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動脈粥樣硬化:第一節(jié) 脂蛋白脂肪酶

脂蛋白脂肪酶(liportein lipase, LPL)是脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞,乳腺細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等實質(zhì)細(xì)胞合成和分泌的一種糖蛋白,分子量為60kD,含3%~8%碳水化合物;钚訪PL以同源二聚體形式存在,通過靜電引力與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的多聚糖結(jié)合,肝素可以促進(jìn)此…

脂蛋白脂肪酶(liportein lipase, LPL)是脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞,乳腺細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等實質(zhì)細(xì)胞合成和分泌的一種糖蛋白,分子量為60kD,含3%~8%碳水化合物。活性LPL以同源二聚體形式存在,通過靜電引力與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的多聚糖結(jié)合,肝素可以促進(jìn)此結(jié)合形式的LPL釋放入血,并可提高其活性。LPL生理功能是催化CM和VLDL核心的TG分解為脂肪酸和單酸甘油酯,以供組織氧化供能和貯存;LPL還參與VLDL和HDL之間的載脂蛋白和磷脂的轉(zhuǎn)換,ApoC-Ⅱ為其必需的輔因子,其中的C端第61~79位氨基酸具有激活LPL的能力。

一、LPL結(jié)構(gòu)與合成

比較不同種類包括人類脂肪組織、牛乳腺、鼠巨噬細(xì)胞、豬脂肪組織和禽類的LPL一級結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)人類LPL氨基酸序列與哺乳類動物有87%~94%同源性,與禽類比較也有70%同源性,表明LPL在進(jìn)化過程中的高度保守性。人類LPL、肝脂酶(HL)以及胰脂酶(PL)具有高度相似的氨基酸序列,推測三者可能起源于同一個基因家族,具有共同的作用機(jī)制。

目前人類LPL二級結(jié)構(gòu)尚未闡明,推測LPL分子可能由兩個結(jié)構(gòu)區(qū)域構(gòu)成:N端區(qū)的和C端區(qū),N端區(qū)包括1~315位氨基酸,形成一個以β折疊為主的近球形結(jié)構(gòu),它是LPL重要的功能區(qū),催化活性中心就位于此區(qū)。構(gòu)成LPL催化活性中心的三個氨基酸分別為Ser132、His241和Asp156,用中性氨基酸取代活性中心附近的氨基酸,LPL活性明顯下降或消失。Asn43是N端區(qū)一重要的糖基化位點,它起著維持LPL正常三維結(jié)構(gòu)的作用。對正常分泌的LPL活性功能具有重要意義。此外,N端區(qū)第279~282位和292~309位氨基酸介payment-defi.com導(dǎo)LPL與肝素結(jié)構(gòu)。C端區(qū)呈一個折疊的柱狀連接在球形的N端區(qū),C端區(qū)的功能尚有爭議,多數(shù)認(rèn)為與介導(dǎo)酶與底物接觸,形成活性的LPL同源二聚體以及間接參與酶解過程。

LPLpayment-defi.com/sanji/在實質(zhì)細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成,新合成的LPL留在核周圍內(nèi)質(zhì)網(wǎng),屬于無活性酶,由mRNA翻譯合成的無活性LPL,稱為酶前體,再糖基化后,才轉(zhuǎn)化成活性LPL酶,如圖5-1所示。從細(xì)胞中如何分泌;目前認(rèn)為有兩種機(jī)制,其一是細(xì)胞合成的LPL后直接分泌,不貯存于細(xì)胞內(nèi),即稱為基本型分泌;其二是調(diào)節(jié)型分泌,某些細(xì)胞新合成LPL貯存于分泌管內(nèi),一旦細(xì)胞受到一個合適的促分泌剌激。LDL即分泌,此時分泌往往大于合成。所有細(xì)胞都具備基本型分泌,只有少部分細(xì)胞兼有兩種分泌形式。Vannier提出,LPL是結(jié)合在插入細(xì)胞內(nèi)分泌器并存在于細(xì)胞膜外表面的硫酸肝素糖蛋白(heparin sulphate protoglycans, HSPG),致使酶保持一種無活力的濃縮狀態(tài),然后通過一個尚未闡明的機(jī)制由肝素促使分泌,即肝素后血漿中得到活化的LPL,分布在含甘油三酯的脂蛋白中,并主要是分解CM和VLDL的甘油三酯并結(jié)合附著在這些脂蛋白殘粒中,可能形成肝攝取這些顆粒的信號。

圖5-1 LPL的合成

二、LPL基因及其多態(tài)性

LPL基因位于8P22,長約35kb,由10個外顯子和9個內(nèi)含子組成,編碼475個氨基酸的蛋白質(zhì),包括27個氨基酸殘基的信號肽。現(xiàn)已查明外顯子1長273kp,編碼5"端非翻譯區(qū)和信號肽區(qū)。外顯子2~5長度分別為161、180、112和234bp,其中外顯子2所編碼的Asn43糖基化位點為LPL催化活性必需的,外顯子4編碼脂質(zhì)結(jié)合區(qū)。外顯子6包含243bp。編碼肝素結(jié)合區(qū)。外顯子7~9長度分別為121、183和105bp。編碼結(jié)構(gòu)參與與ApoCⅡ結(jié)合。外顯子10是LPL基因中最大的外顯子,長1950bp,編碼整個3"端非翻譯區(qū)。LPL內(nèi)含子7第序列尚未弄清,報道其中存在Alu重復(fù)序列和多態(tài)位點。Jurke等研究發(fā)現(xiàn)LPL內(nèi)含子7中有一完整的Alu序列,長282bp,位于內(nèi)含子7第1027~746位。Delin報道內(nèi)含子6中也存在Alu序列。Alu序列在人類基因組中約占3%-6%,推測其功能與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié),hnRNA的加工以及DNA復(fù)制的啟動有關(guān),并且是基因重排的熱點位置。利用限制性片段長度多態(tài)性(RFLPS)技術(shù)檢測出LPL基因位點存在多態(tài)性,主要分布在LPL基因內(nèi)含子和側(cè)翼序列中,其中內(nèi)含子6中的PvuⅡ多態(tài)位點(圖5-2)和內(nèi)含子8中的HindⅢ(圖5-3)多態(tài)位點與高脂血癥有關(guān),這為高脂血癥的家系連鎖分析提供遺傳標(biāo)記。LPL基因轉(zhuǎn)錄起始點上游730bp區(qū)域是轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合部位,5"側(cè)翼區(qū)一27位有“TATA”框,是LPL基因啟動子所在部位。

圖5-2 LPLPvuⅡ-RFLP

M:DNA marder

1:DNA-PCR產(chǎn)物(319bp)

2-6:分別為P+P+、P+P-、P+P-、P-P-、P--、P+P+、H+H+基因型

圖5-3 LPL HindⅢ-RFLP

M:DNA marker

1~4:分別為H-H-、H-H+、H+H+、H+H-基因型

三、LPL與Ⅰ型高脂血癥

Ⅰ型高脂血癥為常染色體隱性遺傳病,具有家族性。主要臨床癥狀為陣發(fā)性腹痛,疹狀皮膚黃色瘤和肝脾腫大,生化特征為含高甘油三酯的乳糜微粒在因漿中大量堆積,脂肪耐量顯著異常,LPL活性下降,這種患者體內(nèi)的LPL含量可能完全缺陷,用目前的檢測方法測不出LPL存在,也不可能在肝素注射后使血漿LPL活性下降,推測可能是一種異常LPL翻譯后修飾所致。

引起Ⅰ型高脂血癥常見的LPL基因突變有三類:一是堿基置換突變。按性質(zhì)又可分為錯義突變和無意義突變,錯義突變是指基因結(jié)構(gòu)中某個堿基為另一個堿基取代,導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子中相應(yīng)位置氨基酸改變,這類突變多集中在LPL活性中心所在的N端區(qū),如Gly142、Ala176、Gly188、IIe194、Leu207、Arg243等,這些氨基酸被取代則LPL活性顯著降低;無意義突變是指基因編碼區(qū)發(fā)生突變后形成終止密碼子,使翻譯過程提前終止;導(dǎo)致合成肽鏈變短,Ⅰ型高脂血癥發(fā)生與此類突變位點有關(guān),若突變位點在第106位氨基酸的編碼基因上,產(chǎn)生出來的短肽鏈產(chǎn)物不具有LPL催化功能,導(dǎo)致Ⅰ型高脂血癥發(fā)生;突變位點在第447位氨基酸的編碼基因(Ser447-Thr),其產(chǎn)物C端缺失2個氨基酸,不影響LPL活性:二是移碼突變。是指在DNA分子中插入或缺失一個或幾個核苷酸(但不是3個或3的倍數(shù))造成這一位置以后的一列編碼發(fā)生移位錯誤的突變,這種突變有的會生成終止密碼而使翻譯過程提前終止。有報道1例Ⅰ型高脂血癥患者,其G916位堿基發(fā)生缺失,產(chǎn)生一個提前終止碼,利用Northern印跡技術(shù)未檢測到可測水平的LPLmRNA,推測此移碼突變可能導(dǎo)致LPLmRNA穩(wěn)定性下降;三是基因重排。表現(xiàn)為大片段缺失或插入,目前發(fā)現(xiàn)外顯子6中2kb插入,外顯子9中3kb缺失,均導(dǎo)致I型高脂血癥。

近年研究發(fā)現(xiàn),1例Ⅰ型高脂血癥患者脂肪組織中存在正常活性的LPL,肝素后的血漿中檢測不出LPL存在,分析其脂肪組織中LPL化學(xué)組成,發(fā)現(xiàn)這種LPL的寡糖鏈含有較高水平的果糖,影響了LPL細(xì)胞內(nèi)外的轉(zhuǎn)運,提示翻譯后的修飾異常也可影響LPL活性發(fā)揮。

脂蛋白脂肪酶基因突變點如表5-1所示。

表5-1 脂蛋白脂肪酶基因突變

突變點位 置氨基酸異常
(1)剪接突變  
GT→AT內(nèi)含子2異常的mRNA生成
AG→AA內(nèi)含子2異常的mRNA生成
(2)錯義突變  
T→C外顯子3Trp96→Arg
A→G外顯子4His136→Arg
G→A外顯子4Gly142→Clu
A→G外顯子5Asp156→Gly
G→A外顯子5Asp156→Asn
C→G外顯子5Ala157→Arg
G→A外顯子5Gly176→Thr
G→A外顯子5Gly186→Glu
T→C外顯子5Ile194→Thr
C→G外顯子5Asp204→Glu
C→T外顯子5Pro207→Leu
T→A外顯子5Cys216→Ser
G→A外顯子6Arg242→His
T→A外顯子6Ser244→Thr
G→A外顯子6Asp250→Asn
T→C外顯子6Tyr252→His
(3)無義突變  
T→A外顯子3Tyr61→Stop
C→T外顯子3Gln165→Stop
C→(A/G)外顯子6Tyr282→Stop
G→A外顯子6Trp282→Stop
(4)插入  
2kb插入內(nèi)含子6無效等位基因
5kb插入外顯子3外顯子4的stop
(5)缺失  
6kb的缺失內(nèi)含子2~5無效等位基因
1bp的缺失外顯子5外顯子5的stop

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