補體的結構及遺傳學特征近年來，補體的分子生物學進展迅猛，對補體系統的活化機理和功能得到了分子水平的解釋。各種補體分子的cDNA已克隆成功，大多數補體蛋白的基因在染色體上的定位已被確定，并通過對它們的核苷酸序列和氨基酸序列的分析，發現許多補體蛋白的基因在染色體上相連鎖，在結構上具有共同性。
一、補體蛋白結構的共同性
通過對補體系統的蛋白結構進一步探查，表現了一些頗具特色的結構功能域（module），并根據它們在氨基酸序列上的同源性，將它們歸為幾個不同的蛋白家族。同一家族中的各個成員通常具有相類似的結構和功能。此外，根據不同補體蛋白基因間的同源性，提示每個家族的成員可能是由一個共同的祖基因復制而來，出現結構上的多樣性，進而使各種補體蛋白又具有各自特定的功能。
(一)C1q與其相關的分子
C1q與其相關的分子：甘露糖結合蛋白（mannose-binding protein,MBP）、肺表面活性物質脫輔基蛋白A和D（surfactant protein A and D,SP-A,SP-D）、類風濕因子（RF）和膠固素（conglutinin）等，為具有以膠原樣蛋白和凝集素區結構為特征的一組蛋白。因此有人將collagen與lectin兩字縮合，歸納稱為“collectin”（可暫譯為膠凝素）。這些相關分子均能以抗體依賴或非依賴的方式被激活，再激活補體系統，或具有結合C1q-R的能力，從而模擬和放大C1q的功能作用。
?。ǘ┙z氨酸蛋白酶補體分子
補體的結構及遺傳學特征在補體固有成分和調節蛋白中，共有6個絲氨酸蛋白酶（原）。即：C1r、Cls、C2、B因子（Bf）、D因子和I因子。它們除彼此在氨基酸序列上有同源性外，還與非補體性絲氨酸蛋白酶（如胰蛋白酶和糜蛋白酶）高度同源。但C2和Bf的催化部位比常見的絲氨酸蛋白酶約多210個氨基酸殘基。在6個補體性絲氨酸蛋白酶中，C1r和C1s，C2和Bf又具有更大的相似性。
C1r和C1s均為單鏈長形結構，兩端呈球形似啞鈴狀，分子量均為85kDa。二者除在C端有共同的絲氨酸蛋白酶結構功能域外，其N端有約450個氨基酸彼此同源。
C2和Bf均為單肽鏈糖蛋白，它們除在形成兩條補體激活途徑中和C3轉化酶方面十分相似外，在合成部位、合成途徑、分子大小、亞單位結構、半胱氨酸位置及數目，以及保守殘基替代及活性部位等方面也有很大的相似性（表5-4）。C2和Bf分子中相同的結構功能域是均有3個CSR、1個與von Willebrand因子（vWF）共同的氨基酸序列和1個絲氨酸蛋白酶結構功能域。
表5-4 C2與Bf的特性比較
C2 Bf 分子量 110kDa 93kDa C2a:75kDa Bb:63kDa C2b:35kDa Ba:35kDa 血清含量 ～15mg/L 150～200mg/L 相得益彰活性部位 C端側（C2a） C端側（Bb） 氨基酸 723 733 C2a:509 Bb:505 C2b：234 Ba:234 電鏡形態 3個球狀結構 3個球狀結構 mRNA 2.9kb 2.6kb 基因長度 18kb 6kb 3個SCR 1～65，66～127，128～186 4～74,75～136,137～194 形成的C3轉化酶 C42a C3bBb
(三)末端補體分子
末端補體分子C6，C7，C8和C9是構成膜攻擊復合體（MAC）引起靶細胞溶解破壞的重要組成成分。功能上的相似性反映了它們結構上的共同性。均具有420kDa的I型凝血敏感蛋白重復序列（thrombospondin type I repeat,TSP-1），而且與TSP-1特有的β片層、和β螺旋結構的立體配體也是類似的。此種結構單位也存在于備解素（properdin）和瘧原蟲的羧箕末端。除TSP-1外，它們還具有1個拷貝的低密度脂蛋白受體結構功能域（low density lipoprotein receptor module,LDL-R），1個表皮生長因子前體結構功能域（EGf precusor module）。在肽鏈的中央還有1個半胱酸貧乏區與細胞毒性細胞和NK細胞釋放的perforin的結構具有相似性（圖5-19）。其中C6和C7具有更大的同源性。二者除上述的結構功能域外，在C端還存在著富含半胱氨酸的重復序列，即為2個CSR和2個與I因子重鏈中有一個區具有同源性的結構功能域（factor I module,FIM）。二者的分子量也相近似，分別為128kDa和121kDa。顯著的差別僅僅是C6的N端多1個由59個氨基酸組成的TSP-1。補體的結構及遺傳學特征
（四）具有SCR的6種補體調節蛋白
補體活化調節蛋白（requlator of complement activation,RCA）包括：CR1、CR2、H因子、C4bp、DAF和MCP。它們共同的結構特征是均具有多個類似的短同源重復序列（SCR）。SCR也稱Shushi單位。一個SCR約由60-70個氨基酸殘基所組成，大小為4.5nm。SCR之間有20-40%的同源性。所有的SCR均具有固定的保守骨架序列（其中有4個半胱氨酸形成兩個二硫鍵），并與脯氨酸、色氨酸、酪氨酸/丙氨酸、甘氨酸相維系而形成一獨特的結構單位（圖5-20）。這一結構單位在CR1中有32個，CR2中有15-16個，H因子中有20個，C4b中有12個，DAF和MCP中各有4個，而且是構成這些補體蛋白肽甸的主要結構。SCR在RCA中的功能是與C3、C4和C5結合，發揮其調節作用。在前述的C1r、Cls、C2、Bf、C6和C7中也含有幾種非補體性蛋白如IL-2R、β2糖蛋白1（β2-1）、內皮細胞-白細胞粘附分子-1（ELAM-1）、淋巴細胞的歸位受體和凝血因子Ⅻ的b亞單位中也含有SCR，但其意義不詳。值得注意的是，牛痘病毒具有SCR的編碼DNA，且與C4bp的SCR相類似，可逃避補體經典途徑對其發揮作用。
此外，在補體的膜性調節分子中，DAF、MCP、C8bp和CD59四種分子者是以糖基磷酯酰肌醇錨（GPI）而固定在細胞膜上的。錨的核心結構是：protein-CO-NH-CH2-PO4-6-man-α1,2-man-α1,6-man-α1,4-G1CN--α1,6MYO-inositol-1-PO4-Lipid。此種結構還存在于多種非補體蛋白中，如堿性磷酸酶、乙酰膽堿酯酶、Thy-1及布氏錐蟲的變異體表面糖蛋白等。補體蛋白DAF、MCP、CD59和C8bp（HRF）可借助于這樣的結構而使補體對自身細胞的損傷減至zui小。這就是近日逐漸闡明的補體同源限制性（homologous restriction）。陣發性血紅蛋白尿（PNH）之所以對補體攻擊敏感，正是由于其紅細胞膜上缺乏含有GPI錨的分子，因而使機體的正常同源限制性作用失去效能所致。
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