Кіріспе
Биохимиялық құралым, оның мақсаты – гидрофобты липид молекулаларын тасымалдау, липидтерге ковалентті байланысқан ақуыздарды, соның ішінде бактериялық/трансмембраналық "липопротеиндерді" қамтиды. Липопротеин – биохимиялық құралым, оның басты қызметі – гидрофобты липид (кейде май деп те аталады) молекулаларын суда, мысалы, қан плазмасында немесе басқа да жасушадан тыс сұйықтықтарда тасымалдау болып табылады. Олар триглицеридтер мен холестериннен тұратын орталыққа және оны қоршаған фосфолипидті сыртқы қабыққа ие. Гидрофильді бөліктері сыртқа, қоршаған суға қарай, ал липофильді бөліктері липид орталығына қарай бағытталған. Сыртқы қабыққа аполипопротеин деп аталатын арнайы ақуыз еніп, құралымды тұрақтандырып, оның қызметін анықтайтын функционалдық ерекшеліктерін береді. Плазмадағы липопротеин бөлшектері көбінесе мөлшері, липидтік құрамы және аполипопротеин мөлшеріне сүйеніп бес негізгі классқа бөлінеді: ЖЖС (Жоғары тығыздық липопротеині), ТЖС (Төмен тығыздық липопротеині), АЖЛ (Аралық тығыздық липопротеині), ТЖЛ (Төмен тығыздық липопротеині) және хиломикрондар. Осы плазмалық бөлшектердің кіші топтары атеросклероздың негізгі қозғаушы күштері немесе реттеушілері болып табылады. Көптеген ферменттер, тасымалдаушылар, құрылымдық ақуыздар, антигендер, адгезиндер және токсиндер де липидтер мен ақуыздардан құралғандықтан липопротеиндер класына жатқызылады.
proteins covalently linked to lipids, including bacterial/transmembrane "lipoproteins"
A lipoprotein is a biochemical assembly whose primary function is to transport hydrophobic lipid (also known as fat) molecules in water, as in blood plasma or other extracellular fluids. They consist of a triglyceride and cholesterol center, surrounded by a phospholipid outer shell, with the hydrophilic portions oriented outward toward the surrounding water and lipophilic portions oriented inward toward the lipid center. A special kind of protein, called apolipoprotein, is embedded in the outer shell, both stabilising the complex and giving it a functional identity that determines its role. Plasma lipoprotein particles are commonly divided into five main classes, based on size, lipid composition, and apolipoprotein content: HDL, LDL, IDL, VLDL and chylomicrons. Subgroups of these plasma particles are primary drivers or modulators of atherosclerosis. Many enzymes, transporters, structural proteins, antigens, adhesins, and toxins are sometimes also classified as lipoproteins, since they are formed by lipids and proteins.
Трансмембраналық липопротеиндер
Кейбір трансмембраналық протеолипидтер, әсіресе бактерияларда кездесетіндер липопротеиндер деп аталады; олар осы мақалада сөз болатын липопротеин бөлшектерімен байланысты емес. Мұндай трансмембраналық белоктарды оқшаулау қиын, себебі олар липид мембранасына берік байланысады, дұрыс құрылымды көрсету үшін көбінесе липидтер қажет, және суда ерімейтін болуы мүмкін. Трансмембраналық липопротеиндерді олардың биологиялық мембраналарынан оқшаулау үшін көбінесе жуғыш заттар қолданылады.
Құрылымы
Липопротеиндер — негізінен холестерин эфирлері мен триглицеридтерден тұратын, орталық гидрофобтық ядросы бар күрделі бөлшектер. Бұл гидрофобтық ядроны фосфолипидтер, еркін холестерин және аполипопротеиндерден құралған гидрофильді мембрана қоршап тұрады. Қан плазмасында табылған плазмалық липопротеиндер көлемі, липидтік құрамы және аполипопротеин құрамы бойынша бес негізгі классқа бөлінеді: ЖЖБ (Жоғары Тығыздық Липопротеиндер), ТЖБ (Төмен Тығыздық Липопротеиндер), АЖБ (Аралық Тығыздық Липопротеиндер), ӨЖБ (Өте Төмен Тығыздық Липопротеиндер) және хиломикрондар.
Метаболизм
Организмдегі липопротеин бөлшектерінің тасымалдануын липопротеин бөлшектерінің метаболизмі дейді. Ол негізінен липопротеин бөлшектерінің құрамында тамақтанған (экзогенді) липиддер басым болғандықтарына немесе олардың бауырда (эндогенді) триглицеридтердің жаңа синтезі арқылы пайда болғандықтарына байланысты, экзогенді және эндогенді екі жолға бөлінеді. Гепатоциттер триглицеридтер мен холестериннің өңделуі үшін негізгі орталық болып табылады; бауыр сонымен қатар белгілі бір мөлшерде гликоген мен триглицеридтерді жинақтай алады. Адипоциттер триглицеридтерді сақтаудың негізгі жасушалары болғанымен, липопротеин өндірмейді.
Экзогендік жол
Қалқан сарысы қырыққабаттағы майларды эмульсиялайды, содан кейін панкреатикалық липаза триглицерид молекулаларын екі май қышқылына және бір моноацилглицеролға ыдыратады. Энтероциттер химустан кішкентай молекулаларды оңай сіңіреді. Энтероциттердің ішінде май қышқылдары мен моноацилглицеридтер қайтадан триглицеридтерге айналады. Содан кейін бұл липидтер аполипопротеин B48-мен бірігіп, жаңа хиломикрон құрайды. Бұл бөлшектер аполипопротеин B48-ге тәуелді процесс арқылы лимфа жүйесіне секрецияланады. Лимфа тамырлары арқылы айналғанда, жаңа хиломикрондар бауыр айналымын айналып өтіп, көкірек түтікшесі арқылы қан ағынына құйылады. Қан ағынында жаңа хиломикрон бөлшектері ЖЖС (Жоғары Тығыздық Липопротеин) бөлшектерімен өзара әрекеттеседі, нәтижесінде ЖЖС аполипопротеин C II және аполипопротеин E-ні жаңа хиломикронға береді. Осы кезеңде хиломикрон толыққанды (жетілген) деп есептеледі. Аполипопротеин C II арқылы толыққанды хиломикрондар липопротеин липазасын (ЛПЛ) белсендіреді – бұл фермент қан тамырларын жабатын эндотелийлік жасушаларда орналасқан. ЛПЛ триглицеридтердің гидролизіне катализаторлық әсер етеді, нәтижесінде хиломикроннан глицерин мен май қышқылдары босатылады. Глицерин мен май қышқылдары энергия және қоры үшін перифериялық тіндерге, әсіресе май және бұлшық ет тіндеріне сіңіріледі. Гидролизделген хиломикрон енді хиломикрон қалдықтары деп аталады. Хиломикрон қалдықтары қан ағынында айналып жүреді, олар негізінен бауырда болатын хиломикрон қалдық рецепторларымен аполипопротеин E арқылы өзара әрекеттеседі. Бұл өзара әрекеттесу хиломикрон қалдықтарының эндоцитозын тудырады, олар кейін лизосомалар ішінде гидролизденеді. Лизосомалық гидролиз клеткаға глицерин мен май қышқылдарын шығарады, оларды энергия үшін пайдалануға болады немесе кейінірек қолдану үшін сақтауға болады.
Эндогендік жол
Бауыр липидтерді өңдеудің орталық платформасы болып табылады: ол өзінің жасушаларында, гепатоциттерде глицеролдар мен майларды сақтай алады. Гепатоциттер де novo синтезі арқылы триглицеридтерді жасай алады. Олар сонымен қатар холестериннен өт шығарады. Ішектер холестеринді сіңіруге жауапты. Олар оны қан ағынына жеткізеді. Гепатоциттерде триглицеридтер мен холестерил эфирлері apolipoprotein B 100-мен бірігіп, жаңа пайда болған VLDL бөлшектерін құрайды. Жаңа пайда болған VLDL бөлшектері apolipoprotein B 100-ге тәуелді процесс арқылы қан ағынына шығарылады. Қан ағынында жаңа пайда болған VLDL бөлшектері HDL бөлшектерімен қақтығысады; нәтижесінде HDL бөлшектері жаңа пайда болған VLDL бөлшегіне apolipoprotein C II және apolipoprotein E-ні сыйлайды. C II және E аполипопротеиндерімен толысқан VLDL бөлшегі жетілген деп есептеледі. VLDL бөлшектері айналып, эндотелий жасушаларында экспрессияланатын LPL-ге кездеседі. Apolipoprotein C II LPL-ді белсендіреді, VLDL бөлшегінің гидролизіне және глицерин мен май қышқылдарының босатылуына себеп болады. Бұл өнімдерді қаннан шеткі тіндер, әсіресе майлы тіндер мен бұлшық еттер сіңіре алады. Гидролизделген VLDL бөлшектері енді VLDL қалдықтары немесе орташа тығыздықты липопротеиндер (IDL) деп аталады. VLDL қалдықтары айналымға түсіп, apolipoprotein E мен қалдық рецептор арасындағы өзара әрекеттесу арқылы бауырда сіңіріледі немесе бауыр липазасымен одан әрі гидролизденеді. Бауыр липазасының гидролизі глицерин мен май қышқылдарын босатады, ал IDL қалдықтары қалады, олар төмен тығыздықты липопротеиндер (LDL) деп аталады, олардың құрамында салыстырмалы түрде жоғары холестерин мөлшері бар. LDL айналып, бауыр мен шеткі жасушалар сіңіреді. LDL-ді мақсатты тіндерге байланыстыру LDL рецепторы мен LDL бөлшегіндегі apolipoprotein B 100 арасындағы өзара әрекеттесу арқылы жүзеге асады. Сіңіру эндоцитоз арқылы жүзеге асады, ал ішкіленген LDL бөлшектері лизосомаларда гидролизденеді, липидтер, әсіресе холестерин босатылады.
Оттегі тасымалдауындағы мүмкін рөлі
Плазма липопротеиндері оттегі газын тасымалдауы мүмкін. Бұл қасиет липидтердің кристаллизацияланған гидрофобтық құрылымымен байланысты, ол сулы ортамен салыстырғанда O2-нің ерігіштігі үшін қолайлы жағдай жасайды.
Альфа және бета
Липопротеиндерді сарысудағы белок электрофорезі бойынша белоктар жіктеліміне сәйкес "альфа" және "бета" деп жіктеуге болады. Бұл терминология кейде абеталипопротеинемия сияқты липидтік бұзылыстарды сипаттағанда қолданылады.
Бөлімшелер
Липопротеиндер, мысалы, ТТЖ және ЖЖЖ, әр түрлі әдістермен бөліп алынған кіші түрлерге жіктеледі. Бұл кіші түрлер тығыздығына немесе тасымалдайтын ақуыздарына қарай жіктеледі. 2022 жылға дейін әр түрлі липопротеин изоформалары мен жүрек-қан тамырлары ауруларының қаупі, липопротеин синтезі, реттелуі және метаболизмі арасындағы механизмдердің байланысы, сондай-ақ генетикалық ауруларға байланысты қауіптер белсенді зерттеуде.