Кіріспе
Homo sapiens-те кездесетін сүтқоректілер ақуызы Липопротеин липазасы (LPL) (EC 3.1.1.34, жүйелі атауы триацилглицерол ацилгидролазы (липопротеинге тәуелді)) липаза гендер отбасының мүшесі, оған панкреатикалық липаза, бауыр липазасы және эндотелиялық липаза кіреді. Ол суда еритін фермент, ол липопротеиндердегі триглицеридтерді, мысалы киломикрондар мен өте төмен тығыздықты липопротеиндердегідей (VLDL), екі бос май қышқылына және бір моноацилглицерол молекуласына дейін гидролиздейді: триацилглицерол + H2O = диацилглицерол + карбоксилат. LPL кофактор ретінде ApoC II қажет. LPL эндотелий жасушаларының люминальды бетіне капиллярлардағы гликозилфосфатидилинозитол HDL байланыстырушы белок 1 (GPIHBP1) және гепаран сульфатталған пептидогликандар арқылы бекітіледі. Ол майлы, жүрек және қаңқа бұлшық еттерінде, сондай-ақ сүт бездерінде кеңінен таралған.
Lipoprotein lipase (LPL) (EC 3.1.1.34, systematic name triacylglycerol acylhydrolase (lipoprotein dependent)) is a member of the lipase gene family, which includes pancreatic lipase, hepatic lipase, and endothelial lipase. It is a water soluble enzyme that hydrolyzes triglycerides in lipoproteins, such as those found in chylomicrons and very low density lipoproteins (VLDL), into two free fatty acids and one monoacylglycerol molecule:
triacylglycerol + H2O = diacylglycerol + a carboxylate
It is also involved in promoting the cellular uptake of chylomicron remnants, cholesterol rich lipoproteins, and free fatty acids. LPL requires ApoC II as a cofactor. LPL is attached to the luminal surface of endothelial cells in capillaries by the protein glycosylphosphatidylinositol HDL binding protein 1 (GPIHBP1) and by heparan sulfated peptidoglycans. It is most widely distributed in adipose, heart, and skeletal muscle tissue, as well as in lactating mammary glands.
Синтез
Қысқаша айтқанда, LPL жүрек, бұлшықет және майлы паренхималық жасушалардан гликозильденген гомодимер түрінде бөлінеді, содан кейін ол клеткадан тыс матрица арқылы және эндотелий жасушалары арқылы капиллярлық қуысқа тасымалданады. Трансляциядан кейін жаңа синтезделген белок эндоплазмалық торда гликозильденеді. LPL гликозильдену орындары Asn 43, Asn 257 және Asn 359 болып табылады. Глюкозидазалар содан кейін терминалды глюкоза қалдықтарын жояды; бұрын бұл глюкозаны алып тастау LPL-дің гомодимерлер құруы және катализдік активті болуы үшін қажетті конформациялық өзгеріске жауапты деп есептелген. Гольджи аппаратында олигосахаридтер одан әрі өзгереді, нәтижесінде екі күрделі тізбек немесе екі күрделі және бір жоғары манноза тізбегі пайда болады. LPL жасушалардан бөліну үшін гомодимеризация қажет. Бөлінуден кейін LPL эндотелий жасушалары арқылы тасымалданады және капиллярлық қуысқа гликозилфосфатидил инозитолмен бекітілген жоғары тығыздықтағы липопротеин байланыстырушы белок 1 арқылы енгізіледі.
Құрылымы
GPIHBP1 комплексімен байланысқан LPL-дің кристалдық құрылымдары жарияланды. LPL екі ерекше аймақтан тұрады: липолиттік белсенді орталығын қамтитын үлкен N-ұшы домені және кіші C-ұшы домені. Бұл екі аймақ пептидтік байланыс арқылы біріктірілген. N-ұшы домені α/β гидролазалық бүктемеге ие, ол α-спиральдармен қоршалған орталық β-парақтан тұратын шар тәрізді құрылым. C-ұшы домені екі β-парақ қабатынан құралған β-сэндвич және созылған цилиндрге ұқсайды.
Механизм
LPL белсенді орталығы Ser 132, Asp 156 және His 241 үштігінен тұрады. Катализ үшін N-терминалды доменнің басқа маңызды аймақтарына оксианиондық қуыс (Trp 55, Leu 133), қақпақ аймағы (қалдықтар 216-239) және β5 тізбегі (қалдықтар 54-64) кіреді. C-терминалды домен де LDL рецепторларымен байланысу үшін маңызды. N және C-терминалды домендер липидтерге байланысатын орындардан алыс гепарин байланысатын орындарды қамтиды; сондықтан LPL жасуша бетін липопротеиндермен байланыстырады. LPL-нің жасуша бетіне немесе рецепторларға байланысуы оның катализдік белсенділігіне тәуелді емес. LPL ковалентті емес гомодимерде мономерлердің бастан құйрыққа қарай орналасуын құрайды. Ser/Asp/His үштігі гидрофобтық ойыста орналасқан, ол қақпақпен еріткіштен қорғалған. Бір липопротеинге бір мезгілде қырыққа дейін LPL димері әсер етуі мүмкін деп есептеледі. LPL гомодимер ретінде жұмыс істейді және триглицерид гидролазасы және рецептор арқылы липопротеин қабылдау үшін лиганд/көпірлік фактор болып екі қызмет атқарады. Катализ арқылы VLDL IDL-ге, содан кейін LDL-ге айналады. LPL жетіспеушілігін тудыратын ауыр мутациялар I типті гиперлипопротеинемияға алып келеді, ал LPL-дегі аздаған мутациялар липопротеин метаболизмінің көптеген бұзылыстарымен байланысты.
Реттеу
LPL транскрипциялық және посттранскрипциялық деңгейде реттеледі. Циркадтық сағат перифериялық тіндердегі Lpl мРНК деңгейін реттеуде маңызды рөл атқаруы мүмкін. LPL изоферменттері тіндерге қарай әртүрлі реттеледі. Мысалы, инсулин майлы жасушаларда LPL-ді белсендіргені және капиллярлық эндотелийде оның орналасуын қамтамасыз ететіні белгілі. Керісінше, инсулин бұлшық еттегі LPL экспрессиясын төмендетуі көрсетілген. Бұлшықет және миокард LPL глюкагон және адреналинмен белсендіріледі. Бұл ораза кезінде бұлшықет тінінде LPL белсенділігінің артуын, ал майлы тінде төмендеуін, ал тамақтанғаннан кейін кері процестердің жүретінін түсіндіруге көмектеседі. Эндотелий жасушаларының бетіндегі LPL концентрациясы эндотелий жасушаларымен реттелмейді, себебі олар LPL-ді синтездемейді және ыдыратпайды. Оның орнына, бұл реттеу липолиздік орынға келіп түсетін LPL ағынын басқару және эндотелийдегі LPL белсенділігін реттеу арқылы жүзеге асырылады. LPL белсенділігін бақылауға қатысатын маңызды белок – ANGPTL4, ол LPL-дің жергілікті тежегіші ретінде әрекет етеді. ANGPTL4-тің индукциясы ораза кезінде ақ майлы тінде LPL белсенділігінің тежелуін қамтамасыз етеді. Көбейіп келе жатқан деректер ANGPTL4-тің әртүрлі тіндерде LPL белсенділігінің физиологиялық реттелуіне қатыс екенін көрсетеді. LPL белсенділігінің тамақтану-ораза циклы кезіндегі өзгерістерін түсіндіру үшін ANGPTL3-4-8 моделі ұсынылды. Атап айтқанда, тамақтану ANGPTL8-ді индукциялайды, ANGPTL8–ANGPTL3 жолын белсендіреді, бұл жүрек және қаңқа бұлшық еттерінде LPL-ді тежейді, соның салдарынан қан айналымындағы триглицеридтер ақ майлы тініне сіңуге қолжетімді болады, онда ANGPTL4 төмендеуіне байланысты LPL белсенділігі жоғарылайды; ал ораза кезінде ANGPTL8 басылады, бірақ ANGPTL4 индукцияланады, осылайша триглицеридтер бұлшық еттеріне бағытталады. Бұл модель триглицеридтердің тасымалдануын қалай реттелетінін көрсететін жалпы схема ұсынады. Егешқұйрықтарда LPL-дің жоғары экспрессиясы инсулинге қарсы тұруға және семіздіктің дамуына әкелуі көрсетілген. LPL экспрессиясы созылмалы лимфоциттік лейкемиядағы прогностикалық маркер болып табылады. Бұл гематологиялық ауруда LPL қатерлі жасушаларды энергиямен қамтамасыз ету үшін май қышқылдарын жеткізеді. Осылайша, LPL мРНК немесе бейінінің жоғары деңгейі нашар прогнозты білдіреді.
Өзара әрекеттесулер
Липопротеин липаза LRP1-мен өзара әрекеттесетіні көрсетілген. Ол сондай-ақ α2M, GP330 және VLDL рецепторлары үшін лиганд болып табылады.