Введение
Биохимический комплекс, предназначенный для транспортировки гидрофобных липидных молекул, белков, ковалентно связанных с липидами, включая бактериальные/трансмембранные "липопротеины". Липопротеин – это биохимический комплекс, основная функция которого заключается в транспортировке гидрофобных липидных (также известных как жировые) молекул в водной среде, например, в плазме крови или других внеклеточных жидкостях. Он состоит из ядра, содержащего триглицериды и холестерин, окруженного внешней оболочкой из фосфолипидов, при этом гидрофильные участки ориентированы наружу, к окружающей воде, а липофильные – внутрь, к липидному ядру. Внешнюю оболочку пронизывает особый тип белка, называемый аполипопротеином, который стабилизирует комплекс и придает ему функциональную идентичность, определяющую его роль. Частицы липопротеинов плазмы обычно подразделяются на пять основных классов в зависимости от размера, липидного состава и содержания аполипопротеина: ЛПВП (HDL), ЛПНП (LDL), ЛПОНП (IDL), ЛПОНП (VLDL) и хиломикроны. Подгруппы этих плазменных частиц являются ключевыми факторами или модуляторами атеросклероза. Многие ферменты, транспортеры, структурные белки, антигены, адгезины и токсины также иногда классифицируются как липопротеины, поскольку они формируются из липидов и белков.
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.
Трансмембранные липопротеины
Некоторые трансмембранные протеолипиды, особенно встречающиеся у бактерий, называются липопротеинами; они не имеют отношения к частицам липопротеинов, рассматриваемым в данной статье. Такие трансмембранные белки сложно изолировать, так как они прочно связываются с липидной мембраной, часто нуждаются в липидах для приобретения правильной структуры и могут быть нерастворимы в воде. Для выделения трансмембранных липопротеинов из связанных с ними биологических мембран обычно требуются детергенты.
Структура
Липопротеины – это сложные частицы, имеющие центральное гидрофобное ядро из неполярных липидов, преимущественно холестериновых эфиров и триглицеридов. Это гидрофобное ядро окружено гидрофильной оболочкой, состоящей из фосфолипидов, свободного холестерина и аполипопротеинов. Липопротеины плазмы, содержащиеся в плазме крови, обычно подразделяются на пять основных классов в зависимости от размера, липидного состава и содержания аполипопротеинов: ЛПВП, ЛПНП, ЛПОНП, ЛПОНП и хиломикроны.
Метаболизм
Обработка частиц липопротеинов в организме называется метаболизмом частиц липопротеинов. Он подразделяется на два пути – экзогенный и эндогенный, в значительной степени в зависимости от того, состоят ли рассматриваемые частицы липопротеинов преимущественно из пищевых (экзогенных) липидов или образовались ли они в печени (эндогенные) путем de novo синтеза триглицеридов. Гепатоциты являются основной платформой для метаболизма триглицеридов и холестерина; печень также способна запасать определенное количество гликогена и триглицеридов. В то время как адипоциты являются основными клетками для хранения триглицеридов, они не синтезируют липопротеины.
Экзогенный путь
Желчь эмульгирует жиры, содержащиеся в химусе, затем панкреатическая липаза расщепляет молекулы триглицеридов на две жирные кислоты и один моноацилглицерол. Энтероциты легко абсорбируют мелкие молекулы из химуса. Внутри энтероцитов жирные кислоты и моноацилглицериды вновь превращаются в триглицериды. Затем эти липиды собираются с аполипопротеином B48 в формирующиеся хиломикроны. Эти частицы затем секретируются в лимфатические капилляры в процессе, который сильно зависит от аполипопротеина B48. Циркулируя по лимфатическим сосудам, формирующиеся хиломикроны минуют печеночный кровоток и дренируются через грудной проток в кровь. В кровотоке формирующиеся хиломикроны взаимодействуют с частицами ЛПВП (липопротеинов высокой плотности), в результате чего ЛПВП передают аполипопротеин CII и аполипопротеин E формирующемуся хиломикрону. Хиломикрон на этой стадии считается зрелым. Через аполипопротеин CII зрелые хиломикроны активируют липопротеиновую липазу (ЛПЛ) – фермент на эндотелиальных клетках, выстилающих кровеносные сосуды. ЛПЛ катализирует гидролиз триглицеридов, что в конечном итоге приводит к высвобождению глицерина и жирных кислот из хиломикронов. Глицерин и жирные кислоты затем могут абсорбироваться в периферические ткани, особенно в жировую и мышечную, для получения энергии и запасания. Гидролизованные хиломикроны теперь называются остаточными хиломикронами. Остаточные хиломикроны продолжают циркулировать в кровотоке, пока не взаимодействуют через аполипопротеин E с рецепторами остаточных хиломикронов, которые в основном находятся в печени. Это взаимодействие вызывает эндоцитоз остаточных хиломикронов, которые впоследствии гидролизуются в лизосомах. Лизосомный гидролиз высвобождает глицерин и жирные кислоты в клетку, которые могут быть использованы для получения энергии или сохранены для последующего использования.
Эндогенный путь
Печень является центральной платформой для метаболизма липидов: она способна хранить глицерол и жиры в своих клетках, гепатоцитах. Гепатоциты также способны синтезировать триглицериды de novo. Они также производят желчь из холестерина. Кишечник отвечает за всасывание холестерина и переносит его в кровоток. В гепатоцитах триглицериды и холестериновые эфиры объединяются с аполипопротеином B-100 для формирования первичных частиц VLDL. Первичные частицы VLDL высвобождаются в кровоток посредством процесса, зависящего от аполипопротеина B-100. В кровотоке первичные частицы VLDL взаимодействуют с частицами HDL, в результате чего HDL передают аполипопротеин C-II и аполипопротеин E частицам VLDL. После насыщения аполипопротеинами C-II и E, частица VLDL считается зрелой. Частицы VLDL циркулируют и взаимодействуют с LPL, экспрессируемым на эндотелиальных клетках. Аполипопротеин C-II активирует LPL, вызывая гидролиз частицы VLDL и высвобождение глицерола и жирных кислот. Эти продукты могут поглощаться из крови периферическими тканями, преимущественно жировой и мышечной. Гидролизованные частицы VLDL теперь называются остатками VLDL или липопротеинами промежуточной плотности (IDL). Остатки VLDL могут циркулировать и, посредством взаимодействия между аполипопротеином E и рецептором остатков, поглощаться печенью, либо они могут быть дополнительно гидролизованы печеночной липазой. Гидролиз печеночной липазой высвобождает глицерол и жирные кислоты, оставляя после себя остатки IDL, называемые липопротеинами низкой плотности (LDL), которые содержат относительно высокое содержание холестерина. LDL циркулирует и поглощается печенью и периферическими клетками. Связывание LDL с тканью-мишенью происходит посредством взаимодействия между рецептором LDL и аполипопротеином B-100 на частице LDL. Поглощение происходит посредством эндоцитоза, и интернализованные частицы LDL гидролизуются в лизосомах, высвобождая липиды, главным образом холестерин.
Возможная роль в транспортировке кислорода
Липопротеины плазмы могут переносить кислородный газ. Это свойство обусловлено кристаллической гидрофобной структурой липидов, которая обеспечивает более подходящую среду для растворения O2 по сравнению с водной средой.
Альфа и бета
Липопротеины также можно классифицировать на "альфа" и "бета" в соответствии с классификацией белков при электрофорезе белков сыворотки. Эта терминология иногда применяется при описании липидных расстройств, таких как абеталипопротеинемия.
Подразделения
Липопротеины, такие как ЛПНП и ЛПВП, могут быть дополнительно разделены на подтипы, выделенные различными методами. Это разделение осуществляется по плотности или по содержанию белков, которые они переносят. Механизмы связи между различными изоформами липопротеинов и риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, синтезом, регуляцией и метаболизмом липопротеинов, а также связанные с этим риски генетических заболеваний активно изучаются по состоянию на 2022 год.