Apolipoprotein B (ApoB)

 

Apolipoprotein B (ApoB), insanlarda APOB geni tarafından kodlanan bir proteindir. Ölçümü, aterosklerotik kardiyovasküler hastalık riskini tespit etmek için yaygın olarak kullanılır.

İşlevi

Apolipoprotein B, şilomikronların, VLDL, Lp(a), IDL ve LDL partiküllerinin (kalp hastalığı ve genel olarak damar hastalığı ile ilgili olarak "kötü kolesterol" olarak bilinen LDL) birincil apolipoproteinidir. Bu protein, yağ moleküllerini (lipitler), kolesterol de dahil olmak üzere, vücutta tüm dokular içindeki tüm hücrelere taşımaktan sorumludur. ApoB'nin LDL ve daha büyük partiküllerdeki tüm işlevsel rolleri hala tam olarak anlaşılmamış olsa da, bu partiküllerin oluşumu için gereken ana düzenleyici proteindir. Ayrıca, LDL partikülündeki ApoB'nin vücuttaki çeşitli hücrelerde LDL reseptörleri için bir ligand olarak işlev gördüğü de açıktır (yani, ApoB, yağ taşıyan partiküllerin ApoB reseptörlerine sahip hücrelere girmeye hazır olduğunu ve içlerindeki yağları hücrelere teslim edeceğini gösterir).

Sadece kısmen anlaşılan mekanizmalar aracılığıyla, yüksek ApoB seviyeleri, özellikle daha yüksek LDL partikül konsantrasyonları ile ilişkili olanlar, vasküler hastalığa (ateroskleroz) yol açan plakların ana tetikleyicisidir. Bu hastalık, genellikle onlarca yıl süren bir ilerlemenin ardından kalp hastalığı, inme ve vücudun diğer birçok komplikasyonu olarak belirgin hale gelir. ApoB konsantrasyonlarının ve özellikle NMR testi (LDL-partikül konsantrasyonları için özel olan) değerlerinin, kardiyovasküler/kalp hastalığını tetikleyen fizyolojinin göstergesi olarak, toplam kolesterol veya LDL-kolesterolden daha üstün olduğuna dair önemli kanıtlar vardır (1970'lerin başından itibaren NIH tarafından uzun süre teşvik edildiği gibi). Ancak, esas olarak tarihsel maliyet/karmaşıklık nedenlerinden dolayı, kolesterol ve hesaplama ile tahmin edilen LDL-kolesterol, ateroskleroz risk faktörü için en yaygın olarak teşvik edilen lipid testi olarak kalmaya devam etmektedir. ApoB, genellikle ELISA veya nefelometri gibi immünassaylar kullanılarak ölçülür. Rafine ve otomatikleştirilmiş NMR yöntemleri, birçok farklı ApoB partikülü arasındaki ölçüm farklılıklarına izin verir.

Genetik Bozukluklar

Yüksek ApoB seviyeleri kalp hastalığı ile ilişkilidir. Hipobetapolipoproteinemi, ApoB genindeki bir mutasyon nedeniyle oluşabilen genetik bir bozukluktur. Abetalipoproteinemi genellikle MTP genindeki bir mutasyon nedeniyle oluşur. APOB100 genindeki mutasyonlar, kalıtsal (otozomal dominant) bir metabolik bozukluk olan ailevi hiperkolesterolemiye neden olabilir.

Fare Çalışmaları

Fareler, ApoB çalışmasında model organizma olarak kullanılmıştır çünkü bu canlılar, fare ApoB (mApoB) olarak bilinen eşdeğer bir protein ifade eder. mApoB'yi fazla üreten fareler, artan LDL seviyelerine ve azalan HDL seviyelerine sahiptir. Sadece bir işlevsel mApoB gen kopyası içeren fareler, bunun ters etkiyi gösterir ve hiperkolesterolemiye karşı dirençlidir. Fonksiyonel kopyaları olmayan fareler ise yaşama yeteneğine sahip değildir.

Moleküler Biyoloji

Protein, plazmada iki ana izoformda bulunur: ApoB48 ve ApoB100. İlk izoform, yalnızca ince bağırsak tarafından sentezlenirken, ikincisi karaciğer tarafından üretilir. ApoB-100, 4563 amino asitten oluşan ApoB protein grubunun en büyüğüdür. Her iki izoform da APOB tarafından ve 16 kb'den büyük tek bir mRNA transkripti ile kodlanır. ApoB48, RNA düzenlemesi ile kalıntı 2153'te bir durdurma kodonu (UAA) oluşturulduğunda üretilir. Bu duruma, hangi izoformun nihayetinde üretileceğini belirleyen trans-aktif dokuya özgü bir ekleme geninin olduğu düşünülmektedir. Alternatif olarak, binlerce baz çifti yukarıda bulunan bir cis-aktif elemanın hangi izoformun üretileceğini belirlediğine dair bazı kanıtlar vardır.

RNA düzenlemesi sonucu, ApoB48 ve ApoB100 ortak bir N-terminal dizisini paylaşır, ancak ApoB48, ApoB100'ün C-terminal LDL reseptör bağlanma bölgesinden yoksundur. Aslında, ApoB48, ApoB100'ün dizisinin %48'ini oluşturduğu için bu şekilde adlandırılmıştır. ApoB48, ince bağırsaktan gelen şilomikronlara özgü bir proteindir. Şilomikronlardaki lipitlerin çoğu emildikten sonra, ApoB48, şilomikron kalıntısının bir parçası olarak karaciğere geri döner ve burada endositoz yoluyla alınarak parçalanır.

Klinik Önemi

Faydalar

Doğuştan Gelen Bağışıklık Sistemi Üzerindeki Rolü

Çok düşük yoğunluklu lipoproteinler (VLDL) ve düşük yoğunluklu lipoproteinler (LDL), invaziv Staphylococcus aureus enfeksiyonu için gerekli olan genleri yukarı regüle eden quorum sensing sistemiyle etkileşime girer. Bu antagonizma mekanizması, ApoB'nin bir S. aureus otoindükleyici feromona bağlanmasını ve bu bağlanmanın reseptörü aracılığıyla sinyal iletimini engellemesini içerir. ApoB eksikliği olan fareler, invaziv bakteriyel enfeksiyonlara karşı daha hassastır.

İnsülin Direnci Üzerindeki Rolü

Apolipoprotein B'nin aşırı üretilmesi, lipit kaynaklı endoplazmik retikulum stresine ve karaciğerde insülin direncine neden olabilir.

Lipoproteinler ve Ateroskleroz Üzerindeki Rolü

ApoB100, karaciğerden köken alan lipoproteinlerde (VLDL, IDL, LDL) bulunur. Önemli bir nokta, karaciğer kaynaklı her lipoprotein partikülünde bir ApoB100 molekülünün bulunmasıdır. Bu bilgiye dayanarak, dolaşımdaki toplam ApoB100 konsantrasyonunu ölçerek lipoprotein partiküllerinin sayısı belirlenebilir. Çünkü her partikül için bir ve yalnızca bir ApoB100 vardır; partikül sayısı ApoB100 konsantrasyonuyla yansıtılır. Aynı teknik, bireysel lipoprotein sınıflarına (örneğin LDL) da uygulanabilir ve bu sayede onların sayısı da hesaplanabilir.

ApoB100 seviyelerinin koroner kalp hastalığı ile ilişkili olduğu ve LDL-C konsantrasyonlarından çok daha iyi bir belirteç olduğu iyi bilinmektedir. Bunun nedeni, LDL-C'nin gerçek partikül konsantrasyonlarını yansıtmamasıdır ve kolesterol, taşıyıcı partiküller olmadan çözülüp hareket edemez. Bu durumu anlamanın basit bir yolu, her partikül için bir ApoB100'nin, gerçek lipoprotein partikül konsantrasyonunu (kolesterol veya diğer lipit içeriğinden bağımsız olarak) yansıtmasıdır. Bu şekilde, arter duvarlarına lipit taşıyan ApoB100 içeren lipoprotein partiküllerinin sayısının, ateroskleroz ve kalp hastalığının temel belirleyicisi ve itici gücü olduğunu anlayabiliriz.

Yukarıdaki durumu açıklamanın bir yolu, çok sayıda lipoprotein partikülü, özellikle de çok sayıda LDL partikülü olduğunda, periferik hücrelerin ApoB100 reseptöründe (yani LDL reseptörü) rekabete neden olduğunu düşünmektir. Bu tür bir rekabet, LDL partiküllerinin dolaşımdaki kalış süresini uzatacağından, bu partiküllerin oksidasyon ve/veya diğer kimyasal modifikasyonlara maruz kalma olasılığını artırabilir. Bu tür modifikasyonlar, partiküllerin klasik LDL reseptörü tarafından temizlenme yeteneğini azaltabilir ve/veya onların "scavenger" reseptörleriyle etkileşimlerini artırabilir. Net sonuç, LDL partiküllerinin bu scavenger reseptörlerine yönlendirilmesidir. Scavenger reseptörleri tipik olarak makrofajlarda bulunur ve kolesterol yüklü makrofajlar, daha çok "köpük hücreleri" olarak bilinir. Köpük hücreleri, aterosklerotik lezyonların karakteristiğidir. Köpük hücre oluşumunun bu olası mekanizmasına ek olarak, kimyasal olarak modifiye edilmiş LDL partiküllerindeki artış, endotel hasarında da artışa neden olabilir. Bu durum, modifiye edilmiş LDL'nin vasküler endotelyum üzerindeki toksik etkisinin yanı sıra, bağışıklık efektör hücrelerini toplama ve trombosit aktivasyonunu teşvik etme yeteneği ile de ilişkilidir.

INTERHEART çalışması, ApoB100 / ApoA1 oranının, akut miyokard enfarktüsü geçirmiş hastalarda, kalp krizi riskini tahmin etmede, hem ApoB100 hem de ApoA1 ölçümünden daha etkili olduğunu buldu. (ApoA1, ana HDL proteinidir.) Genel popülasyonda bu durum hala net olmasa da, yakın zamanda yapılan bir çalışmada ApoB, kardiyovasküler olaylar için en güçlü risk belirteci olarak bulunmuştur.

Akdeniz diyeti, Apolipoprotein B seviyelerini düşürmek için önerilmektedir.

Etkileşimler

ApoB'nin, apo(a), PPIB, kalsitonin reseptörü ve HSP90B1 ile etkileşime girdiği gösterilmiştir. ApoB'nin proteoglikanlar, kollajen ve fibronektin ile etkileşiminin, ateroskleroza neden olduğuna inanılmaktadır.

 Düzenleme

APOB geninin ifadesi, APOB 5′ UTR ve 3′ UTR'deki cis-düzenleyici elementler tarafından düzenlenir.

RNA Düzenlemesi

Bu proteini kodlayan mRNA, spesifik bir Citozin'den Uridin'e (C'den U'ya) RNA düzenlemesine tabidir. ApoB100 ve ApoB48, aynı gen tarafından kodlanır, ancak çevrilen proteinlerdeki farklılıklar alternatif kesimden kaynaklanmaz, dokuya özgü bir RNA düzenleme olayından kaynaklanır. ApoB mRNA düzenlemesi, omurgalılarda gözlemlenen ilk düzenleme örneğidir. ApoB mRNA düzenlemesi tüm plasentalı memelilerde görülür. Düzenleme, transkripsiyon sonrası gerçekleşir, çünkü yeni oluşan polinükleotitler düzenlenmiş nükleozid içermezler.

Tür

ApoB mRNA'nın C'den U'ya düzenlenmesi, ApoBEC-1 adlı C'den U'ya düzenleme enzimi ve diğer yardımcı faktörlerden oluşan bir düzenleme kompleksi veya holoenzim (editosom) gerektirir. ApoBEC-1, insanlarda APOBEC1 geni tarafından kodlanan bir proteindir ve sitidin deaminaz ailesinin bir üyesidir. ApoBEC-1 tek başına ApoB mRNA'nın düzenlenmesi için yeterli değildir ve düzenlemenin gerçekleşmesi için en az bir yardımcı faktör olan APOBEC1 tamamlayıcı faktörü (A1CF) gerektirir. A1CF, üç farklı tekrar içerir. RNA bağlayıcı alt birim olarak işlev görür ve ApoBEC-1'i düzenlenmiş sitozinin aşağısındaki ApoB mRNA'ya yönlendirir. Diğer yardımcı faktörlerin de holoenzimin bir parçası olduğu bilinmektedir. Bu proteinlerden bazıları tespit edilmiştir: CUG bağlayıcı protein 2 (CUGBP2), SYNCRIP (glisin-arginin-tirozin açısından zengin RNA bağlayıcı protein, GRY-RBP), heterojen nükleer ribonükleoprotein (hnRNP)-C1 (HNRNPC), ApoBEC-1 bağlayıcı protein ABBP1 (HNRNPAB), ABBP2, KH tipi ekleme düzenleyici bağlayıcı protein (KHSRP), Bcl-2 ilişkili atanogen 4 (BAG4) ve yardımcı faktör (AUX)240. Bu proteinlerin hepsi, tespit testleri kullanılarak tanımlanmış ve ApoBEC-1, A1CF veya ApoB RNA ile etkileşime girdikleri gösterilmiştir. Bu yardımcı proteinlerin düzenleme kompleksi içindeki işlevleri bilinmemektedir. ApoB mRNA'nın düzenlenmesinin yanı sıra, ApoBEC-1 editosomu aynı zamanda NF1 mRNA'sını da düzenler. ApoB mRNA'nın düzenlenmesi, bu tür C'den U'ya RNA düzenlemesinin insanlardaki en iyi tanımlanmış örneğidir.

Yer

14.000 kalıntı uzunluğundaki bir transkript olmasına rağmen, düzenleme için tek bir sitozin hedeflenmiştir. ApoB mRNA içinde düzenleme için gerekli olan 26 nükleotidlik bir dizi bulunur. Bu, düzenleme motifi olarak bilinir. Bu nükleotitler (6662-6687), yer spesifik mutagenez deneyleriyle gerekli olduğu belirlenmiştir. Bu dizinin 11 nükleotidlik bir bölümü, düzenleme bölgesinin 4-5 nükleotid aşağısında yer alan önemli bir bölge olarak bilinen bağlama dizisidir. Düzenlenmiş nükleozid ile bu bağlama dizisi arasında 2-8 nükleotid bulunan bir bölge ara eleman olarak adlandırılır. Düzenleme bölgesinin 3′'ünde de bir düzenleyici dizi vardır. Düzenleme holoenziminin katalitik bileşeni olan ApoBEC-1'in aktif bölgesinin, ACF'nin mRNA'ya kompleksi bağlamasına yardımcı olmasıyla bağlama dizisinin AU açısından zengin bir bölgesine bağlandığı düşünülmektedir. Düzenlenmiş sitozin kalıntısı, genin 26. eksonunda bulunan 6666 nükleotidinde yer alır. Bu bölgede düzenleme, bir Glutamin kodonundan (CAA) çerçeve içi bir durdurma kodonuna (UAA) dönüşmesine neden olur. Bilgisayar modellemesi, düzenlemenin gerçekleşmesi için düzenlenmiş sitozinin bir döngüde yer aldığını tespit etmiştir. Düzenlenmiş sitozinin seçimi, çevresindeki RNA'nın bu ikincil yapısına da büyük ölçüde bağlıdır. Bu döngü bölgesinin, ApoB mRNA'nın bağlama dizisi ile 3' düzenleyici bölgesi arasında oluştuğuna dair bazı göstergeler de vardır. ApoB mRNA tarafından oluşturulan tahmin edilen ikincil yapının, düzenlenecek kalıntı ile APOBEC1'in aktif bölgesi arasında ve ACF ve editosomla ilişkili diğer yardımcı faktörlerin bağlanması için temas sağladığı düşünülmektedir.

Düzenleme

İnsanlarda ApoB mRNA'nın düzenlenmesi dokuya göre düzenlenmiştir, ApoB48, insanlarda ince bağırsağın ana ApoB proteinidir. Düzenlenmemiş versiyonla birlikte kolon, böbrek ve midede daha az miktarlarda bulunur. Düzenleme aynı zamanda gelişimsel olarak da düzenlenir; düzenlenmemiş versiyon sadece gelişimin erken dönemlerinde çevrilir, ancak düzenlenmiş form, düzenlemenin gerçekleşebileceği dokularda gelişim sırasında artar. ApoB mRNA'nın düzenleme seviyelerinin, diyetteki değişikliklere, alkol maruziyetine ve hormon seviyelerine yanıt olarak değiştiği gösterilmiştir.

Koruma

ApoB mRNA düzenlemesi, farelerde ve sıçanlarda da görülür. İnsanlardan farklı olarak, farelerde ve sıçanlarda karaciğerde %65'e varan bir sıklıkta düzenleme görülür. Kuşlarda veya daha düşük türlerde gözlemlenmemiştir.

Sonuçlar

Yapı: Düzenleme, çerçeve içi bir durdurma kodonu oluşturan bir kodon değişikliği ile sonuçlanır ve ApoB48 adlı kesilmiş bir proteinin çevrilmesine yol açar. Bu durdurma kodonu, proteinin LDLR bağlanma bölgesini içeren karboksil terminalini içermeyen bir proteinin çevrilmesine neden olur. Neredeyse 4500 amino asit içeren tam protein ApoB100, VLDL ve LDL'de bulunur. ApoB100'ün birçok kısmı amfipatik durumda olduğundan, bazı bölgelerinin yapısı, altta yatan lipit koşullarına bağlıdır. Ancak, LDL'de beş ana bölgeye sahip aynı genel katlanma yapısına sahip olduğu bilinmektedir. Son zamanlarda, doğal koşullarda insan vücut sıcaklığında LDL'nin ilk yapısı, kriyo-elektron mikroskopisi kullanılarak 16 Angström çözünürlükte bulunmuştur. ApoB-100'ün genel katlanması doğrulanmış ve bölgelerinin yerel yapısındaki bazı heterojenlikler haritalanmıştır.

Fonksiyon: Düzenleme, ince bağırsakta ifade edilen transkriptlerle sınırlıdır. Bu proteinin daha kısa versiyonu, ince bağırsak için özel bir işleve sahiptir. Karaciğerden ifade edilen tam uzunluktaki ApoB100'ün ana işlevi, LDL-R aktivasyonu için bir ligand olarak işlev görmektir. Ancak düzenleme, proteinin bu LDL-R bağlanma bölgesinden yoksun bir proteinle sonuçlanır. Bu, proteinin işlevini değiştirir ve daha kısa ApoB48 proteini, ince bağırsağa özgü spesifik işlevlere sahiptir. ApoB48, ApoB100'ün amino-terminal %48'i ile aynıdır. Bu izoformun işlevi, ince bağırsakta yağ emiliminde rol oynar ve şilomikronların sentezi, montajı ve salgılanmasında yer alır. Bu şilomikronlar, diyet lipitlerini dokulara taşırken, ilişkili artık lipitlerle birlikte kalan şilomikronlar, 2-3 saat içinde apolipoprotein E (ApoE) ile lipoprotein reseptörleri arasındaki etkileşim yoluyla karaciğer tarafından alınır. Çoğu memelinin ince bağırsağında baskın ApoB proteinidir. Lipoprotein metabolizmasının eksojen yolunda kilit bir proteindir. ApoB48 içeren bağırsak proteinleri, artakalan reseptörler tarafından alınan şilomikron artakalan partiküllerine metabolize edilir.

Referanslar

1.  GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000084674 – Ensembl, May 2017
2. ^ Jump up to:^a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000020609 – Ensembl, May 2017
3. ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
4. ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
5. ^ Glavinovic T, Thanassoulis G, de Graaf J, Couture P, Hegele RA, Sniderman AD (October 2022). "Physiological Bases for the Superiority of Apolipoprotein B Over Low-Density Lipoprotein Cholesterol and Non-High-Density Lipoprotein Cholesterol as a Marker of Cardiovascular Risk". Journal of the American Heart Association. 11 (20): e025858. doi:10.1161/JAHA.122.025858. PMC 9673669. PMID 36216435.
6. ^ Behbodikhah J, Ahmed S, Elyasi A, Kasselman LJ, De Leon J, Glass AD, Reiss AB (October 2021). "Apolipoprotein B and Cardiovascular Disease: Biomarker and Potential Therapeutic Target". Metabolites. 11 (10): 690. doi:10.3390/metabo11100690. PMC 8540246. PMID 34677405.
7. ^ Lim JS, Lee DH, Park JY, Jin SH, Jacobs DR (2011). "Reliability of low-density lipoprotein cholesterol, non-high-density lipoprotein cholesterol, and apolipoprotein B measurement". Journal of Clinical Lipidology. 5 (4): 264–272. doi:10.1016/j.jacl.2011.05.004. PMID 21784371.
8. ^ Jacobson TA (2011). "Opening a new lipid "apo-thecary": incorporating apolipoproteins as potential risk factors and treatment targets to reduce cardiovascular risk". Mayo Clinic Proceedings. 86 (8): 762–780. doi:10.4065/mcp.2011.0128. PMC 3146376. PMID 21803958.
9. ^ Carmena R, Duriez P, Fruchart JC (2004). "Atherosclerosis: Evolving Vascular Biology and Clinical Implications". Circulation. 109 (23): III–2. doi:10.1161/01.CIR.0000131511.50734.44. PMID 15198959.
10. ^ Young, Stephen G.; Hubl, Susan T.; Chappell, David A.; Smith, Richard S.; Claiborne, Frederica; Snyder, Steven M.; Terdiman, Joseph F. (1989-06-15). "Familial Hypobetalipoproteinemia Associated with a Mutant Species of Apolipoprotein B (B-46)". New England Journal of Medicine. 320 (24): 1604–1610. doi:10.1056/NEJM198906153202407. ISSN 0028-4793. PMID 2725600.
11. ^ "MTTP microsomal triglyceride transfer protein [Homo sapiens (human)] - Gene - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov. Retrieved 2024-03-28.
12. ^ Andersen, Lars H.; Miserez, André R.; Ahmad, Zahid; Andersen, Rolf L. (November 2016). "Familial defective apolipoprotein B-100: A review". Journal of Clinical Lipidology. 10 (6): 1297–1302. doi:10.1016/j.jacl.2016.09.009. PMID 27919345.
13. ^  McCormick SP, Ng JK, Véniant M, Borén J, Pierotti V, Flynn LM, et al. (May 1996). "Transgenic mice that overexpress mouse apolipoprotein B. Evidence that the DNA sequences controlling intestinal expression of the apolipoprotein B gene are distant from the structural gene". The Journal of Biological Chemistry. 271 (20): 11963–11970. doi:10.1074/jbc.271.20.11963. PMID 8662599.
14. ^  Farese RV, Ruland SL, Flynn LM, Stokowski RP, Young SG (February 1995). "Knockout of the mouse apolipoprotein B gene results in embryonic lethality in homozygotes and protection against diet-induced hypercholesterolemia in heterozygotes". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (5): 1774–1778. Bibcode:1995PNAS...92.1774F. doi:10.1073/pnas.92.5.1774. PMC 42602. PMID 7878058.
15. ^ Jump up to:^a b Chen SH, Yang CY, Chen PF, Setzer D, Tanimura M, Li WH, Gotto AM Jr, Chan L (1986). "The complete cDNA and amino acid sequence of human apolipoprotein B-100". Journal of Biological Chemistry. 261 (28): 12918–12921. doi:10.1016/S0021-9258(18)69248-8. PMID 3759943.
16. ^ Peterson MM, Mack JL, Hall PR, Alsup AA, Alexander SM, Sully EK, Sawires YS, Cheung AL, Otto M, Gresham HD (2008). "Apolipoprotein B is an innate barrier against invasive Staphylococcus aureus infection". Cell Host & Microbe. 4 (6): 507–509. doi:10.1016/j.chom.2008.10.001. PMC 2639768. PMID 19064256.
17. ^ Su Q, Tsai J, Xu E, Qiu W, Bereczki E, Santha M, Adeli K (2009). "Apolipoprotein B100 acts as a molecular link between lipid-induced endoplasmic reticulum stress and hepatic insulin resistance". Hepatology. 50 (1): 77–84. doi:10.1002/hep.22960. PMID 19434737. S2CID 205869807.
18. ^ MedlinePlus Encyclopedia: Apolipoprotein B100