磷脂转运蛋白基因的分析进展

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　　1973年，Kamp等人首次报道从牛肝组织中分离纯化得到参与脂蛋白之间磷脂酰胆碱（PC）转运的蛋白质，命名为磷脂酰胆碱转运蛋白（PCTP）。以后，磷脂酰肌醇转运蛋白（PITP）、鞘磷脂转运蛋白（SMTP）、非特异性脂质转运蛋白（nsLTP）等相继在不同物种中被发现证实，统称作磷脂转运蛋白（phospholipid transfer protein’PLTP）。到1991年，人们已经先后从哺乳动物、植物、真菌和细菌中纯化获得了十几种PLTP[1’2]。包括人类在内的许多动物血浆中均存在促进血浆脂蛋白间脂质转运和交换的特殊蛋白质，即脂质转运蛋白（lipid transfer protein’LTP）。其中，胆固醇酯转运蛋白（CETP）负责血浆中胆固醇酯（CE）和甘油三酯（TG）的转运，又称为LTP-1；PLTP则特异性地转运磷脂（PL），又称为LTP-2。LTP与其他脂蛋白代谢酶一起共同参与对脂蛋白代谢的调控，其发现打破并更新了传统的脂蛋白代谢理论，日渐成为脂蛋白领域中的研究热点。由于对PLTP的研究起步较晚，对它的认识远不如CETP深入，各项研究工作尚待开展。本文对近年来PLTP的研究进展作一简要综述。
　　一、理化特性 PLTP和CETP均属于LTP/LBP（lipopolysaccharide binding protein，脂多糖结合蛋白）家族成员，该家族中还包括LBP和杀菌通透性增长蛋白（bactericidal permeability increasing protein’BPI）等功能相关的蛋白质。研究发现，人血浆PLTP在生化和遗传方面均不同于CETP。氨基酸序列分析显示，PLTP和CETP约有20%的氨基酸残基相同[3]。
　　血浆PLTP是一种疏水性糖蛋白，由476个氨基酸残基组成，其中疏水性残基较多。完整的人PLTP cDNA已经被成功地克隆，并从cDNA顺序推测出完整的氨基酸组成。PLTP cDNA共含1 750bp，其中1 518bp组成可读框，编码由17个氨基酸残基组成的信号肽和含476个氨基酸残基的成熟蛋白[4]。纯化的PLTP分子量约为81kD。实验结果显示，人的肺脏、脂肪、胎盘组织和睾丸中的PLTP mRNA水平较高，而脑、心脏、肌肉、肝脏中的水平依次逐渐降低。微血管系统、动脉和静脉内皮细胞中均有PLTP mRNA表达。
　　PLTP可转运含有两条酰基链和一个极性头部基团的多种脂质，对二酰基甘油、磷脂酚（PA）、鞘磷脂（SM）、磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇（PE）的转运能力依次逐渐减弱，对只有一条不饱合酰基链的PC转移率明显升高，而酰基链长度增加对转运的影响很小[5]。PLTP不但促进脂蛋白间PL的转运，还可增加胆固醇（Ch）转移。PLTP与Ch和PC等温平衡结合实验显示，与Ch相比，PLTP对PC有更高的亲和力和结合能力。当PLTP与不含Ch和PC小泡一起温育时，其结合PC的亲和力和容量更大。PC小泡可作为有过多表面外壳的脂解颗粒模型，用来研究PL向HDL的转移。深入研究发现，PCTP对底物的特异性高，只能转运PC；PITP优先转运磷脂酰肌醇（PI），也可转运PC；nsLTP的转运特异性不强，可转运PL、糖脂和Ch。PLTP分子上存在着与PC、Ch等被转运脂质结合的位点，通过载体介导机制发挥作用[6]。
　　二、编码基因的结构特点
　　人PLTP基因为单拷贝基因，定位于20q12-13.1，含16个外显子，15个内含子。人PLTP和CETP基因均源于LBP祖先家族，两者大部分的外显子长度相同，内含子/外显子的结构高度保守，并有着保守的功能区。LTP/LBP家族中除CETP位于16号染色体外，其他成员都位于20号染色体。小鼠PLTP基因定位于2号染色体，其结构与人的几乎完全相同，编码的氨基酸序列与人PLTP有83%的同源性[7]。
　　研究发现，PLTP基因DNA序列?30～159bp与启动子活性有关。进一步定点诱变分析提示，人PLTP基因中至少有三个转录必需的DNA序列，即与转录因子糖皮质激素受体（GR），激活蛋白2（AP-2）和刺激蛋白1（SP-1）的潜在结合位点。启动子中糖皮质激素效应元件（GRE）作为GR的结合位点，调控炎症反应中糖皮质激素诱导型基因的转录。已经证实，GRE与白介素1（IL-1）和白介素6（IL-6）等促炎细胞因子诱导HepG2细胞LBP mRNA的生成有关[8]。
　　大多数基因的主要转录调控元件位于编码序列5＇上游1kb的区域内，也有一些基因的调控元件位于结构基因3＇下游至少2kb内。另外，还有少数基因的调控元件存在于结构基因中，如载脂蛋白AⅡ(ApoAⅡ)基因内含子1中有调控转录的必需件。所以，不能排除PLTP基因转录还需要其他DNA序列介入的可能性。推测PLTP基因转录是几个顺式作用元件和反式作用转录因子协同作用的结果。对PLTP基因转录调控机制的研究，促进了人PLTP生理调节规律的揭示和PLTP对脂质转运、脂蛋白代谢影响的研究。 　　同源检索显示，PLTP基因与互补链上保护性蛋白基因的3＇-末端重叠58个核苷酸，重叠序列不含可读框，含有保护性蛋白的多聚A信号，这一区域对保护性蛋白的转录是必需的。仅有很少的哺乳动物细胞重叠基因的例子被报道，特别是表达限制性功能产物的，部分重叠基因是否存在共同的基因调控尚无定论。推测当不受抑制时，这些部分重叠的转录片段有可能在相同的组织中表达。PLTP基因和保护性蛋白基因在20号染色体的这一区域发生部分重叠，是同一DNA的两条链编码表达两种不同限制性功能产物mRNA的有力证据之一[4]。
　　三、生理功能
　　1．修饰HDL的大小和组成，促进前β-HDL的生成
　　Tall等人的研究显示，PTLT促进脂解过程中VLDL和HDL之间PL转运和交换。PL向HDL净转移的结果是导致大的、稀疏的HDL亚类形成。PLTP不仅能够介导HDL和组织间的PL转运，还可提高这些组织对HDL的摄取率。抗PLTP单克降抗体可抑制PL净转运活性，阻止HDL里粒变大[3]。根据颗粒大小可将HDL分为如下亚群，HDL2b（9.71～12.90nm），HDL2a(8.77～9.71nm)，HDL3a(8.17～8.77nm)，HDL3b(7.76～8.17nm)和HDL3c(7.21～7.76nm)。实验结果显示，血浆PLTP和CETP对HDL的大小分布发挥相反的影响作用，PLTP促进HDL2b颗粒形成，而CETP则促进HDL3b颗粒的形成。人们还发现，长期酗酒者戒酒后，血浆CETP活性明显升高，而PLTP活性显著下降，出现大颗粒的HDL2a向小颗粒的HDL3b和HDL3c的明显转化[9]。PLTP和CETP均有转化HDL的活性，目前的观点认为，人血浆中PLTP可能在HDL转化中起主要作用。
　　2．催化α-生育酚在脂蛋白颗粒间的交换
　　α-生育酚（α-T，即维生素E）是血浆脂蛋白和细胞中重要的抗氧化剂，它不仅能抑制膜脂质过氧化，而且在保护血浆脂蛋白免受氧化修饰中起到重要作用。α-T和VLDL一起由肝脏分泌到血液中，其他类型的血浆脂蛋白通过交换和转运过程得到α-T。PLTP催化介导α-T在不同类型的脂蛋白颗粒间交换及α-T从人工脂质体向HDL转运，转运活性与血浆LDL-Ch负相关。PLTP这一重要生物活性可能与动脉粥样硬化（AS）、肿瘤的发生和成长有关[10]。
　　3．介导PC的合成
　　尽管不同的PLTP在体外表现出相似的磷脂转移活性，但它们在生物体内的生理功能却完全不同。肺泡表面活性剂决定着肺泡壁细胞的表面张力和生理功能，是由磷脂生成的，而有生物活性的磷脂是PC的衍生物。PLTP能够介导TG向PC转变，从而促进PC的合成。动物实验表明，PLTP缺乏时肺功能严重受损，PLTP水平正常的情况下肺功能正常。nsLTP在肺咆表面活性剂代谢中发挥主要作用[11’12]。
　　4．参与神经递质的分泌传递过程
　　PITP可促进神经传递效应物质三磷酸肌醇的合成和分泌。PITP缺乏时，依赖ATP的三种蛋白质因子（PEP1、PEP2、PEP3）。合成和分泌低下。提示PITP在磷酸肌醇循环和ATP依赖性Ca2+激活过程中发挥作用，参与神经递质的分泌传递过程。此外，PITP还与细胞内蛋白质的成熟、细胞内信息传递和生物体内光能信息传递等重要的生命活动过程有关，在生物体内有着举足轻重的作用[13’14]。
　　四、与疾病的关系
　　由于PLTP种类繁多，生理功能多样化，在不同组织不同细胞中的作用不尽相同，因而PLTP与疾病的关系非常复杂，PLTP缺陷或代谢障碍将引起全身多组织、多器官、多系统的疾病。与PLTP有关的疾病主要有高脂血症、AS、冠心病、脑血管硬化性疾病、老年性痴呆、肿瘤等等。表达人类PLTP的转基因小鼠是研究PLTP生理功能的体内模型。实验显示，尽管转基因小鼠肝脏中人类LPTP的表达很低，转基因组和对照组的血浆PLTP活性相似，但血浆脂蛋白水平有显著差异，HDL-Ch/non-HDL-Ch比值升高，提示PLTP在周围组织中的表达使脂蛋白分布图发生有益的变化。在食后高脂蛋白血症和脂解过程中，富含TG的脂蛋白代谢最初的、关键的步聚是清除过剩的PL，阻碍这些脂蛋白PL的清除可能与AS的发展有关。这些都提示，增强PLTP的表达具有潜在的抗AS作用，PLTP在阻止早发性心血管疾病的发展中能够发挥一定的作用[15]。
　　综上所述，经过近20年的研究，对血浆PLTP的结构与功能、活性调节及基因表达已有了较为一致的认识。但还有一些问题尚待解决，其中包括：PLTP在不同细胞中功能的多样性；PLTP基因表达的调控机制；血浆PLTP与CETP的相互关系；PLTP与AS的复杂关系等等。我们相信，随着研究工作的不断深入，这些问题终将得到圆满的解释。