Abstrakt

Apolipoprotein je protein vázající lipidy, který je schopen tvořit rozpustnou  polydisperzní rodinu.

Skládá se z jednotlivého polypeptidového řetězce nebo z několika neidentických polypeptidů. Většina apolipoproteinů je ve vodě rozpustných a spontánně se sdružuje s lipidovými povrchy jak in vitro tak in vivo. Jiné jsou ve vodě nerozpustné a představují markery osudu vylučovaných částic, které je obsahují. Podle staršího pohledu představují apolipoproteiny jednoduchý nosič potřebný pro transport lipidů a jejich solubilizaci v plazmatickém prostředí. Současnější výzkumy však ukazují, že mnohé z nich obsahují determinanty, jež regulují mnohé aktivity esenciální pro metabolismus lipidů. Některé stimulují enzymy, které plazmatické lipidy odbourávají, jiné obsahují ligandy, zprostředkovávající vazbu lipoproteinů na buněčné receptory, po níž následuje internalizace části nebo celého lipoproteinu a regulace intracelulární syntézy lipidů.

Lipoproteinové rodiny krevní plazmy jsou velice heterogenním polydisperzním systémem lipoproteinových částic. V každém lipoproteinu se vyskytuje jeden či více proteinů nebo polypeptidů. Tento proteinový podíl lipoproteinů, který je znám pod názvem apolipoprotein či apoprotein,  je různě veliký u různých typů částic:   v HDL tvoří téměř 60% hmotnosti a u chylomikronů je to méně než 1%.  Apolipoproteiny jsou rozpustné ve vodě,  ve vodném prostředí však mají tendenci  spontánně se shlukovat, stejně jako všechny ostatní ve vodě rozpustné, membránové proteiny.  Apolipoproteiny spojené s lipoproteinovými částicemi mají mnoho různých funkcí a ty, jež tvoří vnější vrstvu lipoproteinových částic jsou zodpovědné za další osud tj. metabolismus  či katabolismus dané částice. Některé apolipoproteiny představují strukturní resp. integrální součást lipoproteinů, kterou z nich nelze snadno odstranit, jiné jsou volné a mohou se přemísťovat z jednoho lipoproteinu do druhého.  Zároveň apolipoproteiny představují rozpoznávací místa pro buněčné receptory nebo jsou kofaktory enzymů zapojených do lipoproteinového metabolismu.

Nomenklatura

Nomenklatura podle Apaulovice (tzv. abecední) označuje jednotlivé apolipoproteiny velkými písmeny (apo-A, apo-B, apo-C atd.); jejich polypeptidové řetězce římskými číslicemi (A-I, A-II) a jejich isoformy číslicemi arabskými (A-I-1, A-I-2, apo-E-1, apo-E-2 atd.) Toto pojetí lipoproteinových rodin vychází z předpokladu, že apoproteiny určují strukturní integritu a specifickou funkci lipoproteinů. V krevní plazmě se mohou lipoproteinové rodiny vyskytnout jako oddělené jednotky (volné neboli primární lipoproteiny) nebo ve formě sdružených komplexů (sekundární lipoproteiny). Tyto komplexy se vyskytují ve třídách lipoproteinů s nízkou hustotou (LDL₁, VLDL, a chylomikronů). Komplex LP-B:C tvoří 30% a komplex LP-B:C:E 46% proteinů VLDL. LP-B je hlavním lipoproteinem LDL (80%) a  LP-A tvoří podstatnou část HDL (65%). V průběhu metabolismu se tvoří sdružené komplexy přibíráním volných lipoproteinů a obráceně. Největší množství připadá na apolipoproteiny A,B,C (95%).

Lipoproteinové rodiny

Hlavní funkce apolipoproteinů

·         regulace metabolismu plazmatických lipidů (kofaktory enzymů: např. apo-C-II je kofaktorem lipoproteinové lipázy,LPL, apo-A-I je kofaktorem lecithincholesterolacyltransferázy, LCAT);

·         stabilizace lipidové emulze resp. transportní proteiny lipidů;

·         jsou ligandy pro interakci s lipoproteinovými receptory ve tkáních: např. apo-B-100 a po-E jsou ligandy pro LDL receptory, apo-E pro  zbytkový receptor (receptor pro zbytky chylomikronů) a apo-A-I pro HDL receptor; apo-B-48  je nutný pro absopci lipidů ze střeva, a to nejen triacylglycerolů a sterolů, ale též pro vitaminy rozpustné v tucích (dědičný deficit apo-B tzv. abetalipoproteinémie vede také ke karenci těchto vitaminů a  k obrazu tzv. retinitis pigmentosa s příznaky svalové slabosti a neuropatie).

Apolipoproteiny skupiny A jsou velmi důležité pro metabolismus cholesterolu a jeho esterů. Apolipoprotein A  obsahuje dva odlišné polypeptidy A-I, A-II, a  nejvíce se nalézá v HDL (asi 60% hmoty HDL tvoří proteiny, z nichž apolipoproteiny typu apo-A-I a apo-A-II představují cca 90 %) a také v chylomikronech. Strukturu apo-A-II tvoří dva identické monoméry spojené disulfidickými můstky na reziduu č. 6.

Poměr apo-A-I : apo-A-II  činí 3:1 a průměrné plazmatické koncentrace apo-A-I = 1.21 g/l a apo-A-II = 0.37 g/l.  Apolipoproteiny apo-A-I a apo-A-II obsahují po řadě 245 a 153 aminokyselin. V delipidovaném  stavu podléhají všechny apolipoproteiny spontánním asociačním procesům a nevratné agregaci do částic o vyšší molekulové váze. Analýza sekvence apo-A-I tvořeného 245 aminokyselinami prokázala šest podobných segmentů vždy po 22 kyselinách, majících silnou tendenci vytvářet šroubovice. Sekvence těchto předpokládaných a-šroubovic mají stejně jako šroubovice jiných apolipoproteinů hydrofobní a hydrofilní zbytky na opačných stranách a-helikálního válce. Navíc polární strana šroubovice má zwitterionový charakter,  takže negativně nabité zbytky jsou uvnitř, zatímco pozitivně nabité zbytky jsou na okraji.  Strukturní role apo-A-I a pravděpodobně i jiných apolipoproteinů je zřejmě dána právě jejich segmenty ve tvaru šroubovice, nikoli určitou terciální strukturou. Apolipoproteinové a-helixy  plují na povrchu fosfolipidů jako klády na vodě. Fosfolipidy jsou seřazeny tak, že se jejich nabité skupiny vážou k opačně nabitým zbytkům na polární straně šroubovice a několik prvních methylových skupin zbytků jejich mastných kyselin se hydrofobně sdružuje s nepolární stranou šroubovice. Místem vzniku apo-A-I a apo-A-II jsou střevo a játra. Po uvolnění ze střeva putují apo-A jako součást chylomikronů a následně se transportují a akumulují  v  HDL. ApoA-I aktivuje lecithin:cholesterol acyltransferázu (LCAT) a tím se podílí na odstraňování volného cholesterolu z extrahepatálních tkání. Pro maximální aktivaci LCAT musí být poměr apo-A-I : fosfolipidům částice = 6:1. LCAT je enzym odpovědný za syntézu 80% esterů cholesterolu v krevní plazmě a jeho substrátem je především třída HDL₃.  Katalytickým působením LCAT se mění jak chemická struktura, tak vlastní metabolický osud všech zúčastněných lipoproteinových částic. Dochází totiž  k současnému přenosu esterů cholesterolu a triacylglycerolů z jednotlivých lipoproteinových částic – tj. de facto z HDL na VLDL (viz poznámka níže).

Funkce apo-A-II není zcela jasná, zdá se že hraje strukturní roli v HDL a může inhibovat LCAT snad disociací apo-A-I z komplexu s fosfolidy. Je též možné, že hraje roli v HDL katabolismu - stimulací jaterní lipázy.

Degradace obou podtypů apo-A se děje v játrech a v ledvinách a to téměř shodnou rychlostí.  Biologický poločas apo-A-I a  apo-A-II činí 5-6 dní.

Charakteristika a funkce apoliproteinů

OSN-SLiteraturaOSN-E

http://www.enclabmed.cz/