoce konserwatywn¹ domenê, znan¹ jako B30.2.

Koñcowa domena (C) butyrofiliny u byd³a zbudowa-

na jest z 257 aminokwasów z przewag¹ reszt tyrozy-

Medycyna Wet. 2008, 64 (4A)

406

nowych i tryptofanowych. Obszar B30.2 butyrofiliny

opisywanej u ró¿nych gatunków krêgowców zbudo-

wany jest z oko³o 170 aminokwasów i stanowi oko³o

70% cytoplazmatycznej czêœci bia³ka (14). Pozosta³e

55 aminokwasów w koñcu C jest ju¿ mniej konserwa-

tywne (28 z nich wykazuje pe³n¹ homologiê u byd³a,

cz³owieka, myszy i œwinki morskiej) (14), jednak zda-

niem Seto i wsp. (23), którzy zaproponowali prze-

strzenny model omawianej domeny u cz³owieka, C-

-terminalny fragment sekwencji nie jest zaanga¿owa-

ny w powstawanie fa³dowania charakterystycznego dla

domeny B30.2. Najprawdopodobniej domena ta sk³a-

da siê z dwóch czêœci o fa³dowaniu typu â-kartki, na

które sk³ada siê 15 â-pasm (dok³adniej jest to rodzaj

struktury â, znanej jako â-sandwich), co upodabnia j¹

w strukturze przestrzennej do immunoglobulin. Jed-

nak w przeciwieñstwie do domen immunoglobulino-

wych, wystêpuj¹cych w czêœci zewn¹trzplazmatycz-

nej, domena B30.2 nie jest stabilizowana mostkami

disiarczkowymi. Wiadomo tak¿e, ¿e domena B30.2 ma

charakter globularny (23).

B30.2 jest jedyn¹ obecnie znan¹ sekwencj¹, wystê-

puj¹c¹ w bia³kach o tak ró¿nej lokalizacji w komórce

(bia³ka transb³onowe, cytoplazmatyczne, wydzielni-

cze) (8) i tak zró¿nicowanej funkcji (wystêpuje w bia³-

kach pe³ni¹cych rolê czynników cytoplazmatycznych

i j¹drowych, receptorach b³onowych, wydzielanych

toksynach). Mimo to, homologia w obrêbie domeny

jest wysoka (14), tak¿e pomiêdzy taksonami znajdu-

j¹cymi siê na ró¿nym szczeblu ewolucji (od ryb do

wy¿szych ssaków) (8). Konserwatyzm domeny wska-

zuje, ¿e najprawdopodobniej pe³ni ona w komórce nie-

znan¹ dot¹d, uniwersaln¹ funkcjê, chocia¿ przypusz-

cza siê, ¿e mo¿e braæ udzia³ w oddzia³ywaniach po-

miêdzy bia³kami (8, 11). Domena B30.2 wystêpuje

w C-terminalnym odcinku przynajmniej 20 ró¿nych

bia³ek, które przydzieliæ mo¿na do trzech odmiennych

grup (8).

Gen koduj¹cy butyrofilinê

Strukturê genu koduj¹cego butyrofilinê poznano ju¿

u kilku gatunków ssaków. U byd³a zosta³ on zmapowa-

ny w d³ugim ramieniu chromosomu 23 [23q21 – q23]

(2, 26), u cz³owieka natomiast w krótkim ramieniu

chromosomu 6 [6p21.3 – p22] (2, 27). Ponadto gen

butyrofiliny zlokalizowano u myszy w chromosomie

13 (10) oraz u œwini w 7 chromosomie (29).

Pochodzenie ewolucyjne genu wskazuje, ¿e naj-

prawdopodobniej ewoluowa³ on z podzbioru genów,

koduj¹cych nadrodzinê immunoglobulin – IgSF (2)

oraz domenê B30.2, konserwatywn¹ w rodzinie bia-

³ek zawieraj¹cych palce cynkowe (18). Wed³ug Ver-

neta i wsp. BTN pojawi³ siê w obrêbie MHC na sku-

tek duplikacji genów MOG (gen, który da³ pocz¹tek

domenie immunoglobulinowej butyrofiliny) i rfp (przo-

dek domeny B30.2) (18).

Gen butyrofiliny charakteryzuje podobna organiza-

cja u wszystkich opisanych dot¹d gatunków ssaków;

u byd³a sk³ada siê on z siedmiu eksonów, przedzielo-

nych szeœcioma intronami (4), podobnie jest u myszy

i cz³owieka. Wzglêdna d³ugoœæ intronów i eksonów

genu byd³a i myszy jest porównywalna lub identyczna

(18). Poszczególne eksony wykazuj¹ u obu gatunków

68-87% podobieñstwo, ale ju¿ sekwencje niekoduj¹-

ce s¹ mniej homologiczne (4). Najbardziej konserwa-

tywny okazuje siê ekson 7, koduj¹cy domenê B30.2

(86,7%) (18). Organizacja poszczególnych eksonów

butyrofiliny odpowiada poszczególnym funkcjonalnym

domenom kodowanego bia³ka (4, 18). Gen koduj¹cy

butyrofilinê prawdopodobnie nie podlega alternatyw-

nemu sk³adaniu (1).

Davey i wsp. (4) wykazali, ¿e fragment genu ulega-

j¹cy transkrypcji u byd³a ma d³ugoœæ 6,3 kb i otoczony

jest sekwencjami UTR d³ugoœci 1,7 kb od strony 5’

(5’-UTR) i 2,1 kb od strony 3’ (3’-UTR). Równie¿

u myszy mRNA Btn posiada regiony 5’-UTR i 3’-UTR

(18). W obrêbie tych regionów zidentyfikowano sek-

wencje SINE, u byd³a oznaczane jako bov–tA (4), które

nale¿¹ do najczêœciej wystêpuj¹cych elementów SINE

u tego gatunku. Sekwencje SINE wystêpuj¹ tak¿e

u myszy w obrêbie UTR (18).

Promotor genu butyrofiliny nie posiada typowych

sekwencji regulatorowych, wystêpuj¹cych w promo-

torach innych genów. Brak sekwencji TATA czy Inr

powoduje, ¿e okreœlany jest on mianem „TATA–less

promoter” (4). Komputerowa analiza sekwencji pro-

motorowej u byd³a wykaza³a szereg potencjalnych

miejsc wi¹¿¹cych czynniki transkrypcyjne, m.in. dla

AP-1, NF1 i ets oraz sekwencje konsensusowe dla

wi¹zania receptorów: c/EBP, estrogenów, progestero-

nu i glikokortykoidów (4). Ekspresja butyrofiliny, ogra-

niczona do gruczo³u mlekowego, jest dodatkowo œciœ-

le regulowana na poziomie transkrypcyjnym przez

hormony laktogenne (1).

W genie butyrofiliny u byd³a scharakteryzowano

liczne miejsca polimorficzne w czêœciach intronowych

oraz eksonowych (4, 9, 14, 26, 32). Podejmowane s¹

próby ustalenia ich potencjalnego wp³ywu na takie

cechy u¿ytkowoœci mlecznej, jak sk³ad chemiczny

mleka, zawartoœæ t³uszczu (13) oraz liczba komórek

somatycznych w mleku (12, 13, 32).

Potencjalne funkcje butyrofiliny

Fizjologiczna rola butyrofiliny nie jest w pe³ni wy-

jaœniona. Ze wzglêdu na ograniczenie ekspresji buty-

rofiliny jedynie do szczytowej czêœci komórek epite-

lialnych gruczo³u mlekowego w czasie laktacji oraz

stwierdzenie jej obecnoœci w strukturze kuleczek t³usz-

czowych (5, 15) wydaje siê, ¿e jest ona niezbêdna

w procesie sekrecji t³uszczu do mleka. Franke i wsp.

(5), a nastêpnie Mather i Jack (15) podejmowali próby

wyjaœnienia roli butyrofiliny w procesie formowania

siê MFGM.

Jedn¹ z mo¿liwoœci uczestnictwa butyrofiliny w pro-

cesie sekrecji t³uszczu do mleka jest jej oddzia³ywanie

z innymi bia³kami. Butyrofilina usytuowana w obrê-

Medycyna Wet. 2008, 64 (4A)

407

bie plazmolemmy komórek epitelialnych wi¹¿e siê

z oksydaz¹ ksantynow¹ (XO) (10), tworz¹c kompleks

zgromadzony w szczytowej czêœci komórki. Do tak

powsta³ego kompleksu asocjuje adipofilina (ADRP),

wystêpuj¹ca w b³onie otaczaj¹cej wydzielnicze krop-

le lipidowe wewn¹trz komórki. To powoduje uwypuk-

lenie b³ony komórkowej i ostatecznie wydzielenie

dojrza³ej kropli lipidowej z komórki, z jednoczesnym

otaczaniem jej przez b³onê komórkow¹ (16, 17).

W celu zbadania, na ile istotna jest obecnoϾ buty-

rofiliny w procesie sekrecji t³uszczu do mleka, Ogg

i wsp. (19) stworzyli linie myszy z dysfunkcj¹ genu

butyrofiliny (Btn-/-), u których butyrofilina w gruczo-

le mlekowym podczas laktacji okaza³a siê niezbêdna

w kontrolowanej sekrecji kropelek t³uszczowych.

Wprawdzie krople lipidowe tworzy³y siê w cytoplaz-

mie, jednak ich œrednica by³a znacznie wiêksza ni¿

w mleku osobników z czynn¹ kopi¹ Btn. Dodatkowo

nagromadzenie du¿ych kropli zaburza³o sekrecjê in-

nych sk³adników do mleka i zmniejsza³o jego objê-

toœæ. Na podstawie powy¿szych obserwacji Ogg i wsp.

(19) postawili dwie hipotezy, próbuj¹ce wyjaœniæ udzia³

butyrofiliny w regulowanej sekrecji t³uszczu do mle-

ka. Pierwsza z nich zak³ada, ¿e butyrofilina jako bia³-

ko strukturalne pe³ni rolê swoistego rusztowania, wi¹-

¿¹cego oksydazê ksantynow¹ (XO) i, byæ mo¿e, tak¿e

inne bia³ka do dwuwarstwowej b³ony lipidowej, ota-

czaj¹cej z zewn¹trz MFGM. Druga zwraca uwagê na

receptorow¹ strukturê butyrofiliny. Oksydaza ksanty-

nowa w tym przypadku s³u¿yæ mog³aby jako cz¹stecz-

ka sygna³owa, prowadz¹ca do wytworzenia reaktyw-

nych form tlenu. Przez integracjê z XO, butyrofilina

jako receptor sygna³owy mog³aby regulowaæ poœred-

nio lub bezpoœrednio funkcje aparatu sekrecyjnego

(19).

Interesuj¹ce wyniki badañ struktury MFGM techni-

k¹ freeze-fracture i metodami immunohistochemicz-

nymi przedstawili tak¿e Robenek i wsp. (22). Efekty

wspomnianych analiz nie da³y podstaw do poparcia

dotychczasowych przypuszczeñ uczestnictwa w me-

chanizmie sekrecji t³uszczu do mleka butyrofiliny,

oksydazy ksantynowej i adipofiliny. Ustalono bowiem,

¿e butyrofilina rozmieszczona jest w strukturze MFGM

inaczej ni¿ dot¹d s¹dzono. Bia³ko to zlokalizowano

w sieci krawêdzi dwuwarstwowej b³ony lipidowej oraz

jako kontynuacjê uk³adu tej sieci w g³êbiej po³o¿onej,

jednowarstwowej b³onie MFGM, podczas gdy XO

i ADRP rozmieszczone by³y w strukturze MFGM

w zupe³nie inny sposób. St¹d te¿ sugestia, ¿e sekrecja

kuleczek t³uszczowych do mleka kontrolowana jest nie

przez wi¹zanie siê kompleksów butyrofiliny i XO do

adipofiliny, ale przez oddzia³ywania miêdzy butyrofi-

lin¹ z b³ony komórkowej a butyrofilin¹ znajduj¹c¹ siê

w pojedynczej b³onie fosfolipidowej, otaczaj¹cej bez-

poœrednio krople lipidowe (22). Idealne dopasowanie

rozmieszczenia bia³ka w obu warstwach oraz wi¹za-

nie butyrofilina–butyrofilina zapewniaæ ma otaczanie

b³ony komórkowej wokó³ kropli lipidowych i ich osta-

teczne p¹czkowanie z komórki. Na korzyœæ tego twier-

dzenia przemawia tak¿e zdolnoœæ cz¹steczek butyro-

filiny do tworzenia agregatów.

Interesuj¹cych informacji dostarczy³a tak¿e kompu-

terowa analiza porównawcza sekwencji aminokwaso-

wych butyrofiliny (25). Z powodu wysokiej homolo-

gii jej N-terminalnych obszarów i MOG wysuniêto

hipotezê, sugeruj¹c¹ zwi¹zek butyrofiliny z rozwojem

stwardnienia rozsianego. MOG jest autoantygenem,

zwi¹zanym z rozwojem MS (25). Etiologia tej wielo-

czynnikowej choroby nie jest do koñca poznana, nie-

mniej jednak przypuszcza siê, ¿e czynniki œrodowi-

skowe, m.in. dieta, mog¹ zaburzaæ tolerancjê uk³adu

odpornoœciowego wzglêdem otoczki mielinowej

u osobników genetycznie podatnych (21). Stefferl

i wsp. udowodnili, ¿e butyrofilina ma zdolnoœæ uczu-

lania limfocytów T i stymulacji odpowiedzi swoistej

wzglêdem MOG (6, 25). Butyrofilina mo¿e induko-

waæ reakcjê zapaln¹ w centralnym uk³adzie nerwowym

i, pod pewnymi warunkami, wywo³ywaæ tak¿e supre-

sjê tej odpowiedzi (25) w wyniku reakcji krzy¿owej,

okreœlanej równie¿ jako molekularna mimikra (6, 25).

Z kolei Vojdani i wsp. (30) wykryli w surowicy dzieci

chorych na autyzm przeciwcia³a skierowane przeciw

ró¿nym antygenom zwi¹zanych z uk³adem nerwowym.

Przeciwcia³a te zdolne by³y tak¿e do wi¹zania siê

z cz¹steczkami wykazuj¹cymi wysok¹ homologiê z an-

tygenami, m.in. z butyrofilin¹. Dlatego te¿ wspomniany

zespó³ naukowców zwraca uwagê na te cz¹steczki

w patogenezie zachowania autystycznego (30).

Podsumowanie

Z analizy piœmiennictwa wynika, ¿e butyrofilina ma

niezwykle istotne znaczenie w procesie sekrecji t³usz-

czu do mleka. Nadal do poznania pozostaje jednak

wiele szczegó³ów dotycz¹cych budowy bia³ka oraz

mechanizmów molekularnych warunkuj¹cych jego

interakcjê z innymi elementami odpowiadaj¹cymi za

sekrecjê t³uszczu do mleka. Z³o¿onoœæ struktury buty-

rofiliny wskazuje tak¿e na inne, dodatkowe funkcje

oraz efekty dzia³ania tego bia³ka, zarówno pozytywne

(butyrofilina jako cenny sk³adnik od¿ywczy), jak i ne-

gatywne (przypuszczalny udzia³ w patogenezie szere-

gu chorób). Wszystko to pozwala uznaæ butyrofilinê

za niezwykle interesuj¹cy obiekt badañ.

Piœmiennictwo

1.Banghart L. R., Chamberlain C. W., Verlade J., Korobko I. V., Ogg S. L.,

Jack L. J. W., Vakharie V. N., Mather I. H.: Butyrophilin is expressed in

mammary epithelial cells from a single – sized messenger RNA as a type I

membrane glycoprotein. J. Biol. Chem. 1998, 273, 4171-4179.

2.Brunner R. M., Guerin G., Goldammer T., Seyfert H.-M., Schwerin M.: The

bovine butyrophilin encoding gene (BTN) maps to chromosome 23. Mamm.

Genome 1996, 7, 635-636.

3.Cavaletto M., Giuffrida M. G., Conti A.: The proteomic approach to analysis

of human milk fat globule membrane. Clin. Chim. Acta 2004, 347, 41-48.

4.Davey H. W., Ogg S. L., Husaini Y., Snell R. G., Korobko I. V., Mather I. H.,

Wilkins R. J.: Structure and sequence of the bovine butyrophilin gene. Gene

1997, 199, 57-62.

5.Franke W. W., Heid H. W., Grund C., Winter S., Freundenstein C., Schmid E.,

Jarasch E. D., Keenan T. W.: Antibodies to the major insoluble milk fat

Medycyna Wet. 2008, 64 (4A)

408

globule membrane – associated protein: specific location in apical regions of

lactating epithelial cells. J. Cell Biol. 1981, 89, 485-494.

6.Guggenmos J., Schubert A. S., Ogg S., Andersson M., Olsson T., Mather I. H.,

Linington C.: Antibody cross – reactivity between myelin oligodendrocyte

glycoprotein and the milk protein butyrophilin in multiple sclerosis. J. Im-

munol. 2004, 172, 661-668.

7.Heid H. W., Keenan T. W.: Intracellular origin and secretion of milk fat glo-

bules. Eur. J. Cell Biol. 2005, 84, 245-258.

8.Henry J., Ribouchon M.-T., Offer C., Pontarotti P.: B30.2-like proteins:

a growing family. Biochem. Bioph. Res. Co. 1997, 235, 162-165.

9.Husaini Y., Wilkins R. J., Davey H. W.: Identification of five point mutations,

including an AluI RFLP, in the bovine butyrophilin gene. Anim. Genet. 1999,

30, 382-405.

10.Ishii T., Aoki N., Noda A., Adachi T., Nakamura R., Matsuda T.: Carboxy-

terminal cytoplasmic domain of mouse butyrophilin specially associates with

a 150 kDa protein of mammary epithelial cells and milk fat globule membra-

ne proteins. BBA 1995, 1245, 285-292.

11.Jack L. J. W., Mather I. H.: Cloning and analysis of cDNA encoding bovine

butyrophilin, an apical glycoprotein expressed in mammary tissue and secre-

ted in association with the milk – fat globule membrane during lactation.

J. Biol. Chem. 1990, 265, 14481-14486.

12.Komisarek J., Antkowiak I, Rytlewski J., Dorynek Z., Waœkowicz K.: Effect

of polymorphism in gene BTN1A1 on somatic cell count in milk of Jersey

cows. Pol. J. Food Nutr. Sci. 2006, 15, 101-105.

13.Komisarek J., Dorynek Z.: Analiza polimorfizmu w genach BTN, GHR

i CYP 19 u byd³a. Zesz. Nauk. Przeg. Hod. 2002, 62, 295-302.

14.Mather I. H.: A review and proposed nomenclature for major proteins of the

milk–fat globule membrane. J. Dairy Sci. 2000, 83, 203-247.

15.Mather I. H., Jack. L. J. W.: A review of the molecular and cellular biology

of butyrophilin, the major protein of bovine milk fat globule membrane.

J. Dairy Sci. 1993, 76, 3832-3850.

16.Mather I. H., Keenan T. W.: Origin and secretion of milk lipids. J. Mammary

Gland Biol. 1998, 3, 259-273.

17.Murphy D. J., Vance J.: Mechanism of lipid – body formation. Trends Bio-

chem. Sci. 1999, 24, 109-115.

18.Ogg L. S., Komaragiri M. V. S., Mather I. H.: Structural organization and

mammary – specific expression of the butyrophilin gene. Mamm. Genome

1996, 7, 900-905.

19.Ogg L. S., Weldon A. K., Dobbie L., Smith A. J., Mather I. H.: Expression

of butyrophilin (Btn1a1) in lactating mammary gland is essential for the

regulated secretion of milk–lipid droplets. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004,

101, 10084-10089.

20.Pham-Dinh D., Mattei M.-G., Nussbaum J.-L., Roussel G., Pontarotti P.,

Roeckel N., Mather I. H., Artzt K., Lindahl K. F., Dautigny A.: Myelin/oligo-

dendrocyte glycoprotein is a member of a subset of immunoglobulin super-

family encoded within the major histocompatibility complex. Proc. Natl. Acad.

Sci. USA 1993, 90, 7990-7994.

21.Riccio P.: The proteins of the milk fat globule membrane in the balance.

Trends Food Sci. Tech. 2004, 15, 458-461.

22.Robenek H., Hofnagel O., Buers I., Lorkowski S., Schnoor M., Robenek M. J.,

Heid H., Troyer D., Severs N. J.: Butyrophilin controls milk fat globule

secretion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 10385-10390.

23.Seto M. H., Hsiao-Lai L., Zajchowski D. A., Whitlow M.: Protein fold analy-

sis of the B30.2-like domain. Proteins 1999, 35, 235-249.

24.Spitsberg V. L.: Bovine milk fat globule membrane as a potential nutraceuti-

cal. J. Dairy Sci. 2006, 88, 2289-2294.

25.Stefferl A., Schubart A., Storch M., Annini A., Mather I. H., Lassmann H.,

Linington C.: Butyrophilin, a milk protein, modulates the encephalitogenic

T cell response to mielin oligodendrocyte glicoprotein in experimental auto-

immune encephalomyelitis. J. Immunol. 2000, 165, 2859-2865.

26.Taylor C., Everest M., Smith C.: Restriction fragment length polymorphism

in amplification products of the bovine butyrophilin gene: assignment of

bovine butyrophilin to bovine chromosome 23. Anim. Genet. 1996, 27, 183-

-185.

27.Taylor M. R., Peterson J. A., Ceriani R. L., Conto J. R.: Cloning and sequen-

ce analysis of human butyrophilin reveals a potential receptor function. BBA

1996, 1306, 1-4.

28.Tazi-Ahnini R., Henry J., Offer C., Bouissou-Bouchouata C., Mather I. H.,

Pontarotti P.: Localization and structure of new members of the butyrophilin

gene family in the juxta – telomeric region of the major histocompatibility

complex. Immunogenetics 1997, 47, 55-63.

29.Velten F., Rogel-Gaillard C., Renard C., Pantarotti P., Tazi-Ahnini R.,

Vaiman M., Charadon P.: A first map of the porcine major histocompati-

bility complex classI region. Tissue Antigens 1998, 51, 183-194.

30.Vojdani A., Campbell A. W., Anyanwu E., Kashanian A., Bock K., Vojdani E. J.:

Antibodies to neuron-specific antigens in children with autism: possible cross-

reaction with encephalitogenic proteins from milk, Chlamydia pneumoniae

and Streptococcus group A. J. Neuroimmunol. 2002, 129, 168-177.

31.Ye A., Singh H., Taylor M. W., Anema S.: Characterization of protein compo-

nents of natural and heat – treated milk fat globule membrane. Int. Dairy J.

2002, 12, 393-402.

32.Zegeye A., Ashwell M., Ogg S., Rexroad C., Mather I. H.: RFLP markers in

the bovine butyrophilin gene. Anim. Genet. 1999, 30, 382-405.

Adres autora: mgr in¿. Magdalena Muszyñska, ul. Doktora Judyma 10,

71-460 Szczecin; e-mail: [e-mail]