載脂蛋白A5結(jié)構(gòu)功能及基因多態(tài)性的研究進(jìn)展▲

楊 松

(廣西南寧市第一人民醫(yī)院，南寧市 530021)

載脂蛋白A5結(jié)構(gòu)功能及基因多態(tài)性的研究進(jìn)展▲

楊 松

(廣西南寧市第一人民醫(yī)院，南寧市 530021)

載脂蛋白(APO)在脂質(zhì)代謝中的重要作用是當(dāng)今基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究和臨床研究的熱點(diǎn)，他不僅影響血漿甘油三酯水平的調(diào)控，還對(duì)血清高密度脂蛋白膽固醇的代謝發(fā)生作用；載脂蛋白A5的基因多態(tài)性與血漿載脂蛋白A5水平及多種心血管和代謝性疾病如冠心病、腦卒中、糖尿病、動(dòng)脈硬化等的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。

載脂蛋白A5；結(jié)構(gòu)功能；脂代謝；基因多態(tài)性；動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死

載脂蛋白(apolipoprotein，Apo)在脂質(zhì)代謝中起重要作用，他是位于11q23-q24的Apo A1/C3/A4基因簇，與人類血脂代謝關(guān)系密切。載脂蛋白A5(apolipoprotein A5，ApoA5)為新近發(fā)現(xiàn)的一種載脂蛋白，是由兩個(gè)獨(dú)立的課題組在2001年同期通過(guò)抑制消減雜交技術(shù)和生物信息學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)[1，2]。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，該基因定位于人11號(hào)染色體長(zhǎng)臂23區(qū)。載脂蛋白A5不僅可以影響血漿甘油三酯(TG)水平，還可影響血清高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)的代謝[2～4]，具有血漿含量低、效應(yīng)高的優(yōu)點(diǎn)。血脂水平異常(血漿TG代謝)是冠心病、腦卒中等動(dòng)脈粥樣硬化性疾病的一個(gè)重要危險(xiǎn)因素，而載脂蛋白A5基因多態(tài)性與血漿載脂蛋白A5水平及多種心血管及代謝性疾病如冠心病、腦卒中、糖尿病、代謝綜合征、外周動(dòng)脈硬化等的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。所以研究載脂蛋白A5的結(jié)構(gòu)功能和基因多態(tài)性具有重要意義，對(duì)與此相關(guān)疾病的微創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)的實(shí)施具有積極的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 載脂蛋白A5的結(jié)構(gòu)功能

兩個(gè)獨(dú)立的課題組在2001年同期通過(guò)抑制消減雜交技術(shù)和生物信息學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)[1，2]，人類的載脂蛋白A5基因定位于11號(hào)染色體長(zhǎng)臂q23區(qū)，位于ApoA4下游，與ApoA1/C3/A4基因簇相距約30 kb。該基因含有1 889 bp，有4個(gè)外顯子、2個(gè)內(nèi)含子和4個(gè)沉默子，編碼363個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)。人載脂蛋白A5有組織特異性，表現(xiàn)為人載脂蛋白A5基因分別有1.3 kb 和1.9 kb兩種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，均在肝臟組織表達(dá)[1]，定位于胞質(zhì)內(nèi)，而周圍組織(如脾、小腸、血管、心臟、肺)中為陰性。人類載脂蛋白A5基因與小鼠載脂蛋白A5基因同源性達(dá)71%，與人載脂蛋白A4基因同源性達(dá)27%；與各種屬的載脂蛋白A4和載脂蛋白A1有可見(jiàn)的同源性(20%～28%)。

人載脂蛋白A5是由343個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈多肽，其相對(duì)分子質(zhì)量約為39 000，等電點(diǎn)為5.9，其結(jié)構(gòu)具有多個(gè)雙性A-螺旋結(jié)構(gòu)，也有B折疊和B轉(zhuǎn)角。與其他載脂蛋白家庭成員相似，作為載脂蛋白A5活性中心的幾個(gè)A-螺旋結(jié)構(gòu)由22或11個(gè)氨基酸組成的重復(fù)短串連接，他們?cè)谑杷院烷L(zhǎng)度上都存在相當(dāng)大的差異[5]。載脂蛋白A5親水區(qū)是典型的載脂蛋白N端結(jié)構(gòu)，由1～51氨基酸殘基構(gòu)成；疏水區(qū)具有輕微的雙性特征，由52～128氨基酸殘基構(gòu)成；高表面細(xì)胞活性的區(qū)域在載脂蛋白A5與脂質(zhì)結(jié)合及激活脂蛋白酶方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，由129～191氨基酸殘基及192～238氨基酸殘基構(gòu)成；相對(duì)親水區(qū)域由239～299氨基酸殘基及300～343氨基酸殘基構(gòu)成的區(qū)域內(nèi)富含脯氨酸構(gòu)成[6]。載脂蛋白A5具有更高的脂質(zhì)親和力。成熟蛋白分泌入血后，主要分布在極低密度脂蛋白(VLDL)、HDL和乳糜微粒(CM)中。人血清中的載脂蛋白A5含量極低，在高加索白人中約為24～406 μg/L[7]，在日本人群中為(179±74.8)μg/L[8]，遠(yuǎn)低于其他常見(jiàn)載脂蛋白的濃度。推測(cè)載脂蛋白A5可能是通過(guò)肝臟VLDL影響TG水平，而不是通過(guò)富含TG脂蛋白在血管內(nèi)的代謝作用[9]。

載脂蛋白A5做為一個(gè)血漿載脂蛋白家族成員，構(gòu)建載脂蛋白A5基因敲除和人載脂蛋白A5轉(zhuǎn)基因小鼠模型證實(shí)，載脂蛋白A5可提高TG水平，是導(dǎo)致冠心病的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因子[2]。載脂蛋白A5 是脂蛋白脂肪酶水解 TG 的激活物，并可抑止肝內(nèi)極低密度脂蛋白的產(chǎn)生[10]，這兩種機(jī)制都參與血管內(nèi)皮脂質(zhì)的積累，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣斑塊形成，是參與缺血性腦卒中的重要因素。

2 載脂蛋白A5的表達(dá)及調(diào)控

載脂蛋白A5基因的表達(dá)是受與TG代謝相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子(核受體：如過(guò)氧化體增殖物激活型受體α(PPAR-α)、肝臟X受體(LXR)、法呢酸X受體(FXR)、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(SREBP1c)、視黃酸相關(guān)孤兒受體(RORA)和甲狀腺素受體(TR)等)的調(diào)控。

PPAR-α通過(guò)非貝特類藥物激活，抑制載脂蛋白Có表達(dá)，誘導(dǎo)LPL基因表達(dá)起到降低血漿TG水平的療效。研究表明[11，12]PPAR-α通過(guò)非貝特類藥物誘導(dǎo)載脂蛋白A5基因轉(zhuǎn)錄，增加肝細(xì)胞中載脂蛋白A5 mRNA水平。Vu-Dac等[12]研究表明，載脂蛋白A5是一個(gè)高度敏感的PPAR-α的靶基因，也支持載脂蛋白A5是非諾貝特降低人血漿TG的一個(gè)主要介質(zhì)。FXR 與IR8(FXR應(yīng)答元件)相互作用，激活載脂蛋白A5基因的轉(zhuǎn)錄。有研究證實(shí)[13]，ROR-α和ROR-α4與遠(yuǎn)端啟動(dòng)子中的三個(gè)ROR應(yīng)答元件相互作用，誘導(dǎo)載脂蛋白A5基因轉(zhuǎn)錄，增加肝細(xì)胞中載脂蛋白A5基因表達(dá)，從而確定ROR-α和ROR-α4蛋白是人ApoA5基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄激活因子。LXR下調(diào)ApoA5基因表達(dá)是通過(guò)LXR配體T0901317通過(guò)激活SREBP-1c而完成[14]。

3 載脂蛋白A5基因多態(tài)性與脈粥樣硬化性腦梗死關(guān)系

美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心單核苷酸多態(tài)性(SNP)數(shù)據(jù)庫(kù)中，共收錄了ApoA5基因內(nèi)及其附近區(qū)域23個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)，其中-1131T>C(SNP3)、c.-3A>G(Kodak)、c.56C>G(S19W)、IVS3+476G>A(SNP2)、c.1259T>C(SNP1)等5個(gè)常見(jiàn)SNP與脂質(zhì)代謝有密切的關(guān)系。

許多有關(guān)-1131T>C多態(tài)性研究[15～18]說(shuō)明，血漿TG的濃度不僅和載脂蛋白A5的基因多態(tài)性有關(guān)， 而且和種族整體的遺傳背景以及環(huán)境因素也密切相關(guān)。提示-1131T>C多態(tài)性位點(diǎn)在TG的代謝和心腦血管疾病中發(fā)揮著重要作用。

載脂蛋白A5c553G/T于2003年由Kao等[19]首先發(fā)現(xiàn)，其基因多態(tài)性與中國(guó)臺(tái)灣人高TG血癥呈一定相關(guān)性，并與血清高密度脂蛋白(HDL)水平呈負(fù)相關(guān)。在高加索、西班牙和美裔非洲人群中未檢測(cè)到該位點(diǎn)變異或變異頻率極低，這也表明載脂蛋白A5基因多態(tài)性在不同的種族和地區(qū)間存在差異[3，20，21]。

4 載脂蛋白A5基因單倍型與脈粥樣硬化性腦梗死關(guān)系

單倍型是指在一條染色體或者一條DNA分子上的基因型， 因此單倍型能夠體現(xiàn)不同多態(tài)性位點(diǎn)之間的相互作用強(qiáng)度， 可以從更高水平上觀察基因型對(duì)觀測(cè)指標(biāo)的影響， 得出的數(shù)據(jù)比僅僅依靠單一多態(tài)性位點(diǎn)更可靠。Pennacchio等[3]對(duì)5個(gè)SNP(-1131T>C、 -3A>G、 56C>G、 IVS+476G>A、1259T>C這5個(gè)位點(diǎn))將ApoA5基因定義了3個(gè)單倍體型。ApoA5-1型為5個(gè)位點(diǎn)都未突變；ApoA5-2型為-3A>G這個(gè)位點(diǎn)，與SNP1～3連鎖不平衡，這4個(gè)位點(diǎn)突變構(gòu)成的單倍型，其中-1131C等位基因是2型的標(biāo)志；ApoA5-3型為56C>G突變導(dǎo)致19號(hào)位置的絲氨酸變成色氨酸，他在白種人中的比例占15%。不管單倍型3所占比例如何，在不同種族、不同性別人群中，均發(fā)現(xiàn)有不同程度升高TG的作用[3]。

5 展 望

抑制消減雜交技術(shù)和生物信息學(xué)技術(shù)表明，載脂蛋白A5基因與血TG的代謝密切相關(guān)，對(duì)不同地域人群中載脂蛋白A5基因的多態(tài)性、單倍型與人血漿中甘油三酯水平的關(guān)系，以及載脂蛋白A5的表達(dá)調(diào)控機(jī)制有了一些進(jìn)展，隨著對(duì)其作用機(jī)制和調(diào)控機(jī)制的深入研究，特別是針對(duì)ApoA5基因多態(tài)性的研究，將為防治心腦血管疾病及新藥的研發(fā)提供新的方向。

[1] Van der Vliet HN,Sammels MG,Leegwater AC,et al.Apolipoprotein A-V:a novel apolipoprotein associated with anearly phase of liver regeneration[J].J Biol Chem,2001,276(48):44512-44520.

[2] Pennacchio LA,Olivier M,Hubacek JA,et al.An apolipoprotein influencing triglycerides in humans and mice revealed by comparative sequencing[J].Science,2001,294(5540):169-173.

[3] Pennacchio LA,OlivierM,Hubacek JA,et al.Two independent apolipoprotein A5 haplotypes influence human plasma triglyceride levels [J].HumMol Genet,2002,11(24):3031-3038.

[4] Klos KL,Hamon S,Clark AG,et al.APOA5 polymorphisms influence plasma triglycerides in young,healthy African Americans and whites of the CARDIA Study [J].J Lipid Res,2005,46(3):564-571.

[5] 王 銳,張俊和,陳立杰,等.NF-κB1基因啟動(dòng)子-94ins/del ATTG的基因多態(tài)性與動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死的關(guān)系[J].中國(guó)神經(jīng)免疫學(xué)和神經(jīng)病學(xué)雜志,2012,19(3):231-233.

[6] Sun G,Bi N,Li G,et al.Identification of lipid binding and lipoprotein lipase activation domains of human apoAV[J].Chem Phys Lipids,2006,143(1-2):22-28.

[7] O′Brien PJ,Alborn WE,Sloan JH,et al.The novel apolipoprotein A5 is present in human serum,is associated with VLDL,HDL,and chylomicrons,and circulates at very low concentrations compared with other apolipoproteins[J].Clin Chem,2005,51(2):351-359.

[8] Ishihara M,Kujiraoka T,Iwasaki T,et al.A sandwich enzyme-linked immunosorbent assay for human plasma apolipoprotein A-V concentration [J].J lipid Res,2005,46(9):2015-2022.

[9] Weinberg RB,Cook VR,Beckstead JA,et al.Structure and interfacial properties of human apolipoprotein A-V[J].J Biol Chem,2003,278(36):34438-34444.

[10]朱名安,丁 妍,周有利,等.動(dòng)脈硬化性腦梗死患者載脂蛋白 A5基因多態(tài)性研究[J].中華老年心腦血管病雜志,2006,8(3):154-157.

[11]Prieur X,Coste H,Rodriguez JC.The human apolipoprotein AV gene is regulated by peroxisome proliferator-activated receptor-alpha and contains a novel farnesoid X-activated receptor response element [J].J Biol Chem,2003,278(28):25468-25480.

[12]Vu-Dac N,Gervois P,Jakel H,et al.Apo-lipoprotein A5,a crucial determinant of plasma triglyceride levels,is highly responsive to peroxisome proliferator-activated receptor alpha activators[J].J Biol Chem,2003,278(20):17982-17985.

[13]Genoux A,Dehondt H,Helleboid-Chapman A,et al.Transcriptional regulation of apolipoprotein A5 gene expression by the nuclear receptor RORα[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2005,25(6):1186-1192.

[14]Jakel H,Nowak M,Moitrot E,et al.The liver X receptor ligand T0901317 down-regulates APOA5 gene expression through activation of SREBP-1c[J].J Biol Chem,2004,279(44):45462-45469.

[15]Aouizerat BE,KulkarniMA,Heilborn D,et al.Genetic analysis of a polymorphism in the human apoA-V:effect on plasma lipids[J].J Lipid Res,2003,44(6):1167-1173.

[16]Endo K,Yanagi H,Araki J,et al.Association found between the promoter region polymorphism in the apolipoprotein AV gene and serum triglyceride level in Japanese schoolchildren[J].Hum Genet,2002,111(6):570-572.

[17]畢 楠,鄢盛愷,李國(guó)平,等.冠心病患者載脂蛋白A5和載脂蛋白C3基因多態(tài)性的研究[J].中華心血管病雜志,2005,33(2):116-121.

[18]Talmud PJ,Martin S,Taskinen MR,et al.APOA5 gene variants,lipoprotein particle distribution,and progression of coronary heart disease:results from the LOCAT study[J].J Lipid Res,2004,45(4):750-756.

[19]Kao JT,Wen HC,Chien KL,et al.A novel genetic variant in the apolipoprotein A5 geneassociated with hypertriglyeeridemia[J].Hum Mol Genet,2003,12(19):2533-2539.

[20]Weinberg RB,Cook VR,Beekstead JA,et al.Structure andinterfacial Properties of human apolipoprotein A-V[J].J Biol Chem,2003,278(36):34438-34444.

[21]Wong K,Ryan RO.Characterization of apolipoprotein AV structure and mode of plasma triacylglycerol regulation[J].Curr OPin Lipidol,2007,18(3):319-324.

ProgressonstructurefunctionandgenicpolymorphismofapolipoproteinA5

YANGSong

(TheFirstPeople′sHospitalofNanning,Nanning530021,P.R.China.)

The important role of apolipoprotein in lipid metabolism becomes a current research hotspot in both preclinical and clinical medicine. The apolipoprotein affects not only the serum level of triglyceride, but also the metabolism of hyperdensity lipoprotein cholesterol in serum. The genic polymorphism of apolipoprotein A5 goes together closely with the serum level of it, cardiovascular and metabolic diseases such as coronary disease, stroke, diabetes, angiosclerosis and so on.

Apolipoprotein A5; Structure function; Lipid metabolism; Genic polymorphism; Atherosclerotic cerebral infarction

廣西南寧市科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(合同號(hào)：201109051C)

楊松(1964～)，男，本科，副主任醫(yī)師，研究方向：腦外科。

R 394

A

1673-6575(2014)05-0609-03

10.11864/j.issn.1673.2014.05.25

2014-04-21

2014-06-18)