脂蛋白中的蛋白部分稱為載脂蛋白(apolipoprotein/apoprotein,Apo)。載脂蛋白在脂蛋白代謝中具有重要的生理功能。Apo構(gòu)成并穩(wěn)定脂蛋白的結(jié)構(gòu),修飾并影響與脂蛋白代謝有關(guān)的酶的活性。作為脂蛋白受體的配體,參與脂蛋白與細胞表面脂蛋白受體的結(jié)合及其代謝過程。
Apo種類很多,一般分為5-7類,其氨基酸序列大多數(shù)已闡明,Apo種類的命名是按1972年Alaupovic建議的命名方法,用英文字母順序編碼,即ABC順,每一類還有亞類。
(一)載脂蛋白A族
ApoA可分為ApoAⅠ,AⅡ,AⅣ。ApoAⅠ和AⅡ大部分分布在HDL中,是HDL的主要載脂蛋白。
1.ApoAⅠApoAⅠ是ApoA族最多的一種組份,先后從人HDL中分離純化得到ApoAⅠ,并闡明了ApoAⅠ的氨基酸序列,也預(yù)測了其二級結(jié)構(gòu)的要點。人成熟的ApoAⅠ由243個氨基酸殘基組成,是單一多肽鏈,分子量為28.3ku。人及大鼠、猴、兔、牛、鴨、樹鼷等動物的ApoAⅠ已分離純化。人和其他種屬的ApoAⅠ的氨基末端為Asp,羧基末端為Gln,其分子中不含半胱氨酸和異亮氨酸。經(jīng)等電點聚焦電泳證實,人和動物的ApoAⅠ都是不均一的,有10種不同的亞組份,至少有6種多態(tài)性。
目前所知,ApoAⅠ的氨基酸殘基的排列有其自身的特征:①極性氨基酸殘基含量較多,并以1,2或1,4相反離子對的形式排列zxtf.net.cn,即Glu-Arg、Glu-Lys或Asp=lys、Asp-Arg。②疏水氨基酸殘基一對對地出現(xiàn)在1,2或1,4反離子對的附近,因此很容易形成特有的雙性螺旋二級結(jié)構(gòu)。極性與非極性氨基酸殘基排列的方式是載脂蛋白的一個共性。由疏水氨基酸殘基組成螺旋的非極性面,由帶電荷親水的氨基酸殘基組成螺旋極性面,故稱為雙性螺旋。與一般蛋白質(zhì)的α-螺旋不同,這種雙性螺旋既有親脂的一面又有親水的一面。ApoAⅠ富含雙性螺旋結(jié)構(gòu),對于維持其正常的生理功能是非常重要的。
ApoAⅠ主要存在于HDL中,在HDL3中ApoAⅠ占載脂蛋白的65%,在HDL2中ApoAⅠ占載脂蛋白的62%,在CM、VLDL和LDL中也有少量存在。血漿中呈現(xiàn)β遷移率的一種β-HDL,其內(nèi)80%為ApoAⅠ。
Ⅰ的生理功能有:①組成載脂蛋白并維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與完整性。實驗表明,純化的ApoAⅠ在水溶液中可以自發(fā)地和脂類結(jié)合。用CNBr法將ApoAⅠ裂解成四個肽段,發(fā)現(xiàn)僅有羧基末端的肽段可自發(fā)和磷脂結(jié)合。后來進一步確認這一段是ApoAⅠ224-242段,這一段既可維持雙性螺旋的結(jié)構(gòu),又可以維持和脂質(zhì)結(jié)合所具備的疏水性。②ApoAⅠ可以激活卵磷脂膽固醇;D(zhuǎn)移酶(LCAT)的活性。已經(jīng)證實,ApoAⅠ是通過激活LCAT,再催化膽固醇酯化。ApoAⅠ肽段Ⅲ(肽段116-151)是激活作用的中心。③ApoAⅠ可作為HDL受體的配體,含ApoAⅠ脂蛋白可以和轉(zhuǎn)鐵蛋白及銅藍蛋白形成大分子復合物以運輸鐵和銅離子。
Ⅰ由肝和小腸合成,血漿中生物半壽期為45天。
2.ApoAⅡApoAⅡ是HDL中第二種含量多的載脂蛋白,在HDL2中占載脂蛋白的15%,在HDL3中占載脂蛋白25%,在CM中占載脂蛋白的7%-10%,VLDL中也存在少量。到1985年,ApoAⅡ蛋白質(zhì)的氨基酸序列,cDNA序列及基因序列均已闡明。ApoAⅡ是由兩條多肽鏈的77個氨基酸殘基組成。ApoAⅡ在不加還原劑的SDS-PAGE中測出分子量是17ku,在人血漿中以二聚體形式存在。ApoAⅡ的單體分子量為8.7ku。ApoAⅡ蛋白的C端氨基酸殘基為谷氨酸,N端為吡咯烷酮酸,缺乏組氨酸、精氨酸及色氨酸。ApoAⅡ有多態(tài)性存在。
ApoAⅡ生理功能是:①維持HDL結(jié)構(gòu),ApoAⅡ肽段12-31和肽段50-77具有與磷脂結(jié)合的能力。經(jīng)二級結(jié)構(gòu)分析認為,殘基17-30和51-62形成的雙性螺旋結(jié)構(gòu)是人ApoAⅡ與脂質(zhì)結(jié)合的分子基礎(chǔ)。②激活肝脂酶,用以水解CM和VLDL中的TG和PL。還有報道,ApoAⅡ可抑制LCAT活性。
ApoAⅡ由肝和小腸合成。人血漿中的ApoAⅡ生物半壽期為4.4天。
3.ApoAⅣ最先從大鼠HDL和CM中發(fā)現(xiàn)載脂蛋白AⅣ,以后證實人血漿中也有ApoAⅣ存在,主要分布于密度大于1.211g/ml部分。成熟ApoAⅣ由376個氨基酸殘基組成。經(jīng)SDS-PAGE確認大鼠和人ApoAⅣ分子量為44-46ku。人和大鼠氨基酸組成相似,是一種糖蛋白,含有6%的碳水化合物,其中甘露醇占1.8%,半乳糖占1.55%,N-乙酰葡萄糖胺占1.55%,唾液酸占1.1%。ApoAⅣ有多態(tài)性存在,生物半壽期為10小時。
ApoAⅣ生理功能目前尚不完全清楚,據(jù)推測ApoAⅣ在膽固醇逆向轉(zhuǎn)運過程中起著重要作用。體外的ApoAⅣ可以促進LCAT的膽固醇酯化反應(yīng),并認為是LCAT的激活劑。ApoAⅣ由肝和小腸合成,并有五種多態(tài)型。
(二)Apob族
體外實驗表明,ApoB是難溶于水的蛋白質(zhì)。目前所知,ApoB族可分為兩個亞類,即ApoB48和ApoB100。ApoB主要成分是B100,其次為B48,其它形式的如ApoB75、ApoB41、ApoB36等均為ApoB100的不同降解產(chǎn)物。
1.ApoB100ApoB是單鏈糖蛋白,分子量為51ku,主要在肝,少數(shù)在小腸合成。ApoB100由4536個氨基酸殘基組成。包括27個(或24)氨基酸信號肽和4536個氨基酸殘基的成熟單體蛋白。1986年ApoB100的全部氨基酸殘基排列順序及結(jié)構(gòu)已經(jīng)闡明。當年已測出ApoB100的cDNA序列,ApoB100分子中含有25個Cys殘基。其中有11個Cys殘基集中分布在前面500氨基酸組成區(qū)域,形成鏈內(nèi)二硫鍵,所以N端高度交聯(lián)成典型球形結(jié)構(gòu)。Cys殘基通過硫酯鍵與軟脂酸、硬脂酸相結(jié)合,使ApoB牢固地連接著脂質(zhì)成分。ApoB100中,對脂類結(jié)合十分必要的區(qū)域結(jié)構(gòu)在203-2506和4002-4527氨基酸殘基之間。兩個結(jié)構(gòu)區(qū)域重復出現(xiàn)兩性親脂α-螺旋區(qū)段;另有一種結(jié)合脂質(zhì)的重要結(jié)構(gòu)是含疏水和親水性氨基酸交替排列的兩性親脂β-折疊結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)分布在整個分子序列中,但集中于四個富含脯氨酸區(qū),這種富含脯氨酸的重復序列是ApoB所特有的,使ApoB能夠?qū)⒘字瑐?cè)鏈深埋其間并使之緊密結(jié)合。由于ApoB的兩性α-螺旋和富含脯氨酸的疏水肽以及可被脂酰化的Cys殘基形成的特殊結(jié)構(gòu),在VLDL和LDL從分泌到被清除的整個過程中,使α-螺旋能夠與單層極性脂牢固地結(jié)合,從而使其不在脂蛋白分子間轉(zhuǎn)換,這是與其他載脂蛋白不同之處。
ApoB100的生理功能有:①合成裝配和分泌富含甘油三酯的VLDL;②是LDL的結(jié)構(gòu)蛋白。③LDL受體的配體,并可調(diào)節(jié)LDL從血漿中的清除速率。
2.ApoB48ApoB48因分子量是ApoB100的48%而得名。存在于CM中,不與其他脂蛋白分子交換。ApoB48在小腸合成,是組裝CM所必需的載脂蛋白。小腸細胞分泌CM后進入淋巴液,并通過胸導管再進入血液循環(huán),再分布到毛細血管的內(nèi)皮細胞,主要是骨骼肌體和脂肪組織的內(nèi)皮細胞,脂肪酶可水解CM中甘油三酯的80%-90%,剩下的脂蛋白顆粒則稱為CM殘粒,尓后送到肝,被肝脂酶進一步代謝,最后被能夠識別ApoE的殘粒受體攝取。該殘粒受體是LDL受體,還是與LDL受體相關(guān)的蛋白或其他蛋白質(zhì),目前尚不清楚。
人血漿中ApoB48生物半壽期僅5-10分鐘,分解速度很快,血漿中的濃度很低,約相當于ApoB100的0.1%。經(jīng)SDS-PAGE電泳染色在VLDL組分中可檢出痕量的ApoB48。進食豐富的脂肪后,ApoB48/ApoB100比值明顯增加。
(三)ApoC族
ApoC是目前所知載脂蛋白中分子量最小的一類。最先從VLDL中分離出一種含有少量磷脂的低分子量載脂蛋白,并命名為載脂蛋白C。此后雙在HDL中發(fā)現(xiàn)有ApoC,并進一步確認ApoC有三種亞型,即ApocⅠ、Ⅱ、Ⅲ。
Apoc是由57個氨基酸殘基組成的單一多肽鏈,其序列已測出,不含半胱氨酸、組氨酸和酪氨酸。分子量為6625u。人ApoCⅠ二級結(jié)構(gòu)中有55%α-螺旋結(jié)構(gòu),極易與磷脂結(jié)合,它是LCAT的激活劑。
ApoCⅡ是由79個氨基酸殘基組成單一多肽鏈,氨基酸順序已測出,分子量為9110u,有兩種多態(tài)型,pⅠ分別為4.86和4.69。不含半胱氨酸和絲氨酸,其二級結(jié)構(gòu)的α-螺旋約占23%。ApoCⅡ可激活多種來源的脂蛋白脂肪酶(LPL),其結(jié)構(gòu)中第55-78位氨基酸殘基是維持其對LPL激活作用的最短的必須區(qū)域。羧基端43-50位氨基酸殘基為α-螺旋結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)結(jié)合區(qū)。
ApoCⅢ由79個氨基酸殘基組成單一多肽鏈,由于第74位蘇氨酸殘基所帶唾液酸個數(shù)不同,又可分為ApoCⅢ0、CⅢ1、CⅢ2三個亞類,也是其多態(tài)性,等電點分別為5.02,4.82和4.62。ApoCⅢ氨基酸序列已測出,分子量為8764u,其二級結(jié)構(gòu)在不同狀態(tài)下,α-螺旋約占22%-54%不等。ApoCⅢ的α-螺旋結(jié)構(gòu)極易與磷脂結(jié)合。
ApoC族生理功能有:①同磷脂相互作用,維持脂蛋白結(jié)構(gòu):在溶液中呈特殊的立體雙性離子,帶負電荷的酸性氨基酸與磷脂帶正電荷的基團作用,具有很強的磷脂結(jié)合活性。由于與磷脂的相互作用,使ApoC族的α-螺旋結(jié)構(gòu)增加,而磷脂的單個酯酰鏈的運動則受到限制,從而影響磷脂從凝膠態(tài)到液晶態(tài)的轉(zhuǎn)變,兩者作用的結(jié)果,從而固系了脂蛋白的結(jié)構(gòu);②對酯酶有激活作用,HDL的磷脂在流動性增加時,ApoCⅠ通過HDL脂層表面后促進了LCAT的催化作用;③ApoCⅡ可以激活LPL,其激活機制可能是:LPL通常與外周循環(huán)肝素樣分子結(jié)合并附著于血管內(nèi)皮上,當LPL接觸CM或VLDL時,LPL便同脂蛋白顆粒表面的磷脂發(fā)生作用,進而結(jié)合于脂蛋白顆粒上,其內(nèi)的ApoCⅡ與LPL發(fā)生作用,改變LPL的空間結(jié)構(gòu),進而催化水解甘油三酯。
Apoc主要由肝合成,小腸也合成少量。
(四)ApoE
ApoE是一種富含精氨酸的堿性蛋白,人AppE由299個氨基酸殘基組成,分子量為34.145ku,含32個Arg和12個Lys,存在于血漿CM、VLDL及其殘粒中,β-VLDL中含ApoE量高于VLDL,一部分ApoE在血液中與ApoAⅡ形成復合體。已測出ApoE的蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu),建立ApoE和cDNA序列,并確認ApoE有3個等位基因異構(gòu)體以及基因在染色體上的定位。據(jù)推算和測定,在溶液中ApoE有62%的α-螺旋、9%的β-片層、11%的β-轉(zhuǎn)角和18%的無規(guī)則線團。ApoE分子可以被凝血酶水解為N-端和C-端兩個區(qū)域,N-端區(qū)(1-191)為22ku的可溶性球蛋白,此區(qū)域較穩(wěn)定;C-端區(qū)(216-299)分子量為10ku,螺旋程度很高,不穩(wěn)定,是與脂蛋白的結(jié)合區(qū),ApoE主要由肝臟合成,近年來發(fā)現(xiàn)腦、腎、骨骼、腎上腺及巨噬細胞也能合成ApoE。
ApoE生理功能有:①是LDL受體的配體,也是肝細胞CM殘粒受體的配體,它與脂蛋白代謝密切相關(guān);②ApoE具有多態(tài)性,多態(tài)性與個體血脂水平及動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。
(五)Apo(a)
早期測定脂蛋白(a)[LP(a)]在人群分布率為30%。目前采用更靈敏的方法發(fā)現(xiàn)幾乎存在于所有人群中,僅是血漿深度差異很大,波動在0-1000mg/L的范圍。1987年克隆了人Apo(a)的基因序列,并推導出氨基酸序列,提示Apo(a)的分子結(jié)構(gòu)與纖溶酶原極為相似。Apo(a)含有一個疏水信號序列,37個Kringle-4拷貝、1個Kringle-5及1個胰蛋白酶樣區(qū)。第36個Kringle-4含有一個額外未配對半胱氨酸,推測此處可能是Apo(a)以二硫鍵與ApoB結(jié)合的部位。經(jīng)胰蛋白酶限制性水解Apo(a)發(fā)現(xiàn),Apo(a)中的Krtingle-4有75%-85%的氨基酸與纖溶酶原的第391-472個氨基相同,有共同的抗原簇,兩者表現(xiàn)有交叉反應(yīng)。纖溶酶原(PG)是一種絲氨酸蛋白酶原,含有791個氨酸殘基,結(jié)構(gòu)中含有5個富含半胱氨酸的“Kringle”樣結(jié)構(gòu),即Kringle1-5,在Kringle-5的后面為一絲氨酸蛋白酶區(qū)。PG與Apo(a)結(jié)構(gòu)相似,如圖4-3所示。
圖4-3 載脂蛋白(a)結(jié)構(gòu)示意圖
A:KringleB:纖維蛋白溶酶原C:Apo(a)
Kringle結(jié)構(gòu)是三對二硫鍵組成的三套環(huán)形結(jié)構(gòu),含有78-82個氨基酸殘基,因其序列的書寫形式酷似一種丹麥面糕而得名。在其第1與第6、第2與第4、第3與第5半胱氨酸上,連成三個二硫鍵。這種結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)在前凝血酶、尿激酶、鏈激酶和纖溶酶原激活劑(t-PA)的組份中。由于Apo(a)分子中的Kringle-4數(shù)目可在15-27之間變化,從而導致Apo(a)有多種不同的異構(gòu)體。
Apo(a)結(jié)構(gòu)中有一蛋白酶區(qū),推測其功能可能是一種酶。在分子中相當于PG蛋白酶的絲氨酸被精氨酸代替,可使其喪失酶的功能。由于Kringle結(jié)構(gòu)與PG相似,推測Apo(a)可能結(jié)合到象PG受體或纖維蛋白那樣的大分子上,再加上LP(a)顆粒攜帶的膽固醇結(jié)合到血管損傷部位,因此它不僅促進動脈粥樣硬化形成,也阻礙血管內(nèi)凝血塊的溶解。
(一)基因多態(tài)性概念
各種生物都能通過生殖產(chǎn)生子代,子代和親代之間,不論在形態(tài)構(gòu)造或生理功能的特點上都很相似,這種現(xiàn)象稱為遺傳(heredity)。但是,親代和子代之間,子代的各個體之間不會完全相同,總會有所差異,這種現(xiàn)象叫變異(variation)。遺傳和變異是生命的特征。遺傳和變異的現(xiàn)象是多樣而復雜的,正因為如此,才導致生物界的多種多樣性,生物體所具有的遺傳性狀稱為表型或表現(xiàn)型(phernotype)。生物體所具有的特異基因成分稱為基因型(genotype)。表型是基因型與環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。遺傳物質(zhì)是相對穩(wěn)定的,但是又是可變的,遺傳物質(zhì)的變化以及由其所引起表型的改變,稱為突變(mutation)。遺傳物質(zhì)突變包括染色體畸變和基因突變;蛲蛔兪侨旧w中某一點上發(fā)生化學改變,所以又稱為點突變(pointmutation);蚪Y(jié)構(gòu)和遺傳表型的研究是深入了解脂蛋白代謝缺陷癥的分子生物學基礎(chǔ),逆向遺傳學方法(reversegeneticapproach)則使其有可能在蛋白質(zhì)水平系統(tǒng)地分析結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系,F(xiàn)已采用一個特定的cDNA探針從基因文庫中篩選所需要的基因進行cDNA克隆,測定其核苷酸序列,然后從核苷酸序列推斷蛋白質(zhì)氨基酸序列。目前,已分離出許多與動脈粥樣硬化有關(guān)的脂蛋白的cDNA克隆,并將其蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序和基因的核苷酸順序測出,F(xiàn)已查明,ApoAⅠ、AⅣ、E、B、CⅡ和(a)都存在著異構(gòu)體,也就是說存在著各種不同的表型或基因型,并可分別從蛋白質(zhì)水平和核酸水平進行分型,F(xiàn)分別介紹幾種主要載脂蛋白的基因結(jié)構(gòu)。
(二)載脂蛋白基因結(jié)構(gòu)特點
人血漿中載脂蛋白的結(jié)構(gòu)及功能,經(jīng)過近十年的深入研究,已了解得較為清楚。大部分載脂蛋白的基因和cDNA都已得到分離和確定,其核苷酸順序也進行了測定。除ApoAⅣ,B、(a)外,它們的共同特點是含有三個內(nèi)含子(intron)和四個外顯子(exon),其內(nèi)含子插入外顯子的位置大致相同,基本上按照生理功能的不同,將其加以分隔。第一個內(nèi)含子把5′-末端的非翻譯區(qū)和翻譯區(qū)分開;第二個內(nèi)含子把信號肽編碼(singnalpeptide)和功能蛋白編碼區(qū)分開;第三個內(nèi)含子則把原肽編碼區(qū)和成熟肽編碼區(qū)分開。這些基因的第一、二、三外顯子的核苷酸數(shù)量也相差無幾,第四個外顯子核苷酸數(shù)量不同而導致各種載脂蛋白基因長度不同。從生物進化角度考慮,上述載脂蛋白基因結(jié)構(gòu)相似性,提示可能來源于一個共同的祖先,即ApoCⅠ基因。ApoAⅣ與其他載脂蛋白基因結(jié)構(gòu)不同,它只含有三個外顯子。載脂蛋白基因結(jié)構(gòu)的另一特點是幾個基因相接很近,定位于同一染色體的一個位點上或附近,呈緊密連鎖狀態(tài)。如ApoAⅠ、CⅢ和AⅣ基因位于第11號染色體長臂2區(qū),形成一個約15kb的基因簇。還有一個緊密連鎖的基因簇是ApoE、CⅠ和CⅡ基因,同位于第19號染色體長臂3區(qū),見圖4-4。
ApoA-Ⅱ基因定位于第1號染色體長臂2區(qū),ApoB基因定位于第2號染色體短臂2區(qū),Apo(a)基因定位于第6號染色體長臂2區(qū)。
(三)載脂蛋白基因結(jié)構(gòu)
1.ApoAⅠApoAⅠ基因長1863bp,含有三個內(nèi)含子,第一個內(nèi)含子位于5′端非翻譯區(qū);第二個內(nèi)含子位于翻譯區(qū)的AⅠ前肽區(qū)內(nèi);第三個內(nèi)含子插入翻譯成熟AⅠ第43氨基酸殘基處。ApoAⅠ基因含有四個外顯子,分布于ApoAⅠ基因的不同區(qū)域,ApoAⅠ基因與ApoCⅢ、AⅣ基因相連成簇,CⅢ基因居中,轉(zhuǎn)錄方向與AⅠ和AⅣ基因相反。位于AⅠ和CⅢ基因共同3′區(qū)的DNA序列,可能參與對AⅠ基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。
圖4-4 人載脂蛋白AⅠ、AⅡ、AⅣ、B100、
CⅡ、CⅢ和E基因結(jié)構(gòu)示意圖
粗線代表外顯子,粗線之間的細線代表內(nèi)含子,粗線上緣數(shù)字
代表該段核苷酸數(shù)目
2.ApoBApoB族位于2號染色體P23→Pter區(qū),是由非翻譯區(qū)、編碼區(qū)、TAA終止密碼子和一個3′端的非翻譯區(qū)組成。ApoB100基因全長43kb,含29個外顯子和28個內(nèi)含子見圖4-4,其中第26和第29兩個外顯子特別長,分別含有7552和1905bp,外顯子2最短,僅39bp(從211-249)。內(nèi)含子則以第27個為最短(107bp)。人群中至少有14種不同的3′端高變異等位基因區(qū),75%的人群在此區(qū)是不均一的。
ApoB48和ApoB100除了在結(jié)構(gòu)上有關(guān)外,ApoB48的形成機制目前尚無完全一致的看法,主要認為有合成ApoB48的基因存在。1987年被發(fā)現(xiàn)ApoB48是由ApoB100通過一種新的機制涉及到mRNA的編輯而zxtf.net.cn/Article/產(chǎn)生的。在測定從人小腸基因庫分離的ApoBcDNA的序列時發(fā)現(xiàn),小腸ApoBcDNA的第6666個核苷酸為T,而從肝分離的ApoBcDNA克隆在此位置為C。將T替換C則6666處產(chǎn)生一終止編碼(TAA),TAA替換CAA編碼使ApoB100的2153位氨基酸應(yīng)為Gln,預(yù)示血漿中存在的ApoB48應(yīng)是相當于ApoB100的2153氨基末端為Gln。這一預(yù)測后來得到實驗證實,并發(fā)現(xiàn)核苷酸上6666的替換C→T只發(fā)生在小腸的mRNA上,而不發(fā)生在小腸基因組(genomic)DNA上,因此這是轉(zhuǎn)錄以后的一種特殊形成的編輯小腸mRNA的結(jié)果.
3.ApoE人ApoE基因位于19號染色體長臂3區(qū),含有四個外顯子和三個內(nèi)含子。
1975年首先觀察到ApoE的多態(tài)性,利用等電聚焦電泳和SDS-PAGE可以確認ApoE的多態(tài)性。實驗表明,ApoE有三種異構(gòu)體(isoform)即E2、E3和E4。有的人只含有一種主要異構(gòu)體即純合子,有的人可含二種主要異構(gòu)體為雜合子。由此可見,人群中可有六種不同的表現(xiàn)。根據(jù)ApoE表型提出ApoE基因模型認為,ApoE的合成是由位于一個基因位點上的三個等位基因所控制,即E2、E3和E4,每一個等位基因?qū)?yīng)于一個主要異構(gòu)體,產(chǎn)生三種純合子(E2/2,E3/3,E4/4)和三種雜合子(E2/3,E2/4,E3/4)共六種常見表型,另外,還有極少見的異構(gòu)體。一般認為,次要異構(gòu)體是由主要異構(gòu)體翻譯后,經(jīng)唾液酸糖化修飾后轉(zhuǎn)變而來。ApoE3/3型又稱野生型。ApoE的基因序列的112位和158位兩種氨基酸殘基即精氨酸(Arg)和半胱氨酸(Cys)的交換決定了異構(gòu)體的種類。ApoE4在這兩個位置上都是Arg;E2都是Cys;112和158位是Arg者為ApoE3異構(gòu)體。自然人群中,基因頻率(3)分布最高,ApoE3/3表型分布約70%,見圖4-5。
4.ApoC族ApoCⅡ基因有3347bp,含有4個外顯子和3個內(nèi)含子。ApoCⅡ的羧基末端氨基酸序列是激活脂蛋白脂肪酶的活性功能區(qū)域。ApoCⅢ基因含有3133bp,有4個外顯子和3個內(nèi)含子。
圖4-5 人ApoE三種主要異構(gòu)體的氨基酸殘基及基因密碼的改變位置
5.Apo(a)運用cDNA探針進行染色體定位研究時發(fā)現(xiàn),Apo(a)的基因位點在人第6號染色體長臂2區(qū)6-7帶間,與血纖溶酶原(PLG)的基因位點有部分重疊。測定PLG基因跨距為525kb,由18個內(nèi)含子與19個外顯子組成,5個Kringle結(jié)構(gòu)由各自兩個外顯子編碼。Apo(a)cDNA分析表明,Apo(a)與PLG的基因有很多相似之處。
通過家系研究,目前已發(fā)現(xiàn)Apo(a)基因位點中至少有26個等位基因與多態(tài)性有關(guān)。這些等位基因至少表達有34種Apo(a)異構(gòu)體。