Кіріспе

Хомо сапиенс түріндегі белокты кодтаушы ген – Аполипопротеин B (ApoB). Бұл белок адамдарда ген арқылы кодталады және атеросклеротикалық жүрек-қан тамырлары ауруының қаупін анықтау үшін көбінесе қолданылады.

Функция

Аполипопротеин В – хиломикрон, VLDL, Lp(a), IDL және LDL бөлшектерінің (LDL – жүрек және қан тамырлары ауруларына қатысты жиі «жаман холестерин» деп аталады) негізгі аполипопротеині. Ол май молекулаларын (липидтерді), соның ішінде холестеринді, денедегі барлық тіндердегі жасушаларға тасымалдауға жауапты. ApoB-ның LDL (және одан ірі) бөлшектеріндегі функционалдық рөлдері толыққанды түсініксіз болғанымен, ол бөлшектердің негізгі құрылымдық белоктарының бірі болып табылады (май молекулаларын қоршап, тасымалдайтын кешенді қалыптастырады) және осы бөлшектердің қалыптасуы үшін қажет. Сондай-ақ, LDL бөлшектеріндегі ApoB денедегі әртүрлі жасушалардағы LDL рецепторлары үшін лиганд ретінде әрекет етеді (басқаша айтқанда, ApoB май тасымалдағыш бөлшектерін ApoB рецепторлары бар жасушаларға енуге дайындық сигналын береді және оларға майларды жеткізеді). Жоғары ApoB деңгейі, әсіресе LDL бөлшектерінің жоғары концентрациясымен байланысты, тамыр ауруларын (атеросклерозды) тудыратын бляшкалардың пайда болуына себеп болады. Бұл ауру көбінесе жүрек аурулары, инсульт және басқа да көптеген дененің кең аумағындағы асқынулар түрінде ондаған жылдар бойы дамығаннан кейін белгілі болады. ApoB концентрациясы, әсіресе NMR (LDL бөлшектерінің концентрациясын анықтауға арналған) әдісі, жалпы холестерин мен LDL холестериніне қарағанда тамырлар/жүрек ауруларын тудыратын физиологиялық процестердің жақсы көрсеткіші болып табылады (NIH 1970 жылдардың басынан бері осы деректерді жариялап келеді). Дегенмен, тарихи себептерге және есептеудің күрделілігіне байланысты холестерин және есептелген LDL холестерині атеросклероз тәуекелінің факторы ретінде ең көп қолданылатын липидтік тест болып қала береді. ApoB әдетте ELISA немесе нефлометрия сияқты иммунохимиялық әдістермен өлшенеді. Жақсартылған және автоматтандырылған NMR әдістері әртүрлі ApoB бөлшектерін анықтауға мүмкіндік береді.

Генетикалық аурулар

ApoB-ның жоғары деңгейі жүрек ауруларымен байланысты. Гипобеталипопротеинемия – бұл ApoB генінің (APOB) мутациясынан туындауы мүмкін генетикалық ауру. Абеталипопротеинемия көбінесе MTP генінің мутациясынан туындайды. APOB100 геніндегі мутациялар отбасылық гиперхолестеринемияға, метаболизмі бұзылған гиперхолестеринемияның тұқым қуалайтын (автосомдық-доминантты) түріне де себеп болуы мүмкін.

Тышқан зерттеулері

Тышқандар ApoB зерттеулерінде үлгілік организмдер ретінде қолданылған, себебі олар тышқанның ApoB (mApoB) деп аталатын эквивалентті белокты өндіреді. mApoB-ны жоғары деңгейде өндіретін тышқандарда LDL деңгейі жоғарылап, HDL деңгейі төмендейді. mApoB генінің тек бір функционалды көшірмесіне ие тышқандар гиперхолестеринемияға қарсы тұрып, кері нәтиже береді. Геннің функционалды көшірмелері жоқ тышқандар тірі қала алмайды.

Молекулалық биология

Белгілі бір ақуыз плазмада екі негізгі изоформада кездеседі: ApoB48 және ApoB100. Біріншісі тек қана жұқа ішекте, екіншісі бауырда синтезделеді. ApoB100 – 4563 аминқышқылынан тұратын ApoB ақуыздар тобының ең ірісі.

Инсулинге қарсы тұрудың рөлі

Аполипопротеин B-нің шамадан тыс өндірілуі бауырда липидтерден туындаған эндоплазмалық ретикулум стресіне және инсулинге төзімділікке әкелуі мүмкін.

Липопротеиндер мен атеросклероздағы рөлі

ApoB100 бауырдан шыққан липопротеиндерде (VLDL, IDL, LDL) кездеседі. Маңыздысы, бауырдан шыққан әр липопротеинде бір ApoB100 молекуласы болады. Осы фактіні пайдаланып, циркуляциядағы ApoB100 концентрациясын анықтау арқылы липопротеин бөлшектерінің санын сандық бағалауға болады. Әр бөлшекте бір ғана ApoB100 болғандықтан, бөлшектердің саны ApoB100 концентрациясымен сәйкес келеді. Бұл әдіс жеке липопротеин кластарына (мысалы, LDL) да қолданылуы мүмкін, соның арқасында оларды да санауға болады. ApoB100 деңгейінің жүректің ишемиялық ауруымен байланысты екені жақсы белгілі, ол LDL-холестерин концентрациясынан гөрі жақсырақ болжам жасайды. Себебі: LDL-холестерин нақты бөлшектердің концентрациясын көрсетпейді, ал холестерин оны тасымалдайтын бөлшектер болмаса суда ерімейді және қозғала алмайды. Бұл байқауды түсінудің қарапайым жолы – ApoB100, әр бөлшекте біреу, липопротеин бөлшектерінің нақты концентрациясын көрсетеді (олардың холестериніне немесе басқа липидтік құрамына тәуелсіз). Осылайша, липидтерді артерия қабырғаларына жеткізе алатын ApoB100 бар липопротеин бөлшектерінің саны атеросклероз бен жүрек ауруларының маңызды факторы екенін түсінуге болады. Жоғарыда айтылғандарды түсіндірудің бір жолы – липопротеин бөлшектерінің, әсіресе LDL бөлшектерінің көп саны перифериялық жасушалардың ApoB100 рецепторында (яғни LDL рецепторында) бәсекелестікке алып келеді. Мұндай бәсекелестік LDL бөлшектерінің циркуляциядағы уақытын ұзартады, бұл олардың тотығуына және/немесе басқа химиялық өзгерістерге ұшырауына мүмкіндік береді. Мұндай өзгерістер бөлшектердің классикалық LDL рецепторы арқылы тазалану қабілетін төмендетуі және/немесе олардың «қоқыс жинағыш» рецепторлармен өзара әрекеттесу қабілетін арттыруы мүмкін. Нәтижесінде LDL бөлшектері осы қоқыс жинағыш рецепторларға бағытталады. Қоқыс жинағыш рецепторлар көбінесе макрофагтарда кездеседі, ал холестеринге толы макрофагтар «көпіршік жасушалары» деп белгілі. Көпіршік жасушалары атеросклеротикалық зақымдардың сипаттамасы болып табылады. Бұл көпіршік жасушаларының пайда болу механизміне қоса, химиялық өзгертілген LDL бөлшектерінің деңгейінің артуы эндотелийдің зақымдануына да алып келуі мүмкін. Бұл өзгертілген LDL-дің қан тамырлары эндотелийіне тигізетін зиянды әсерінің және иммундық эффектті жасушаларды тарту және тромбоциттердің белсенділігін арттыру қабілетінің салдарынан болады. INTERHEART зерттеуі ApoB100 / ApoA1 қатынасының ApoB100 немесе ApoA1 өлшемдеріне қарағанда, жедел миокард инфарктісі болған науқастарда жүрек соғысы қаупін болжауда тиімдірек екенін көрсетті. (ApoA1 – негізгі HDL ақуызы). Жалпы халықта бұл мәселе әлі де нақты емес, бірақ жақында жүргізілген зерттеуде ApoB жүрек-қан тамырлары оқиғаларының ең күшті тәуекел факторы болып табылды. Аполипопротеин B деңгейін төмендету үшін Жерорта диетасын ұсыну қабылданды.

Өзара әрекеттесулер

ApoB, apo(a), PPIB, Кальцитонин рецепторы және HSP90B1 сияқты молекулалармен өзара әрекеттеседі деп көрсетілген.

Реттеу

APOB экспрессиясы APOB 5′ UTR және 3′ UTR-дегі цис реттегіш элементтермен реттеледі.

РНК өңдеу

Бұл белокты кодтайтын мРНК цитидиннен уридинге (С- U) сайтқа тән РНК өңделісіне (редакциялауға) ұшырайды. ApoB100 және ApoB48 бір генмен кодталған, бірақ аудармадағы (синтезделген) белоктардың айырмашылықтары баламалы тілімдеуден (сплайсингтен) емес, тіндікке тән РНК өңделісінен туындайды. ApoB мРНК өңделісі омыртқалы жануарларда байқалған алғашқы өңделіс (редакциялау) мысалы болды. ApoB мРНК өңделісі барлық плаценталық сүтқоректілерде кездеседі. Өңделіс (редакциялау) транскрипциядан кейін жүзеге асырылады, себебі жаңа пайда болған полинуклеотидтерде өңделген нуклеозидтер болмайды.

Түрі

ApoB мРНК-ның C-ден U-ға редакциялануы үшін C-ден U-ға редакциялайтын фермент, аполипопротеин B мРНК-ны редакциялайтын фермент, каталитикалық полипептид 1 (ApoBEC 1) және басқа көмекші факторлардан тұратын редакциялау кешені немесе голофермент (эдитосома) қажет. ApoBEC 1 – адамда APOBEC1 генімен кодталатын белок. [1] Ол цитидин деаминазалар отбасының мүшесі. ApoBEC 1 ғана ApoB мРНК-ны редакциялау үшін жеткіліксіз және редакциялау үшін осы көмекші факторлардың кем дегенде біреуі, APOBEC1 комплементациялық факторы (A1CF) қажет. A1CF құрамында 3 бір-бірінен өзгеше қайталаулар бар. Ол РНК-мен байланысатын суббірлік ретінде әрекет етеді және ApoBEC 1-ді редакцияланған цитидиннен кейінгі ApoB мРНК-ға бағыттайды. Голофермент құрамына басқа көмекші факторлар да кіреді. Осы белоктардың кейбіреулері анықталды, оларға CUG байланыстырушы белок 2 (CUGBP2), SYNCRIP (глицин-аргинин-тирозинге бай РНК байланыстырушы белок, GRY RBP), гетерогенді ядролық рибонуклеопротеин (hnRNP) C1 (HNRNPC), ApoBEC 1 байланыстырушы белок ABBP1 (HNRNPAB), ABBP2, KH типіндегі тігілуді реттейтін байланыстырушы белок (KHSRP), Bcl 2 байланысты афаноген 4 (BAG4) және көмекші фактор (AUX) 240 жатады. Бұл ақуыздардың барлығы анықтау әдістері арқылы анықталды және олардың барлығы ApoBEC 1, A1CF немесе ApoB РНК-мен өзара әрекеттесетіндігі көрсетілді. Бұл көмекші белоктардың редакциялау кешеніндегі функциясы белгісіз. ApoB мРНК-ны редакциялаумен қатар, ApoBEC 1 эдитосомасы NF1 мРНК-сын да редакциялайды. ApoB мРНК-ның редакциялануы – адамдарда осы типтегі C-ден U-ға РНК редакциялануының ең жақсы сипатталған мысалы.

Орналасқан жері

14000 қалдықтан тұратын транскрипт болса да, бір цитидин ғана өңдеуге арналған. ApoB мРНК-ның ішінде өңдеу үшін қажетті 26 нуклеотидтен тұратын тізбек табылады. Бұл өңдеу мотиві деп аталады. Бұл нуклеотидтер (6662–6687) сайтқа қатысты мутагенез тәжірибелері арқылы маңызды екені анықталды. Бұл тізбектегі 11 нуклеотидтік бөлік, өңдеу орнынан 4–5 нуклеотид төмен орналасқан, бұл тіреу тізбегі деп аталатын маңызды аймақ. Өңделген нуклеозид пен осы тіреу тізбегі арасында 2–8 нуклеотид аралық элемент деп аталатын аймақ орналасқан. Өңдеу орнына қарай 3' бағытта реттеуші тізбек те бар. ApoBEC 1 белсенді орны, өңдеудің голоферментінің каталитикалық компоненті, ACF көмегімен кешенді мРНК-ға байланыстыру арқылы, тіреу тізбегінің AU-ға бай аймағына байланысады деп есептеледі. Өңделген цитидин қалдығы геннің 26-экзонындағы 6666 нуклеотидте орналасқан. Бұл сайттағы өңдеу Глютамин кодонынан (CAA) бірге орналасқан тоқтату кодонына (UAA) кодондық өзгеріске әкеледі. ApoB мРНК құрайтын болжамды екіншілік құрылым, өңделетін қалдық пен APOBEC1 белсенді орны арасындағы байланысқа, сондай-ақ ACF және редактосомамен байланысты басқа да қосалқы факторлардың байланысына мүмкіндік береді деп саналады.

Реттеу

Адамдардағы ApoB мРНҚ-ның өңделуі тіндерге қарай реттеледі, ал ApoB48 адамның жұқа ішегіндегі басты ApoB ақуызы болып табылады. Ол өңделмеген түрімен қатар, ірі ішекте, бүйректе және асқазанда аз мөлшерде кездеседі. Өңделу даму деңгейінде реттеледі, өңделмеген түрі дамудың басында ғана аударылады, бірақ өңделген түрі өңделуге қабілетті тіндерде даму барысында арта түседі. ApoB мРНҚ-ның өңделу деңгейі диетадағы өзгерістерге, алкогольге және гормондар деңгейіне байланысты өзгеріп отыратыны көрсетілген.

Қорғау

ApoB мРНҚ редакциялау егеуқұйрықтар мен егеуқұйрықтарда да болады. Адамдардан өзгеше, егеуқұйрықтар мен тышқандардың бауырында 65% жиілікке дейін редакциялау байқалады. Құстар мен төменгі сатыдағы түрлерде мұндай өзгерістер көрілген жоқ.

Құрылымы

Редакциялау нәтижесінде кодон өзгереді, бұл аяқтама кодонын тудырады, соның салдарынан қысқартылған ApoB48 ақуызы аудармаланады. Бұл тоқтату кодоны ақуыздың LDLR байланысу доменін қамтитын карбоксилдік ұшы жоқ ақуызының трансляциясына әкеледі. Шамамен 4500 аминқышқылынан тұратын толық ApoB100 ақуызы VLDL және LDL-де кездеседі. ApoB100-дің көптеген бөліктері амфипатиялық жағдайда болғандықтан, оның кейбір домендерінің құрылымы липидтік жағдайларға байланысты. Дегенмен, оның LDL-де жалпы бүктелуі бірдей екені белгілі, бес негізгі домені бар. Жақында криоэлектрондық микроскопия арқылы 16 Ангстрем ажыратымдылығымен адам денесінің температурасында LDL-дің алғашқы құрылымы табылды. ApoB100-дің жалпы бүктелуі расталды және оның домендерінің жергілікті құрылымындағы кейбір әртүрліліктер картаға түсірілді.

Функция

Өңдеу тек жұқа ішекте түзілген транскрипттерге ғана шектелген. Бұл протеиннің қысқа нұсқасы жұқа ішекке тән функция атқарады. Толыққанды бауырда түзілген ApoB100-дің негізгі қызметі – LDL R-ны белсендіруге қатысатын лиганд ретінде әрекет етуі. Алайда, өңдеу нәтижесінде протеиннің LDL R-мен байланысатын аймағы жоқ ақуыз пайда болады. Бұл ақуыздың және қысқа ApoB48 ақуыздың функцияларын жұқа ішекке қатысты ерекше функциялар ретінде өзгертеді. ApoB48, ApoB100-дің аминотерминалдың алғашқы 48%-ымен сәйкес келеді. Бұл изоформаның қызметі – жұқа ішекте майдың сіңірілуіне қатысу, сондай-ақ хиломикронның синтезіне, құрастырылуына және секрециясына қатысады. Бұл хиломикрондар диеталық липидтерді тіндерге тасымалдайды, ал қалған хиломикрондар және олармен байланысты қалдық липидтер 2–3 сағат ішінде аполипопротеин Е (ApoE) мен липопротеин рецепторларының өзара әрекеттесуі арқылы бауырға сіңіріледі. Бұл көптеген сүтқоректілердің жұқа ішегінде басым ApoB ақуызы болып табылады. Ол липопротеин метаболизмінің экзогенді жолындағы маңызды белок болып табылады. ApoB48-ді қамтитын ішек протеиндері хиломикрон қалдық бөлшектеріне айналады, олар қалдық рецепторлармен сіңіріледі.