Аполипопротеины — это белки , которые связывают липиды (маслорастворимые вещества, такие как жиры, холестерин и жирорастворимые витамины ) с образованием липопротеинов . Они транспортируют липиды в крови, спинномозговой жидкости и лимфе .
Липидные компоненты липопротеинов нерастворимы в воде. Однако из-за своих детергентоподобных ( амфипатических ) свойств аполипопротеины и другие амфипатические молекулы (такие как фосфолипиды ) могут окружать липиды, создавая липопротеиновую частицу, которая сама по себе водорастворима и, таким образом, может переноситься через жидкости организма (т.е. кровь, лимфа ).
Помимо стабилизации структуры липопротеинов и солюбилизации липидного компонента, аполипопротеины взаимодействуют с липопротеиновыми рецепторами и белками-переносчиками липидов, тем самым участвуя в захвате и клиренсе липопротеинов. Они также служат ферментными кофакторами для специфических ферментов , участвующих в метаболизме липопротеинов. [1]
Аполипопротеины также используются вирусом гепатита С (ВГС) для обеспечения проникновения, сборки и передачи вируса. Они играют роль в вирусном патогенезе и уклонении вируса от нейтрализующих антител. [2]
При транспорте липидов аполипопротеины действуют как структурные компоненты липопротеиновых частиц, лиганды для рецепторов клеточной поверхности и белков-переносчиков липидов, а также кофакторы для ферментов (например, аполипопротеин C-II для липопротеинлипазы и аполипопротеин AI (апоА1) для лецитин-холестерин-ацилтрансферазы ). [ нужна цитата ]
Различные липопротеины содержат разные классы аполипопротеинов, которые влияют на их функцию.
Аполипопротеин AI (апоА1) является основным структурным белковым компонентом липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), хотя он присутствует в других липопротеинах в меньших количествах. [3] Аполипопротеин A-IV (апоА4) присутствует в хиломикронах , липопротеинах очень низкой плотности (ЛПОНП) и ЛПВП. Считается, что он действует главным образом на обратный транспорт холестерина [4] и абсорбцию липидов в кишечнике посредством сборки и секреции хиломикронов. Предполагается, что ApoA-IV, синтезируемый в гипоталамусе, является фактором насыщения, регулирующим потребление пищи грызунами. [5] [1]
Аполипопротеин B играет особенно важную роль в транспорте липопротеинов, являясь основным организующим белком многих липопротеинов. [1]
Аполипопротеин C-III (apoC3) играет важную роль в липидном обмене, специфично регулируя метаболизм липопротеинов, богатых триглицеридами (TRL). [6]
Аполипопротеин D (apoD) представляет собой растворимый белок-носитель липофильных молекул в нейронах и глиальных клетках центральной и периферической нервной системы, и apoD также может модулировать стабильность и статус окисления этих молекул. [7]
Аполипопротеин Е (апоЕ) играет важную роль в транспорте и поглощении холестерина благодаря своему высокоаффинному взаимодействию с рецепторами липопротеинов, включая рецептор липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). АроЕ является основным липопротеином центральной нервной системы . Недавние результаты исследований апоА1 и апоЕ позволяют предположить, что третичные структуры этих двух членов семейства генов обменных аполипопротеинов человека родственны. [8] Трехмерная структура домена апоЕ , связывающего рецептор ЛПНП,указывает на то, что белок образует необычно удлиненный пучок из четырех спиралей, который может быть стабилизирован плотно упакованным гидрофобным ядром , включающим взаимодействия типа лейциновой застежки-молнии и многочисленными солями. мостики на наиболее заряженной поверхности. Основные аминокислоты, важные для связывания рецепторов ЛПНП , сгруппированы в поверхностный участок одной длинной спирали . [9]
Аполипопротеин F (apoF) является одним из второстепенных аполипопротеинов в плазме крови и представляет собой белок, ингибирующий перенос липидов, ингибирующий перенос эфиров холестерина и триглицеридов, опосредованный белком-переносчиком эфира холестерина. [10] [11]
Аполипопротеин М (апоМ) участвует в липидном обмене и проявляет антиатеросклеротические функции и представлен липопротеинами высокой плотности (ЛПВП), липопротеинами низкой плотности (ЛПНП) и липопротеинами очень низкой плотности (ЛПОНП). [12]
Существует несколько классов аполипопротеинов и несколько подклассов:
Заменяемые аполипопротеины (апоА, апоС и апоЕ) имеют одинаковую геномную структуру и являются членами мультигенного семейства, которое, вероятно, произошло от общего предкового гена . Apo-AI и ApoA4 являются частью кластера генов APOA1/C3/A4/A5 на хромосоме 11 . [14]
Описаны сотни генетических полиморфизмов аполипопротеинов, многие из которых изменяют их структуру и функцию.
Кластер обменных аполипротеинов хорошо консервативен у позвоночных . [15] Семья диверсифицировалась за счет дупликации, при этом предковый ген наиболее похож на ApoC1. [16]
Помимо позвоночных, белки, сходные с обменным ApoA/C/E и необменным Apo-B, обнаружены у широкого круга животных и хоанофлагеллят . Это говорит о том, что у предкового животного уже есть оба вида аполипопротеинов. В частности, у членистоногих аполипопротеины, несущие диацилглицерин , известны как аполипофорины , причем ApoA/C/E-подобный белок известен как аполипофорин III , а Apo-B-подобный белок известен как аполипофорин I/II. [16]
Синтез аполипопротеина в кишечнике регулируется главным образом содержанием жиров в рационе.
Синтез аполипопротеина в печени контролируется множеством факторов, включая состав диеты, гормоны ( инсулин , глюкагон , тироксин , эстрогены , андрогены ), употребление алкоголя и различные лекарства ( статины , ниацин и фибриновая кислота ). ApoB представляет собой интегральный апопротеин, тогда как остальные представляют собой периферические апопротеины.
Синтез аполипопротеина, такого как ApoA4, в гипоталамусе включает интеграцию сигналов регуляции потребления пищи [5] , которая регулируется блуждающим нервом и холецистокинином . [17]
Было высказано предположение, что аполипопротеин участвует в нескольких типах заболеваний и дисфункций.
Уровень ApoC1 увеличивается у пациентов с нейропатической болью и фибромиалгией, что позволяет предположить, что он играет важную роль в возникновении этих состояний. [18]
ApoC3 является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний. Накопление TRL в плазме, вызванное повышенным уровнем апоС-III, приводит к гипертриглицеридемии. [19]
Уровень АпоД повышается в нервной системе при большом количестве неврологических расстройств, включая болезнь Альцгеймера, шизофрению и инсульт. [7]
ApoE вовлечен в развитие деменции и болезни Альцгеймера . [20]
Апо(а) является компонентом липопротеина(а) (Лп(а)) и повышенный уровень Лп(а) в плазме является наследственным, независимым и, возможно, причинным фактором риска развития атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваний (АСССЗ). [21] Богатые холестерином апоВ-содержащие липопротеины также участвуют в патогенезе АССЗ.