Lipoprotein-lipaza (LPL) () je enzim koji je kod ljudi kodiran genom LPL. Čan je porodice lipaznih gena, koja uključuje gušteračnu, jetrenu i endotelnu lipazu. Topiv je u vodi a hidrolizita trigliceride u lipoproteine, poput onih koji se nalaze u hilomikronima i lipoproteinima vrlo niske gustoće (VLDL), u dvije slobodne masne kiseline i jednu monoacilglicerol molekulu. Također je uključen u podstcanje ćelijske apsorpcije hilomikronskih ostataka, lipoproteina bogatih olesterolom i slobodnih masnih kiselina. LPL zahtijeva ApoC-II kao kofaktor.
LPL je pričvršćen na lumensku površinu endotelnih ćelija u kapilarima, HDL-vezujućim glikozilfosfatidilinozitol proteinom 1 (GPIHBP1) i heparan-sulfatiranim peptidoglikanima. Najraširenije je u masnom, srčanom i skeletnomišićnom tkivu, kao i u mliječnim žlijezdama u laktaciji.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 455 aminokiselina, а molekulska težina 53.162 Da. 1020304050 MESKALLVLTLAVWLQSLTASRGGVAAADQRRDFIDIESKFALRTPEDTA EDTCHLIPGVAESVATCHFNHSSKTFMVIHGWTVTGMYESWVPKLVAALY KREPDSNVIVVDWLSRAQEHYPVSAGYTKLVGQDVARFINWMEEEFNYPL DNVHLLGYSLGAHAAGIAGSLTNKKVNRITGLDPAGPNFEYAEAPSRLSP DDADFVDVLHTFTRGSPGRSIGIQKPVGHVDIYPNGGTFQPGCNIGEAIR VIAERGLGDVDQLVKCSHERSIHLFIDSLLNEENPSKAYRCSSKEAFEKG LCLSCRKNRCNNLGYEINKVRAKRSSKMYLKTRSQMPYKVFHYQVKIHFS GTESETHTNQAFEISLYGTVAESENIPFTLPEVSTNKTYSFLIYTEVDIG ELLMLKLKWKSDSYFSWSDWWSSPGFAIQKIRVKAGETQKKVIFCSREKV SHLQKGKAPAVFVKCHDKSLNKKSG
C: Cistein D: Aspartat E: Glutamat F: Fenilalanin G: Glicin H: Histidin I: Izoleucin K: Lizin L: Leucin M: Metionin N: Asparagin P: Prolin Q: Glutamin R: Arginin S: Serin T: Treonin V: Valin W: Triptofan Y: Tirozin
Struktura
Prijavljene su kristalne strukture LPL kompleksa sa GPIHBP1.; ; LPL se sastoji od dvije različite regije: većeg N-terminalnog domena koji sadrži lipolizno aktivno mjesto i manji C-terminalni domen. Ove dvije regije povezane su peptidnim linkerom. N-krajnji domen ima α/β hidrolazno savijanje, koje je globulasta struktura sa centralnim β listom okruženim α heliksima. C-terminalni domen je β sendvič, formiran od dva β sloja i podsjeća na izduženi cilindar.
Sinteza Ukratko, LPL se luče parenhimske ćelije srca, mišića i masnog tkiva, kao glikozilirani homodimer, nakon čega se translocira kroz vanćelijski matriks i, preko endotelnih ćelija, u lumen kapilara . Nakon translacije, novosintetizirani protein se glikozilira u endoplazmatskom retikulumu. Mjesta glikozilacija LPL-a su Asn-43, Asn-257 i Asn-359. Glukozidaze zatim uklanjaju terminalne ostatke glukoze; nekad se vjerovalo da je ovo podrezivanje glukoze odgovorno za konformacijske promjene potrebne da LPL formira homodimere i postane katalitski aktivan. U Golgijevom aparatu, oligosaharidi se dalje mijenjaju, kako bi rezultirali ili dva složena lanca, ili dva složena i jednim lancem sa visokom manozom. In the final protein, carbohydrates account for about 12% of the molecular mass (55-58 kDa).
Prije nego što se LPL može izlučiti iz ćrlija, potrebna je homodimerizacija. Nakon sekrecije, LPL se prenosi kroz endotelne ćelije i uvodi u lumen kapilara, pomoću proteina glikozilfosfatidilinositolskog usidrenog proteina velike gustoće koji veže lipoprotein 1.
Mehanizam thumb|right|500px|Slika 1: Predložena struktura LPL homodimera: N-terminalni domeni plave boje, C-terminalni domeni narandžasti. Područje poklopca koje blokira aktivno mjesto prikazano je tamno plavo. Triglicerid se veže za C-terminalni domen i područje kapaka, izazivajući promjenu konformacije u LPL-u kako bi aktivno mjesto bilo dostupno. Aktivno mjesto LPL-a sastoji se od konzervirane trijade Ser-132, Asp-156 i His-241. Ostala važna područja N-terminalnog domena za katalizu uključuju oksijanionsku rupu (Trp-55, Leu-133), područje poklopca (ostaci 216-239), kao i petlju β5 (ostaci 54-64 ). Mjesto vezivanja ApoC-II još je nepoznato, ali se predviđa da su za nastanak ove interakcije potrebni ostaci i na N- i na C-terminalnim domenama. C-terminalni domen daje specifičnost LPL supstrata; ima veći afinitet za velike lipoproteine bogate triacilgliceridima od lipoproteina bogatih holesterolom. C-terminalni domen je također važan za vezivanje za receptore LDL. I N- i C-terminalni domeni sadrže heparinska mjesta vezivanja, distalno od mjesta vezivanja lipida; LPL stoga služi kao most između ćelijske površine i lipoproteina. Važno je da vezanje LPL-a na ćelijskuu površinu ili receptore ne ovisi o njegovoj katalitskoj aktivnosti.
LPL nekovalentni homodimer ima raspored monomera od glave do repa. Ser /Asp /His trijada je u hidrofobnom utoru koji je poklopcem blokiran od rastvarača. Nakon vezivanja za ApoC-II i lipida u lipoprotein, C-terminalni domen predstavlja lipidni supstrat u području kapaka. Lipid stupa u interakciju i s pokrovom i sa hidrofobnim žlijebom na aktivnom mjestu; ovo uzrokuje pomicanje poklopca, pružajući pristup aktivnom mjestu. Petlja β5 se presavija natrag u jezgo proteina, dovodeći jedan od elektrofila oksijanionske rupe u položaj za lipolizu. Glicerolska okosnica lipida tada može ući aktivno mjesto i hidrolizirati se.
Za svaki LPL dimer mogu se vezati po dvije molekule ApoC-II. Procjenjuje se da na jedan lipoprotein može istovremeno djelovati do četrdeset LPL dimera. Što se tiče kinetike, vjeruje se da je puštanje proizvoda u promet u koraka ograničavanja brzine reakcije.
Funkcija
LPL gen kodira lipoprotein-lipazu koja se eksprimira u srcu, mišićima i masnom tkivu. LPL funkcionira kao homodimer i ima dvostruke funkcije triglicerid-hidrolaze i ligand/premošćujućeg faktora za receptorski posredovanu apsorpciju lipoproteina. Putem katalize, VLDL se pretvara u IDL, a zatim u LDL. Teške mutacije koje uzrokuju nedostatak LPL rezultiraju hiperlipoproteinemijom tipa I, dok su manje ekstremne mutacije u LPL povezane s mnogim poremećajima metabolizma lipoproteina.
Regulacija
LPL se kontrolira transkripcijski i posttranskripcijski. Cirkadijski sat može biti važan u kontroli nivoa Lpl-ove iRNK u perifernim tkivima.
LPL izozimi se različito reguliraju, ovisno o tkivu. Naprimjer, poznato je da insulin aktivira LPL u adipocitima i njegovo postavljanje u endotel kapilara. Nasuprot tome, pokazalo se da insulin smanjuje ekspresiju mišićnih LPL. Umjesto toga, mišićne i miokardne LPL aktiviraju glukagon i adrenalin. Ovo pomaže objašnjnu zašto se tokom posta aktivnost LPL povećava u mišićnom tkivu, a smanjuje u masnom tkivu, dok se nakon obroka događa suprotno.
U skladu s tim, makronutrijenti u prehrani različito utiču na aktivnost LPL masti i mišića. Nakon 16 dana na dijeti s visokim udjelom ugljikohidrata ili s visokim udjelom masti, aktivnost LPL značajno se povećala u oba tkiva, šestr sati nakon obroka bilo kojeg sastava, ali došlo je i do značajno većeg porasta LPL u masnom tkivu, kao odgovor na dijetu s visokim udjelom ugljikohidrata u odnosu na ishranu bogatu mastima. Nije bilo razlike između učinaka dviju dijeta na osjetljivost na insulin ili aktivnost LPL natašte u bilo kojem tkivu.
Koncentracija LPL prikazana na površini endotelnih ćelija ne može se regulirati endotelnim ćelijama, jer niti sintetiziraju niti razgrađuju LPL. Umjesto toga, do ove regulacije dolazi upravljanjem protokom LPL-a koji stiže na lipolitsko mjesto i reguliranjem aktivnosti LPL-a prisutnog na endotelu. Ključni protein uključen u kontrolu aktivnosti LPL je ANGPTL4, koji služi kao lokalni inhibitor LPL. Indukcija ANGPTL4 objašnjava inhibiciju aktivnosti LPL -a u bijelom masnom tkivu tokom gladovanja. Sve veći dokazi impliciraju ANGPTL4 u fiziološkoj regulaciji aktivnosti LPL u različitim tkivima.
Za objašnjenje varijacija aktivnosti LPL-a tokom ciklusa brzog hranjenja, predložen je model ANGPTL3-4-8. Konkretno, hranjenje inducira ANGPTL8, aktivirajući put ANGPTL8-ANGPTL3, koji inhibira LPL u srčanim i skeletnim mišićima, čime se cirkulirajući trigliceridi stavljaju na raspolaganje za unos u bijelo masno tkivo, u kojem je aktivnost LPL povećana zbog smanjenja ANGPTL4; obrnuto je za vrijeme posta, koji potiskuje ANGPTL8, ali inducira ANGPTL4, usmjeravajući tako trigliceride u mišiće. Model predlaže opći okvir za reguliranje prometa triglicerida.
Klinički značaj Nedostatak lipoprotein lipaze dovodi do hipertrigliceridemije (povišenih nivoa triglicerida u krvotoku). U miševa je pokazano da prekomjerna ekspresija LPL uzrokuje otpornost na insulin, i podstiče gojaznost.
Odgovor na visoku razinu LPL masnog tkiva pri dijeti bogatoj ugljikohidratima može predisponirati povećanje masnoće. Jedno istraživanje pokazalo je da su ispitanici dobili više tjelesne masti u sljedeće četiri godine ako su, nakon dijete s visokim udjelom ugljikohidrata i obroka bogatog ugljikohidratima, odgovorili povećanjem aktivnosti LPL masnog tkiva po adipocitu ili smanjenjem koštanog tkiva mišićna LPL aktivnost po gramu tkiva.
Pokazalo se da je ekspresija LPL prognostički prediktor u hroničnu limfocitnu leukemiju. Čini se da u ovom krvnom poremećaju LPL daje masne kiseline, kao izvor energije malignim ćelijama. Stoga se povišeni nivoi LPL-ove iRNK ili proteina smatraju pokazateljima loše prognoze.
Interakcije Pokazalo se da lipoprotein-lipaza stupa u interakciju sa LRP1. Također je ligand za α2M, GP330 i VLDL receptore. Pokazalo se da je LPL ligand za LRP2, iako sa manjim afinitetom nego za druge receptore; međutim, većina degradacije VLDL-a ovisne o LPL-u može se pripisati putu LRP2. U svakom slučaju, LPL služi kao most između receptora i lipoproteina. Dok je LPL aktiviran pomoću ApoC-II, on je inhibiran ApoCIII-om.
U ostalim organizmima LPL gen je visoko konzerviran kod kičmenjaka. Lipoprotein-lipaza je uključena u transport lipida u posteljicu živih guštera (Pseudemoia entrecasteauxii).
Mapa interaktivnog puta
Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Familial Lipoprotein Lipase Deficiency Gene therapy for lipoprotein lipase deficiency
Kategorija:EC 3.1.1 Kategorija:Geni na hromosomu 8 Kategorija:Enzimi Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika