APOLIPOPROTEINA E: CHARAKTERYSTYKA, FUNKCJE, CHOROBY - BIOLOGIA - 2026

Apolipoproteiny E lub ε apolipoproteiny jest częścią apolipoproteiny w osoczu wielkocząsteczkowych kompleksów zwanych lipoprotein, które są związane z tłuszczów, takich jak triglicerydy i cholesterol, które są pokryte warstwą fosfolipidów i innych białek.

Ta apolipoproteina, podobnie jak inne lipoproteiny z tej samej klasy, przyczynia się do stabilizacji i solubilizacji lipoprotein (odnoszących się do ciał lipoproteinowych), gdy krążą one w krwiobiegu.

Struktura apolipoproteiny E (źródło: Jawahar Swaminathan i pracownicy MSD z Europejskiego Instytutu Bioinformatyki za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Apolipoproteina E ze względu na swój udział w lipoproteinach ma bezpośredni wpływ na zawartość cholesterolu i trójglicerydów w surowicy, co oznacza, że ​​ma związek z patologiami związanymi ze stężeniem tych lipidów we krwi.

Apolipoproteiny, takie jak apoE, są częścią różnych typów lipoprotein, które w zależności od ich pływającej gęstości są klasyfikowane jako chylomikrony, resztkowe cząstki chylomikronów, lipoproteiny o bardzo małej gęstości (VLDL), o średniej gęstości (IDL), niskiej gęstości (LDL) ) i wysokiej gęstości (HDL).

W szczególności apolipoproteina E jest częścią białkowych składników chylomikronów, pozostałych cząstek chylomikronów, VLDL i HDL. Jest syntetyzowany w wątrobie, mózgu, skórze, makrofagach i narządach steroidogennych.

cechy

Białko o 299 aminokwasach i mniej więcej 34 kDa o masie cząsteczkowej jest kodowane przez gen należący do rodziny genów apolipoprotein (APO), w której każdy członek rodziny składa się z jednostek powtarzanych w partiach po 11 kodonów każdy. .

U ludzi ten wysoce polimorficzny gen ma trzy wspólne allele i znajduje się na długim ramieniu chromosomu 19 i jest blisko spokrewniony z innymi genami z tej samej rodziny. Składa się z 4 egzonów i 3 intronów, które łącznie mają około 3597 nukleotydów.

Białko jest syntetyzowane głównie w tkance wątroby, ale można je również znaleźć w mózgu, śledzionie, nerkach, gonadach i makrofagach.

Wzorce różnych izoform, które może on prezentować, są nie tylko uwarunkowane genetycznie, ale są również spowodowane obecnością modyfikacji potranslacyjnych, takich jak dodanie części kwasu sialowego (sialilacja).

Występowanie niektórych izoform w stosunku do innych wiązało się z niektórymi stanami patologicznymi, pomimo faktu, że różnice między nimi są często tak proste, jak podstawienia aminokwasów.

Struktura

Podobnie jak inne apolipoproteiny, apolipoproteina E ma wysoce uporządkowaną strukturę. Składa się z helis alfa, co jest przewidywane na podstawie analizy jego sekwencji aminokwasów i weryfikowane metodami eksperymentalnymi.

Ma dużą domenę wiążącą lipidy w pobliżu końca karboksylowego i jest wydzielana z dużą ilością reszt kwasu sialowego, które są stopniowo usuwane poprzez złożone mechanizmy.

cechy

Podstawową funkcją apolipoproteiny E, jak również wielu innych wariantów apolipoprotein, jest utrzymanie strukturalnej integralności lipoprotein w metabolizmie lipidów.

Działa jako kofaktor w reakcjach enzymatycznych zachodzących w sferycznych ciałach lipoprotein i może służyć jako receptor powierzchniowy na nich. W szczególności apolipoproteina E ma kluczowe znaczenie dla tworzenia lipoprotein o bardzo małej gęstości (VLDL) i chylomikronów.

W transporcie i metabolizmie cholesterolu

Ponieważ różne izoformy apolipoproteiny E działają inaczej z określonymi receptorami komórkowymi dla lipoprotein, odgrywają podstawową rolę w regulacji i utrzymaniu poziomu krążącego cholesterolu.

Apolipoproteina E obecna w chylomikronach, w pozostałych cząstkach chylomikronów (po hydrolizie znajdujących się w nich trójglicerydów) oraz w cząsteczkach o bardzo małej gęstości jest związana z określonymi receptorami, które transportują je do tkanki wątroby w celu redystrybucja lub eliminacja cholesterolu.

Jest to białko determinujące komórkowy „wychwyt” lipoprotein HDL i VLDL, a u noworodków lipoproteiny HDL z apoE są najliczniejsze.

W wiązaniu lipoprotein z określonymi czynnikami

Lipoproteiny zawierające ApoE mają zdolność wiązania się z heparyną przez ten sam region, przez który cząsteczki te wiążą się z receptorami, co wydaje się mieć fizjologiczne implikacje dla wiązania lipoprotein z powierzchniami śródbłonka.

W układzie odpornościowym

Na powierzchni limfocytów (komórek układu odpornościowego) znajduje się receptor immunoregulacyjny zdolny do swoistego wiązania apolipoproteiny E, dzięki czemu limfocyty są odporne na stymulację mitogenną. Przekłada się to na hamowanie wczesnych zdarzeń transformacyjnych wymaganych do aktywacji tych komórek.

Inne funkcje

Stwierdzono, że ApoE i jego izoformy mają duży wpływ na długowieczność i starzenie się.

Powiązane choroby

W Stanach Zjednoczonych każdego roku umiera ponad milion osób z powodu chorób układu krążenia, w tym choroby wieńcowej, arytmii serca, chorób tętnic, kardiomiopatii, wad wrodzonych i chorób naczyniowych.

Choroby wieńcowe są najczęstsze, a wśród czynników ryzyka wskazanych w ich przypadku są palenie papierosów, przesadne poziomy cholesterolu (związane zarówno z nadmiarem cząstek o niskiej gęstości, jak i defektami w ilości cząstek o dużej gęstości) , nadciśnienie, siedzący tryb życia, otyłość i cukrzyca.

Różne badania wykazały, że defekty w locus kodowania apolipoproteiny E i jej odmian odpowiadają od 6% do 40% czynników ryzyka choroby niedokrwiennej serca, ponieważ są one bezpośrednio zaangażowane w metabolizm lipidów i cholesterolu.

Inne choroby, z którymi powiązano apoE, mają związek z zaburzeniami neurologicznymi, takimi jak choroba Alzheimera, które są związane z wariantem apoE4 jako czynnikiem ryzyka spadku funkcji poznawczych, który występuje podczas rozwoju tej choroby.

ApoE najwyraźniej oddziałuje z peptydem beta-amyloidu, którego odkładanie w postaci płytek amyloidowych jest niezbędne do powstania choroby Alzheimera.

Bibliografia

1. Chen, J., Li, Q. i Wang, J. (2011). Topologia ludzkiej apolipoproteiny E3 w wyjątkowy sposób reguluje jej różnorodne funkcje biologiczne. PNAS, 108 (15744), 2-7.
2. Danesh, J. (2009). Główne lipidy, apolipoproteiny i ryzyko chorób naczyniowych. American Medical Association, 302 (18), 1993–2000.
3. Eichner, JE, Dunn, ST, Perveen, G., Thompson, DM i Stewart, KE (2002). Polimorfizm apolipoproteiny E i choroby sercowo-naczyniowe: przegląd HuGE. American Journal of Epidemiology, 155 (6), 487–495.
4. Hatters, DM, Peters-libeu, Kalifornia i Weisgraber, KH (2006). Struktura apolipoproteiny E: wgląd w funkcję. Trends in Biochemical Sciences, 31 (8), 445–454.
5. Mahley, RW, Innerarity, TL, Rall, SC i Weisgarber, KH (1984). Lipoproteiny osocza: budowa i funkcja apolipoprotein. Journal of Lipid Research, 25, 1277–1294.
6. Raber, J. (2008). AR, apoE i funkcje poznawcze. Hormones and Behavior, 53, 706–715.