APOLIPOPROTEIN E: VLASTNOSTI, FUNKCE, NEMOCI - BIOLOGIE - 2025

Apolipoprotein E nebo ε apolipoprotein, je plazma apolipoprotein část makromolekulárních komplexů známých jako lipoproteiny, které jsou spojeny s tuky, jako triglyceridů a cholesterolu, které jsou potaženy vrstvou fosfolipidů a jiných proteinů.

Tento apolipoprotein, stejně jako další lipoproteiny stejné třídy, přispívá ke stabilizaci a solubilizaci lipoproteinů (s odkazem na lipoproteinová těla), když cirkulují krví.

Struktura apolipoproteinu E (Zdroj: Zaměstnanci Jawahara Swaminathana a MSD v Evropském institutu bioinformatiky prostřednictvím Wikimedia Commons)

Díky své účasti v lipoproteinech má apolipoprotein E přímé důsledky na obsah cholesterolu a triglyceridů v séru, což znamená, že souvisí s patologiemi spojenými s koncentrací těchto lipidů v krvi.

Apolipoproteiny, jako je apoE, jsou součástí různých typů lipoproteinů, které jsou v závislosti na jejich plovoucí hustotě klasifikovány jako chylomikrony, zbytkové chylomikronové částice, lipoproteiny o velmi nízké hustotě (VLDL), střední hustotě (IDL), nízké hustotě (LDL)) a vysokou hustotou (HDL).

Konkrétně je apolipoprotein E součástí proteinových složek chylomikronů, zbývajících chylomikronových částic, VLDL a HDL. Syntetizuje se v játrech, mozku, kůži, makrofágech a steroidogenních orgánech.

vlastnosti

Protein s 299 aminokyselinami a více nebo méně 34 kDa molekulové hmotnosti je kódován genem, který patří do genetické rodiny apolipoproteinů (APO), kde každý člen rodiny je složen z jednotek opakovaných v dávkách po 11 kodonech..

U lidí má tento vysoce polymorfní gen tři běžné alely a nachází se na dlouhém rameni chromozomu 19 a úzce souvisí s jinými geny ve stejné rodině. Skládá se ze 4 exonů a 3 intronů, které dohromady tvoří asi 3 597 nukleotidů.

Protein je syntetizován primárně v jaterní tkáni, ale lze jej také nalézt v mozku, slezině, ledvinách, pohlavních žlázách a makrofágech.

Vzory různých izoforem, které může obsahovat, jsou nejen geneticky determinovány, ale jsou také způsobeny přítomností posttranslačních modifikací, jako je přidání částí kyseliny sialové (sialylace).

Výskyt některých izoforem ve vztahu k jiným byl zahrnut v některých patologických stavech, přestože rozdíly mezi nimi jsou často stejně jednoduché jako aminokyselinové substituce.

Struktura

Stejně jako ostatní apolipoproteiny má apolipoprotein E vysoce uspořádanou strukturu. Skládá se z alfa helixů, které se předpovídají z analýzy jeho aminokyselinové sekvence a ověřují se experimentálními metodami.

Má velkou doménu vázající lipidy v blízkosti karboxylového koncového konce a je vylučován velkým množstvím zbytků kyseliny sialové, které jsou postupně odstraňovány pomocí komplexních mechanismů.

Funkce

Primární funkcí apolipoproteinu E, jakož i mnoha dalších variant apolipoproteinu, je udržovat strukturní integritu lipoproteinů v metabolismu lipidů.

Funguje jako kofaktor v enzymatických reakcích, které probíhají v kulových tělech lipoproteinů, a může na nich sloužit jako povrchový receptor. Konkrétně je apolipoprotein E rozhodující pro tvorbu lipoproteinů s velmi nízkou hustotou (VLDL) a chylomikronů.

Při transportu a metabolismu cholesterolu

Protože různé izoformy apolipoproteinu E působí odlišně se specifickými buněčnými receptory pro lipoproteiny, hrají zásadní roli při regulaci a udržování hladin cirkulujícího cholesterolu.

Apolipoprotein E přítomný v chylomikronech, ve zbývajících chylomikronových částicích (po hydrolýze triglyceridů v nich) a ve částicích o velmi nízké hustotě je spojen se specifickými receptory, které je transportují do tkáně jater pro redistribuci nebo eliminaci cholesterolu.

Je to určující protein pro buněčný „příjem“ HDL a VLDL lipoproteinů a u novorozenců jsou HDL lipoproteiny s apoE nejhojnější.

Ve vazbě lipoproteinů na specifické faktory

Lipoproteiny obsahující ApoE mají schopnost vázat se na heparin ve stejné oblasti, kterou se tyto částice vážou na receptory, což má fyziologické důsledky pro vazbu lipoproteinů na endoteliální povrchy.

V imunitním systému

Povrch lymfocytů (buňky imunitního systému) má imunoregulační receptor schopný specificky se vázat na apolipoprotein E, což činí lymfocyty odolnými vůči mitogenní stimulaci. To se promítá do inhibice časných transformačních událostí potřebných pro aktivaci těchto buněk.

Další funkce

Bylo zjištěno, že ApoE a jeho izoformy mají velký vliv na dlouhověkost a stárnutí.

Související nemoci

Ve Spojených státech každoročně zemře více než milion lidí na kardiovaskulární onemocnění, včetně koronárních srdečních chorob, srdečních arytmií, arteriálních chorob, kardiomyopatií, vrozených vad a cévních stavů.

Koronární onemocnění jsou nejčastějšími a mezi rizikové faktory, které jsou pro ně indikovány, patří spotřeba cigaret, přehnané hladiny cholesterolu (spojené s nadměrnými částicemi o nízké hustotě a defekty v množství částic o vysoké hustotě), hypertenze, sedavý životní styl, obezita a diabetes.

Různé studie ukázaly, že defekty v kódujícím lokusu pro apolipoprotein E a jeho varianty odpovídají 6% až 40% rizikových faktorů pro ischemickou chorobu srdeční, protože jsou přímo zapojeny do metabolismu lipidů a cholesterolu.

Jiná onemocnění, se kterými byl apoE spojován, souvisí s neurologickými poruchami, jako je Alzheimerova choroba, která jsou spojena s variantou apoE4 jako rizikový faktor pro kognitivní pokles, ke kterému dochází během vývoje tohoto onemocnění.

ApoE zřejmě interaguje s beta amyloidním peptidem, jehož depozice ve formě amyloidních plaků je nezbytná pro vznik Alzheimerovy choroby.

Reference

1. Chen, J., Li, Q. & Wang, J. (2011). Topologie lidského apolipoproteinu E3 jedinečně reguluje své rozmanité biologické funkce. PNAS, 108 (15744), 2-7.
2. Danesh, J. (2009). Hlavní lipidy, apolipoproteiny a riziko vaskulární choroby. American Medical Association, 302 (18), 1993–2000.
3. Eichner, JE, Dunn, ST, Perveen, G., Thompson, DM, a Stewart, KE (2002). Polymorfismus apolipoproteinu E a kardiovaskulární onemocnění: přehled HuGE. American Journal of Epidemiology, 155 (6), 487–495.
4. Hatters, DM, Peters-libeu, CA, a Weisgraber, KH (2006). Struktura apolipoproteinu E: vhled do funkce. Trends in Biochemical Sciences, 31 (8), 445-454.
5. Mahley, RW, Innerarity, TL, Rall, SC, & Weisgarber, KH (1984). Plazmatické lipoproteiny: struktura a funkce apolipoproteinů. Journal of Lipid Research, 25, 1277–1294.
6. Raber, J. (2008). AR, apoE a kognitivní funkce. Hormones and Behavior, 53, 706–715.