| Περίληψη |
Η απολιποπρωτεΐνη Α-Ι (αποΑ-Ι) είναι η κύρια πρωτεΐνη των λιποπρωτεϊνών υψηλής
πυκνότητας (HDL) και παίζει σημαντικό ρόλο στην βιογένεση, τη δομή, την λειτουργία
και την συγκέντρωση της HDL στο πλάσμα. Επιδημιολογικές μελέτες και κλινικές
δοκιμές φανερώνουν ότι τα επίπεδα της HDL είναι αντιστρόφως ανάλογα του κινδύνου
εμφάνισης στεφανιαίας νόσου στον άνθρωπο.
Για την εξήγηση της μοριακής αιτιολογίας των χαμηλών επιπέδων HDL στον ανθρώπινο
πληθυσμό που έχουν γενετική προέλευση, καθώς και για να μελετηθούν οι επιδράσεις
δομικών αλλαγών της αποΑ-Ι στην βιογένεση της HDL, δημιουργήθηκαν
ανασυνδυασμένοι αδενοϊοί που εκφράζουν τις μεταλλαγμένες μορφές, αποΑ-
Ι(Leu141Arg)Pisa, αποΑ-Ι(Leu159Arg)FIN, αποΑ-Ι(Arg151Cys)Paris, αποΑ-
Ι(Arg160Leu)Oslo, αποΑ-Ι(Leu178Pro) και αποΑ-Ι(Arg149Ala) και μελετήθηκαν οι
ιδιότητές τους, in vitro και in vivo.
Όλες οι μεταλλαγμένες μορφές της αποΑ-Ι εκκρίνονταν κανονικά και σε παρόμοια
επίπεδα σε κυτταρικές καλλιέργειες. Η ικανότητα των μεταλλαγμένων μορφών αποΑ-
Ι(Leu141Arg)Pisa, αποΑ-Ι(Leu159Arg)FIN, αποΑ-Ι(Arg151Cys)Paris, αποΑ-
Ι(Arg160Leu)Oslo, και αποΑ-Ι(Arg149Ala) να επάγουν ABCA1-εξαρτώμενη έξοδο
χοληστερόλης από καλλιέργειες μακροφάγων ήταν φυσιολογική ενώ εμφάνισαν
δραματικά μειωμένη ικανότητα ενεργοποίησης της ακυλτρανσφεράσης λεκιθίνης :
χοληστερόλης (LCAT), στο 0.41%, 2.07%, 28.4%, 2.7% και 5.2% της ικανότητας που
εμφανίζει η αγριού τύπου (WT) αποΑ-Ι, σε in vitro πειράματα.
Για την κατανόηση της φυσιολογικής σημασίας των ιδιοτήτων των μεταλλαγμένων
μορφών της αποΑ-Ι, χρησιμοποιήθηκε μεταφορά γονιδίων μέσω αδενοϊών σε επίμυες με
έλλειψη αποΑ-Ι (αποΑ-Ι-/-), η οποία οδήγησε σε διακριτούς φαινότυπους στα εν λόγω
πειραματόζωα. Επίμυες που μολύνθηκαν με ανασυνδυασμένους αδενοϊούς που
εκφράζουν τις μεταλλαγμένες μορφές αποΑ-Ι(Leu141Arg)Pisa και αποΑ-Ι(Leu159Arg)FIN
παρουσίασαν τον βαρύτερο φαινότυπο και εμφάνισαν μειωμένα επίπεδα χοληστερόλης
και αποΑ-Ι πρωτεΐνης στο πλάσμα, 85% και 91%, αντίστοιχα, για την αποΑ-
Ι(Leu141Arg)Pisa, και 89% και 87%, αντίστοιχα, για την αποΑ-Ι(Leu159Arg)FIN, σε
σχέση με επίμυες που εκφράζουν την WT αποΑ-Ι. Επίμυες που εκφράζουν τις
μεταλλαγμένες μορφές αποΑ-Ι(Arg151Cys)Paris, αποΑ-Ι(Arg160Leu)Oslo, και αποΑ-
Ι(Arg149Ala) εμφανίζουν μείωση στην χοληστερόλη του πλάσματος κατά 78%, 59% και
61% και στην αποΑ-Ι κατά 68%, 64% και 55%, αντίστοιχα, σε σχέση με επίμυες που
εκφράζουν την WT αποΑ-Ι.
Ο λόγος εστέρων χοληστερόλης προς ολική χοληστερόλη (CE/TC) στο πλάσμα των
επίμυων που εκφράζουν οποιαδήποτε από τις πέντε μεταλλαγμένες μορφές ήταν
σημαντικά μειωμένος και η κατανομή της αποΑ-Ι ήταν μετατοπισμένη προς μεγαλύτερης
πυκνότητας HDL (HDL3). Παρόμοιες μελέτες για την μεταλλαγμένη μορφή αποΑ-
Ι(Leu178Pro) έδειξαν ότι η έκφρασή της σε αποΑ-Ι-/- επίμυες οδηγεί σε φαινότυπο
παρόμοιο με αυτόν που παρατηρείται από την έκφραση της WT αποΑ-Ι.
Οι μορφές αποΑ-Ι(Leu141Arg)Pisa και αποΑ-Ι(Leu159Arg)FIN δημιούργησαν preβ- και
α4-HDL σωματίδια, και οδήγησαν στο σχηματισμό λίγων σφαιρικών HDL σωματιδίων
που ήταν παρόμοια σε αριθμό με αυτά που σχηματίζονται σε επίμυες που εκφράζουν την
πρωτεΐνη ελέγχου GFP. Οι αποA-I(Arg160Leu)Oslo και apoA-I(Arg149Ala)
δημιούργησαν κυρίως preβ- και α4-HDL σωματίδια και οδήγησαν στον σχηματισμό ενός
μείγματος δισκοειδών και σφαιρικών HDL σωματιδίων. Η αποA-I(Arg151Cys)Paris
δημιούργησε υποπληθυσμούς σωματιδίων διαφορετικών μεγεθών με κινητικότητα
μεταξύ preβ and α-HDL και οδήγησε στο σχηματισμό κυρίως σφαιρικών αλλά και λίγων
δισκοειδών σωματιδίων HDL.
Ταυτόχρονη χορήγηση αδενοϊών που εκφράζουν οποιαδήποτε από τις πέντε
μεταλλαγμένες μορφές μαζί με αδενοϊούς που εκφράζουν την ανθρώπινη πρωτεΐνη
LCAT επανέφερε σε φυσιολογικά επίπεδα την αποΑ-Ι, αύξησε σε κανονικά επίπεδα την
HDL-χοληστερόλη και τον λόγο CE/TC του πλάσματος. Επίσης, οδήγησε στο
σχηματισμό μόνο σφαιρικών σωματιδίων HDL που αποτελούνταν από υποπληθυσμούς
α-HDL κινητικότητας.
Οι διακριτοί φαινότυποι που παρατηρήθηκαν από τις διάφορες μεταλλαγμένες μορφές
της αποΑ-Ι, φανερώνει ότι οι αποΑ-Ι(Leu141Arg)Pisa και αποΑ-Ι(Leu159Arg)FIN
αναστέλλουν ένα πρώιμο βήμα της βιογένεσης της HDL που προηγείται του
σχηματισμού δισκοειδών σωματιδίων HDL, και οφείλεται σε ανεπαρκή εστεροποίηση
της χοληστερόλης των preβ-σωματιδίων. Αντιθέτως, οι μεταλλαγμένες μορφές αποAI(
Arg160Leu)Oslo, apoA-I(Arg149Ala) και αποA-I(Arg151Cys)Paris αναστέλουν ένα
αργότερο βήμα του μονοπατιού βιογένεσης της HDL που αναστέλλει την ωρίμανση των
δισκοειδών σωματιδίων σε σφαιρικά, λόγω ανεπαρκούς εστεροποίησης της
χοληστερόλης των δισκοειδών σωματιδίων.
H διόρθωση των παθολογικών φαινοτύπων της HDL, μετά από χορήγηση LCAT,
υποδεικνύει πιθανές θεραπευτικές προσεγγίσεις για την διόρθωση των χαμηλών
επιπέδων HDL που οφείλονται σε συγκεκριμένες μεταλλάξεις της αποΑ-Ι.
Σε άλλα πειράματα, μελετήθηκε ο ρόλος της καρβοξυτελικής περιοχής της αποΑ-Ι
στην βιογένεση της HDL. Χρησιμοποιήθηκε μεταφορά μέσω αδενοϊών για
μεταλλαγμένες μορφές με ελλείμματα στο καρβοξυτελικό άκρο της αποΑ-Ι, σε αποΑ-Ι-/-
επίμυες. Τα πειράματα αυτά έδειξαν ότι τα επίπεδα της HDL του πλάσματος μειώθηκαν
σε ποντίκια μολυσμένα με αδενοϊούς που εκφράζουν τις ελλειμματικές μορφές αποΑ-
Ι[Δ(185-243)] και αποΑ-Ι[Δ(220-243)]. Αντίθετα, η HDL βρέθηκε σε φυσιολογικά
επίπεδα σε ποντίκια μολυσμένα με αδενοϊούς που εκφράζουν την ελλειμματική μορφή
αποΑ-Ι[Δ(232-243)] ή την μεταλλαγμένη μορφή αποΑ-Ι(Ε191Α/Η193Α/Κ195Α), η
οποίες βρέθηκε οτι επάγουν ABCA1-εξαρτώμενη έξοδο χοληστερόλης σε φυσιολογικά
επίπεδα. Ανάλυση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και ηλεκτροφόρηση σε δύο διαστάσεις
έδειξε ότι οι ελλειμματικές μορφές αποΑ-Ι[Δ(185-243)] και αποΑ-Ι[Δ(220-243)]
οδήγησαν στο σχηματισμό κυρίως preβ-HDL και λίγων σφαιρικών σωματιδίων που
περιείχαν κυρίως αποΕ, ενώ η WT αποΑ-Ι, η αποΑ-Ι[Δ(232-243)] και η αποΑ-
Ι(Ε191Α/Η193Α/Κ195Α) οδήγησαν στο σχηματισμό σφαιρικών σωματιδίων α-HDL. Τα
ευρήματα αυτά φανερώνουν ότι: (α) μορφές της αποΑ-Ι στις οποίες λείπει η περιοχή των
αμινοξέων 220-231 εμποδίζουν το σχηματισμό α-HDL αλλά επιτρέπουν το σχηματισμό
preβ-HDL σωματιδίων, in vivo, (β) η αμινοτελική περιοχή της αποΑ-Ι, 1-184, μπορεί να
επάγει την σύνθεση preβ-HDL σωματιδίων, ανεξάρτητα από τον ABCA1, και (γ) τα
φορτισμένα αμινοξέα της περιοχής 191-195 της αποΑ-Ι δεν φαίνεται να επηρεάζουν την
βιογένεση της HDL.
Τέλος, για να μελετηθεί ο ρόλος συγκεκριμένων μεταγραφικών παραγόντων στην
ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων των απολιποπρωτεϊνών αποΑ-Ι και αποCIII
κατασκευάστηκε μια σειρά ανασυνδυασμένων αδενοϊών που εκφράζουν πυρηνικούς
υποδοχείς και μέλη του σηματοδοτικού μονοπατιού TGFβ. Προκαταρκτικά πειράματα
έδειξαν ότι η έκφραση του γονιδίου της αποΑ-Ι του ανθρώπου μειώνεται, in vivo, μέσω
του σηματοδοτικού μονοπατιού TGFβ και συγκεκριμένα μέσω της πρωτεΐνης SMAD3.
|
Σχέση δομής-λειτουργίας και μεταγραφική ρύθμιση της απολιποπρωτεϊνης Α-Ι του ανθρώπου
