-第一節(jié) 低密度脂蛋白受體
脂類在血液中以脂蛋白形式進行運送。并可與細胞膜上存在的特異受體相結合，攝取進入細胞內進行代謝。迄今為止，報道的受體已有很多種，研究最詳細的是LDL受體，其次是清道夫受體，再就是VLDL受體，這三種受體的氨基酸序列。構象及與配體的結合部位都已闡明，并且已成功地得到cDNA。Brown和Goldstein于1974年研究家族性高膽固醇血癥(familial hyperchole sterolemia,FH)患者代謝缺陷時，在成纖維細胞膜上發(fā)現(xiàn)了LDL受體(LDl receptor,LDL-R)的存在。以后相繼發(fā)現(xiàn)有VLDL受體和清道夫受體。脂蛋白受體在決定脂類代謝途徑、參與脂類代謝，調節(jié)血漿脂蛋白水平等方面起著重要的作用。脂蛋白受體的發(fā)現(xiàn)，是脂類代謝研究的里程碑，推動了脂蛋白、載脂蛋白的深入研究。
第一節(jié) 低密度脂蛋白受體
Schneider等于1982年從牛腎上腺分離出LDL受體，以后又分離出編碼牛LDL受體羧基末端1/3氨基酸的cDNA，并初步闡明了牛LDL受體cDNA，推導出人LDL受體的氨基酸序列。
一、LDL受體結構
LDL受體是一種多機能蛋白，由836個氨基酸組成的36面體結構蛋白，分子量約115kD。由五種不同的區(qū)域構成(見圖6-1)，各區(qū)域有其獨特的功能。
圖6-1 LDL受體與VLDL受體結構
1.配體結合結構域配體結合結構域由292個氨基酸殘基組成，其中共有47個半胱氨基酸，含有七個由40個氨基酸殘基組成的與補體CB、Cq類似的重復序列，每個重復系列中有6個Cys殘基，所有42個Cys殘基均已構成二硫鍵，重復序列2、3、6、7是結合LDL所必需的，其中任何一種發(fā)生突變，均使受體喪失結合LDL的能力。重復序列5則與結合β-VLDL有關，若該序列突變時，該受體結合β-VLDL的能力喪失60%。該受體不僅能結合LDL，還能結合VLDL、β-VLDL和VLDL殘粒；它不僅能識別ApoB100，也可識別ApoE的脂蛋白。ApoE、B100為LDL受體的配體，因此，LDL受體又稱為ApoB100，E受體。
2.EGF前體結構域 約由400個氨基酸殘基組成的肽段，有5個重復序列，每個重復序列包括25個氨基酸殘基。EGF前體結構域與小鼠上皮細胞生長因子(epidermal growth factor ,EGF)前軀體有同源性，這一區(qū)域因此而得名，Mutagenisis等在體外實驗證實，這個區(qū)域的肽段，屬于細胞膜外結構蛋白，起著支撐作用。
3.含糖基結構域 由58個氨基酸殘基組成，是緊靠細胞膜面的肽段，由18個絲氨酸或蘇氨酸構成0-連接糖鏈，對LDL受體起著支撐作用。
4.跨膜結構域 由22個氨基酸殘基組成，富含疏水氨基酸殘基，屬于跨膜蛋白，起著固系于細胞膜中的拋錨作用。這個區(qū)域缺陷，影響受體的細胞外分泌。
5.胞液結構域 位于細胞膜的胞漿側，由50個氨基酸殘基組成，C-末端位于胞漿并“深埋”于胞漿之中。
二、LDL受體基因結構
人LDL受體基因長度45kD，由18個外顯子和17個內含子組成共長達2535bp。LDL受體基因如圖6-2所示。
外顯子1編碼短的5'側序列及信號肽。內含子1在信號肽遠端2個氨基酸處中斷編碼序列。配體結合域中的7個由40個氨基酸殘基組成的重復序列中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ殘基序列均由各自的外顯子編碼，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ則由同一個外顯子編碼。
EGF前體結構域由外顯子7至14編碼其蛋白的290～690氨基酸殘基。外顯子15則編碼LDL受體C末端的50個氨基酸。
LDL受體基因突變時可引起多種遺傳疾病，典型遺傳病有定族性高膽固醇(FH)。LDL受體基因突變種類包括基因大片段的缺失或插入或僅有1個堿基的改變而導致形成錯誤或無意義的密碼(見圖6-2)。
通過基因水平分析，LDL受體基因突變不外乎下列幾種類型：①一類是因基因突變使LDL受體蛋白無法檢出或其活性喪失，這種突變涉及到mRNA轉錄水平變異。如外顯子1中缺6～10kb或外顯子13～15kb缺失4～5kb；②另一類是因突變使分子量為120kD和ECG前驅體結構域抑制通過小胞體進入高爾基氏體的轉送作用；③第三種是突變結果使LDL受體的結合LDL的能力降低；④第四種是受體結合LDL后不能內移，這種突變點在外顯子16～18kb，即編碼跨膜結構域的一段基因。LDL受體的四種級別變異類型如圖6-3所示。
圖6-2 LDL受體基因結構及其家族性高膽固醇血癥的基因突變和受體蛋白變異
(引自 Kajinami K. Mabuchi H, Michishita I et al.Arteriosclerosis 8.187.1988)
圖6-3 LDL受體的生物合成與四種級別的變異類型
(源自Brown MS, et al.1986)
三、LDL受體功能
LDL受體廣泛分布于肝臟、動脈壁平滑肌細胞、腎上腺皮質細胞、血管內皮細胞、淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞，各組織或細胞的LDL受體活性差別很大。
含ApoB100的脂蛋白可以與LDL受體以高親和力結合轉運到肝臟，腸道分泌的ApoB48不是LDL受體配體。所以肝臟不能清除完整的CM。
LDL或其他含ApoB100，E的脂蛋白如VLDL、β-VLDL均可與LDL受體結合，內吞入細胞使其獲得脂類，主要是膽固醇，這種代謝過程稱為LDL受體途徑(LDl receptor pathway)，該途徑依賴于LDL受體介導的細胞膜吞飲作用完成，如圖6-3所示。當血漿中LDL與細胞膜上有被區(qū)域(coated region)的LDL受體結合(第1步)，使其出現(xiàn)有被小窩(coated pit)(第2步)，并從膜上分離形成有被小泡(coated vesicles)(第3步)，其上的網(wǎng)格蛋白(clathrin)解聚脫落，再結合到膜上(第4步)，其內的pH值降低，使受體與LDL解離(第5步)，LDL受體重新回到膜上進行下一次循環(huán)(第6、7步)。有被小泡與溶酶融合后，LDL經(jīng)溶酶體酶作用，膽固醇酯水解成游離膽固醇和脂肪酸，甘油三酯水解成脂肪酸，載膜蛋白B100水解成氨基酸，見圖6-4。LDL被溶酶體水解形成的游離膽固醇再進入胞漿的代謝庫，供細胞膜等膜結構利用。胞內游離膽固醇在調節(jié)細胞膽固醇代謝上具有重要作用：若胞內濃度升高，可能出現(xiàn)下述幾種情況：①抑制HCGCoA還原酶，以減少自身的膽固醇合成；②抑制LDL受體基因的表達，減少LDL受體的合成，從而減少LDL的攝取，這種LDL受體減少的調節(jié)過程稱為下調(down regulation)；③激活內質網(wǎng)�；鵆oA膽固醇酰基轉移酶(acyl-Coa cholesterol acyltransferase,ACAT)，使游離膽固醇在胞漿內酯化成膽固醇酯貯存，以供細胞的需要。經(jīng)上述三方面的變化，用以控制細胞內膽固醇含量處于正常動態(tài)平衡狀態(tài)。血漿中膽固醇主要存在于LDL中，而65%～70%的LDL是依賴肝細胞的LDL受體清除。肝臟的LDL受體還影響LDL的合成速率及VLDL代謝。曾經(jīng)認為人VLDL幾乎全部在血循環(huán)中轉變?yōu)長DL，LDL再被肝外組織攝取，現(xiàn)在經(jīng)大鼠和兔實驗研究表明，VLDL僅有15%以下轉變?yōu)長DL，人則有<50%的VLDL轉變?yōu)長DL，大部分VLDL是以VLDL或VLDL殘粒的形式被肝臟攝取。VLDL殘粒與肝臟受體的親和力比VLDL大很多，VLDL中雖有少量ApoE，因含有豐富的ApoC，可掩蓋ApoE，而阻礙其與肝臟的ApoE、E受體結合，因VLDL轉變成VLDL殘粒時，隨著甘油三酯水解而喪失ApoC，暴露出ApoE，因此，VLDL殘粒被肝清除的速率比VLDL快。VLDL殘粒大部分被肝臟清除，一小部分在肝脂酶作用下水解除去甘油三酯而轉變成LDL。LDL受體還在乳糜微粒代謝中起有一定作用。由于乳糜微粒中的ApoB48不能識別ApoB100，E受體。所以肝臟不能清除完整的乳糜微粒。但是血管中乳糜微粒被脂蛋白脂肪酶水解去除其大部分甘油三酯核心后，同時喪失部分ApoC、A，生成乳糜微粒殘粒除去了阻礙ApoE與受體結合的因素，故可迅速被肝臟清除。LDL約有一半是通過LDL受體，另一半通過LDL受體相關蛋白進行代謝，其半壽期短，
總之，LDL受體主要功能是通過攝取膽固醇進入細胞內，用于細胞增殖和固醇類激素及膽汁酸鹽的合成等。
圖6-4 LDL受體胞吞作用示意圖
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