畜牧人

標(biāo)題: 脂肪酸結(jié)合蛋白生物學(xué)特性及對(duì)脂肪代謝調(diào)控的研究進(jìn)展 [打印本頁]

作者: apple12151007 時(shí)間: 2010-11-27 11:02
標(biāo)題: 脂肪酸結(jié)合蛋白生物學(xué)特性及對(duì)脂肪代謝調(diào)控的研究進(jìn)展
　　20世紀(jì)70年代美國加州大學(xué)的Ocker等在研究大鼠的小腸脂肪酸吸收的調(diào)節(jié)時(shí)，在腸粘膜發(fā)現(xiàn)了脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP)。它是一族同源性的小分子細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)，廣泛存在于動(dòng)物腸、心、腦、脂肪、骨骼肌等多種細(xì)胞內(nèi)，占細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白總量的3%～8%。主要參與細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的運(yùn)輸，可將脂肪酸從細(xì)胞膜上運(yùn)送到甘油三酯和磷脂合成的位點(diǎn)。至今為止，已發(fā)現(xiàn)至少存在9種類型的FABP，并以分離或鑒定的第一種組織命名。分別為心型(H)、脂肪細(xì)胞型(A)、肝型(L)、腸型(I)、腦型(B)、回腸型(I1)、上皮細(xì)胞型(E)、髓磷脂型(My)、睪丸型，其中一些類型只存在于一種組織，如I、 A、My、B、睪丸型;H型則存在于許多組織器官中，如心臟、骨胳肌、平滑肌、主動(dòng)脈、腎臟、腦等;一些組織器官如腎、胃、卵巢含多種類型FABP，在腸上皮的細(xì)胞內(nèi)就含有不同類型的FABP(I、L)?！　? 脂肪酸結(jié)合蛋白生化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、類型、分布
　　1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　FABPs一般含有126-137個(gè)氨基酸，分子量在 14-16 kDa之間，表現(xiàn)出 38%-70%的氨基酸序列的相似性，該族基因大都含有4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子，只是不同類型FABPs基因的內(nèi)含子大小有差別(1.2-8.4kb)。通過各種生物物理技術(shù)研究表明，F(xiàn)ABP家族在三級(jí)結(jié)構(gòu)上具有共同的特點(diǎn)：在核苷酸鏈的N端附近有兩條短的α-螺旋，緊接著是10條反平行的β-鏈，然后它們組裝成兩個(gè)幾乎正交的β-折疊。
　　1.2 類型與分布
　　通過不同的方法(如凝膠過濾、離子交換、親和色譜以及電泳技術(shù)等)研究，人們發(fā)現(xiàn)：除細(xì)胞外液以及特定的細(xì)胞類型(如紅細(xì)胞和Kupfer細(xì)胞)，哺乳動(dòng)物的所有組織中都存在該種蛋白。此外，F(xiàn)ABPs 還存在于鳥類、魚類以及昆蟲的與脂肪代謝相關(guān)的組織中。細(xì)胞的脂類結(jié)合蛋白中，該蛋白家族的濃度顯著高于其它一些蛋白(如非特異性的脂類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、酰基CoA結(jié)合蛋白等)。FABPs類型表現(xiàn)出組織和細(xì)胞的特異性，其命名也是根據(jù)分離出的第一種組織來確定的。在某些組織里，一種FABP類型局限于特定的細(xì)胞，如肝細(xì)胞里的肝FABP，而某些組織里許多FABP類型存在于不同的或相似的細(xì)胞類型里。4種FABP在胃里表達(dá)，但是存在細(xì)胞類型和發(fā)展階段的差異;肝臟和心臟的FABP是在腎臟的不同位置;在空腸和回腸的腸細(xì)胞里都可以發(fā)現(xiàn)肝和腸FABP;心臟FABP是最普遍的一種類型，除了心臟和骨骼肌，還有許多組織含有這種蛋白;腸型、脂肪細(xì)胞型、髓磷脂型和表皮的FABP類型局限于一種組織或器官中。
2 脂肪酸結(jié)合蛋白生物學(xué)功能
　　2.1 結(jié)合長(zhǎng)鏈脂肪酸
　　在FABPs分子中心有高親和力的結(jié)合位點(diǎn)，與長(zhǎng)鏈FA以非共價(jià)鍵結(jié)合。它還能結(jié)合長(zhǎng)鏈脂酰CoA、膽固醇、膽固醇酯及花生四烯酸。FABPs這種結(jié)合特性可以緩解不飽和脂肪酸對(duì)細(xì)胞的損傷作用。
　　2.2 參與脂肪酸的攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)脂類代謝
　　脂肪酸通過各種細(xì)胞質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)一般認(rèn)為是簡(jiǎn)單擴(kuò)散和脂類分離的被動(dòng)過程。這種轉(zhuǎn)運(yùn)隨之就結(jié)合到細(xì)胞質(zhì)FABPs上，然后運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞器里，或者沿著細(xì)胞內(nèi)膜繼續(xù)移動(dòng)。FABPs能夠加強(qiáng)脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)擴(kuò)散，促進(jìn)細(xì)胞膜吸附脂肪酸。它不僅能結(jié)合囊泡和脂質(zhì)體中的脂肪酸，還能結(jié)合線粒體膜和脂單層中的脂肪酸。FABPs通過對(duì)FA的攝取、運(yùn)載、酯化和β氧化等環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)FA的氧化供能及磷脂、甘油三酯的代謝。
　　2.3 調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的濃度，調(diào)控多種細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)過程
　　在多酶系統(tǒng)中進(jìn)行的有關(guān)FABPs在脂肪酸及其CoA濃度調(diào)控中作用的研究結(jié)果表明：FABPs可能影響脂類代謝的酶，還阻斷或逆轉(zhuǎn)脂肪酸及其?；?CoA對(duì)其它酶及細(xì)胞膜的作用。大量的FABPs使細(xì)胞擁有一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的脂肪酸池，能夠在一個(gè)較大的濃度范圍內(nèi)將游離脂肪酸的濃度維持在較低的水平。此外，F(xiàn)ABPs在長(zhǎng)鏈脂肪酸的攝入以及維持機(jī)體代謝內(nèi)環(huán)境平衡中的重要作用已經(jīng)通過基因破壞實(shí)驗(yàn)得到證明。
　　2.4 參與細(xì)胞內(nèi)脂肪酸隔室化分布
　　Ockner用3H-油酸灌胃，同時(shí)靜脈注射14C-油酸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3H-油酸的成分摻入到胞漿中的甘油三酯、脂肪酸衍生物，進(jìn)而被氧化組成磷脂分子。提示小腸上皮細(xì)胞的FABP參與了脂肪酸隔室化分布。此外，F(xiàn)ABPs的功能還表現(xiàn)在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，增加疏水配基在腦漿中溶解，促進(jìn)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等方面。
　　3 脂肪酸結(jié)合蛋白對(duì)脂肪代謝調(diào)控機(jī)制
　　3.1 FABP對(duì)脂肪酸吸收的影響
　　轉(zhuǎn)染H-FABP cDNA的3T3前脂肪細(xì)胞和COS-7細(xì)胞不改變對(duì)脂肪酸的吸收;小鼠缺乏A-FABP不影響脂肪組織吸收脂肪酸，但影響甘油三酯的合成和分泌，影響營養(yǎng)性肥胖誘導(dǎo)的胰島素抗性的產(chǎn)生。A-FABP可能參與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)基因的表達(dá)。經(jīng)A-FABP轉(zhuǎn)染的中國倉鼠卵巢細(xì)胞對(duì)油酸的吸收提高了1.5～2倍，并發(fā)現(xiàn)了脂肪酸的較高酯化;經(jīng)L-FABP cDNA和I-FABP cDNA轉(zhuǎn)染的成纖維細(xì)胞中，油酸的酯化增加;轉(zhuǎn)染大鼠H-FABP cDNA的成肌細(xì)胞也顯著提高了對(duì)脂肪酸的吸收和酯化;而牛H-FABP在酵母的表達(dá)不影響脂肪酸、磷脂的合成。這些報(bào)道說明FABP對(duì)脂肪酸吸收的影響與FABP類型和細(xì)胞類型有關(guān)。
3.2 FABP對(duì)脂肪酸代謝的調(diào)節(jié)
　　FABP對(duì)脂肪酸及其CoA衍生物親和力的差異可能使細(xì)胞在不同條件下能夠靈活地調(diào)節(jié)脂肪酸的代謝。據(jù)一些實(shí)驗(yàn)推測(cè)，調(diào)節(jié)作用包括：影響細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因轉(zhuǎn)錄;改變細(xì)胞內(nèi)氧化還原電位;改變細(xì)胞內(nèi)與代謝相關(guān)酶的活性;增加脂肪酸在膜間的擴(kuò)散。有實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)ABP可保護(hù)膜內(nèi)多不飽和脂肪酸，防止其被過氧化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)還提示FABP通過降低脂氧合酶的活性，使脂肪酸不易被氧化，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。但也有相反的報(bào)道，鼠被禁食12～48h后 FABP在紅肌纖維的含量增加60%，而在白肌纖維的含量幾乎沒有改變。兩種骨骼肌FABP的含量有顯著差異。紅肌纖維有較強(qiáng)的氧化脂肪酸的能力，說明 FABP與脂肪酸在紅肌纖維內(nèi)的利用有關(guān)。FABP可能誘導(dǎo)脫氫酶的活性，使脂肪酸代謝加快。這一結(jié)果與上述的降低酶活性似有矛盾，但正是這種不同組織、不同條件下FABP有不同的活性，才能使脂肪酸的代謝有序進(jìn)行。
　　3.3 豬脂肪酸結(jié)合蛋白基因的表達(dá)與調(diào)控
　　H-FABP主要在心肌、骨骼肌表達(dá)，豬的H-FABP基因最早由Fournier等分離，Gerbens等通過與人H-FABP cDNA噬斑雜交，含有豬H-FABP基因的λ噬菌體被分離出來，確定了其基因序列含有1.6kb的5′-上游調(diào)控區(qū)域和0.2kb的3′-非轉(zhuǎn)錄區(qū)。 Gerbens等利用限制性內(nèi)切酶對(duì)850bp和700bp兩個(gè)PCR產(chǎn)物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了3種位于H-FABP基因的限制性長(zhǎng)度多態(tài)性片段(RFLP) 存在差異，其中一種位于5′-上游調(diào)控區(qū)域，兩種位于第2內(nèi)含子內(nèi)。Gerbens等以杜洛克豬為供試群體，試驗(yàn)結(jié)果表明，在Hinf I-RFLP同型的單倍體之間，IMF含量顯著，約達(dá)0.3%。Gerbens等報(bào)道豬H-FABP基因RFLP多態(tài)性對(duì)IMF含量有顯著關(guān)系(0.4%，P<0.05)，對(duì)生長(zhǎng)也相關(guān)(2.4kg，P<0.1)，豬H-FABP基因定位在第6號(hào)染色體上，位于磷酸葡糖酸脫氫酶(PGD)基因附近，在這個(gè)染色體區(qū)域的基因?qū)ωi的一些特性有調(diào)節(jié)作用，如在杜洛克豬中，PGD基因與豬肉的緊密評(píng)分有關(guān)，還與平均日增重有關(guān)，目前還沒有人報(bào)道在第6號(hào)染色體上有基因或標(biāo)記影響IMF含量。不過Leptin受體基因(LEPR)也位于第6號(hào)染色體上，這個(gè)基因也可能是一個(gè)與肥胖變化有關(guān)的潛在候選基因。但Gerbens等認(rèn)為影響IMF主要還是歸因于H-FABP本身。
　3.4 FABP基因的脂肪酸調(diào)控
　　在細(xì)胞內(nèi)，脂肪酸變化與FABP表達(dá)有明顯的關(guān)系。比如小腸的FABP明顯受采食的脂肪調(diào)控，在大鼠從哺乳到斷奶的過渡時(shí)期，即當(dāng)高碳食物代替高脂食物時(shí)，腸的L-FABP mRNA下降一半，而I-FABP沒有大幅度下降;通過對(duì)大鼠進(jìn)食高脂食物和禁食3d分別進(jìn)行測(cè)定，后者I-FABP和L-FABP mRNA含量增加了2倍，相反采食高脂食物的大鼠，其I-FABP mRNA含量?jī)H略有增加，表明采食的脂肪酸水平對(duì)I型、L型基因在鼠小腸的表達(dá)有調(diào)控作用。研究表明，長(zhǎng)鏈脂肪酸對(duì)A-FABP基因的表達(dá)具有誘導(dǎo)作用。其誘導(dǎo)機(jī)制有兩種：一是長(zhǎng)鏈脂肪酸能加強(qiáng)A-FABP基因的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子結(jié)合蛋白Fral的基因轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而間接促進(jìn)A-FABP基因轉(zhuǎn)錄;二是長(zhǎng)鏈脂肪酸能增加Fral mRNA和A-FABP mRNA的穩(wěn)定性，如油酸能使前脂肪細(xì)胞內(nèi)Fral和A-FABP的mRNA水平升高20倍，其它脂肪酸也有誘導(dǎo)作用，而短鏈和中鏈脂肪酸則無誘導(dǎo)作用。
　　4 問題與展望
　　盡管FABP已發(fā)現(xiàn)多年，但它的確切功能、轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸的機(jī)制還不完全清楚，尤其是有關(guān)FABP基因影響肌內(nèi)脂肪沉積的研究還剛剛起步，其作用機(jī)制也有待進(jìn)一步研究。FABP還與心臟病、糖尿病、癌癥等一些疾病有關(guān)，但其作用機(jī)制尚不清楚，仍在研究之中?？傊?，弄清FABP的功能對(duì)動(dòng)物營養(yǎng)和人類健康都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

作者: dazhui 時(shí)間: 2010-11-29 12:46
是要出什么新產(chǎn)品嗎？

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