A apolipoproteína D (ApoD) é unha proteína que nos humanos está codificada no xene APOD do cromosoma 3.[1][2][3] A diferenza doutras lipoproteínas, que se producen principalmente no fígado, a apolipoproteína D prodúcese maiormente no cerebro e testículos.[4] É unha glicoproteína de 29 kDa descuberta en 1963 como compoñente da fracción de lipoproteína de alta densidade (HDL) do plasma humano.[5][6] É o principal compoñente do fluído do quiste mamario humano. O xene humano que a codifica foi clonado en 1986 e a secuencia proteica deducida revelou que ApoD é membro da familia da lipocalina, transportadores de moléculas hidrófobas pequenas.[7] A ApoD ten unha lonxitude de 169 aminoácidos, incluíndo un péptido sinal de secreción de 20 aminoácidos. Contén dous sitios de glicosilación (as asparaxinas 45 e 78) e o peso molecular da proteína madura varía de 20 a 32 kDa (ver figura 1). A estrutura terciaria resolta mostra que a ApoD está composta por 8 febras β antiparalelas formando unha cavidade hidrófoba capaz de recibir diferentes ligandos.[8][9] A ApoD tamén contén 5 residuos de cisteína, 4 dos cales establecen pontes disulfuro intramoleculares.
Función
A apolipoproteína D é un compoñente das lipoproteínas de alta densidade que non ten unha marcada semellanza coas secuencias doutras apolipoproteínas. Ten un algo grao de homoloxía coa proteína de unión ao retinol do plasma e outros membros da superfamilia da alfa 2 microglobulina de proteínas transportadoras, tamén coñecidas como lipocalinas. É unha glicoproteína dun peso molecular estimado de 33 KDa. Está estreitamente asociada co encima lecitina:colesterol aciltransferase, un encima implicado no metabolismo das lipoproteínas.[3] A apolipoproteína D ten unha importante implicación na interacción transitoria entre as partículas HDL e LDL e entre as HDL e as células.[10]
Interaccións e ligandos
A ApoD únese a hormonas esteroides como a proxesterona e a pregnenolona cunha afinidade relativamente forte, e aos estróxenos con menor afinidade.[11][12] Os estudos de modelaxe molecular identificaron a bilirrubina, un compoñente derivado do hemo, como un ligando potencial. Esta propiedade de unión foi demostrada experimentalmente despois.[8] O ácido araquidónico (AA) é un dos ligandos da ApoD e ten moita mellor afinidade que a proxesterona e a pregnenolona.[13] O ácido araquidónico é o precursor das prostaglandinas e leucotrienos, moléculas que están implicadas na inflamación, agregación de plaquetas e regulación celular.[14] Tamén se observou unha unión moi feble entre a ApoD e o colesterol.[15]
Outros ligandos da ApoD son o ácido E-3-metil-2-hexenoïco, unha molécula presente nas secrecións das axilas;[16] o ácido retinoico, que está implicado na diferenciación celular; a esfingomielina e os esfingolípidos, que son importantes compoñentes das HDL e das membranas celulares.[17] O feito de que a ApoD se poida unir a tan gran variedade de ligandos apoia fortemente a hipótese de que podería ser unha proteína multiligando e multifuncional.
Identificouse un papel desta proteína no metabolismo de lípidos nun estudo en ratos transxénicos que sobreexpresaban a ApoD humana no sistema nervioso central.[43] Estes ratos desenvolvían unha esteatose hepática e muscular acompañada de resistencia á insulina. Porén, ningún dos ratos transxénicos desenvolvía obesidade nin diabetes. A acumulación de lípidos inducida pola ApoD non se debe a unha lipoxénesede novo senón a un incremento da captación de lípidos en resposta á sobreprodución de prostaglandinas.[44]
Os niveis no plasma de ApoD diminúen significativamente durante un embarazo normal sen complicacións. A ApoD diminúe aínda máis en mulleres cun exceso de aumento de peso xestacional e nos seus bebés. Nestas mulleres a concentración de ApoD está estreitamente asociada con parámetros lipídicos.[45] En tecidos adiposos de mulleres con obesidade mórbida (IMC por riba de 40), a expresión da ApoD está correlacionada positivamente con parámetros de saúde metabólica. Os ratos femias ApoD-nulos (ratos nos que o xene da ApoD foi inactivado) presentan unha redución progresiva do volume óseo (de ata o 50%) coa idade.[46]
A enfermidade de Niemann-Pick tipo C (NPC) é un trastorno xenético que afecta o transporte de colesterol que vai acompañada por unha neurodexeneración progresiva crónica. En modelos animais de enfermidade de Niemann-Pick tipo C a expresión de ApoD aumenta no plasma e cerebro.[54] En ratas, a expresión de ApoD increméntase no hipocampo despois dunha lesión do córtex entorrinal. O ARNm da proteína ApoD increméntase na rexión ipsolateral do hipocampo xa aos 2 días despois da lesión, permanece alta durante 10 días e volve ao normal despois de 14 desde a lesión, un período considerado necesario para completar a reinervación.[55] Obtéñense resultados similares despois da inxección de ácido kaínico, un análogo do ácido glutámico que causa un grave dano neurodexenerativo no hipocampo[56] ou despois dun ictus inducido experimentalmente.[57][58] A expresión de ApoD tamén está aumentada no cerebro de persoas anciás.[50] En conxunto, estes datos suxiren que a ApoD xoga un importante papel na preservación e protección neural.
Os ratos transxénicos (Tg) son menos sensibles ao estrés oxidativo inducido polo paraquat, un xerador de radicais libres do oxíxeno, e reducían o nivel de peroxidación de lípidos. En contraste, os ratos apoD-nulos mostran un aumento da sensibilidade ao estrés oxidativo, unha elevación da peroxidación de lípidos no cerebro e un trastorno das capacidades locomotoras e de aprendizaxe. Resultados similares observáronse en modelos de mosca drosófila.[59] Os ratos infectados polo coronavirus humano OC43 desenvolven encefalite e desmielinación inflamatoria do sistema nervioso central, unha doenza moi similar á esclerose múltiple. Ratos transxénicos infectados co coronavirus OC43 mostran un aumento da supervivencia comparados cos animais control.[60] Os ratos transxénicos tratados con ácido kaínico mostran unha redución significativa das respostas inflamatorias e unha protección moito maior contra a apoptose no hipocampo que os animais control.[61] Os ratos ApoD-nulos cruzados con ratos APP-PS1, un modelo de rato da enfermidade de Alzheimer, presentaban un incremento do dobre da carga de placa amiloide no hipocampo. En contraste, a proxenia de ratos transxénicos cruzados con ratos APP-PS1 mostraban unha carga de placas amiloides no hipocampo reducida nun 35%, e un 35% a 65% de redución dos niveis de péptidos amiloides.[62]
Notas
A versión de 2020 deste artigo foi actualizada por un experto externo baixo un modelo de publicación dobre. O correspondente artigo revisado por pares publicouse na revista Gene e pode citarse como: Rassart E, Desmarais F, Najyb O, Bergeron KF, Mounier C (15 de xuño de 2020). "Apolipoprotein D". Gene. PMC8011330. PMID32554047. doi:10.1016/J.GENE.2020.144874.
↑Drayna DT, McLean JW, Wion KL, Trent JM, Drabkin HA, Lawn RM (xuño de 1987). "Human apolipoprotein D gene: gene sequence, chromosome localization, and homology to the alpha 2u-globulin superfamily". DNA6 (3): 199–204. PMID2439269. doi:10.1089/dna.1987.6.199.
↑Drayna D, Fielding C, McLean J, Baer B, Castro G, Chen E, et al. (decembo de 1986). "Cloning and expression of human apolipoprotein D cDNA". The Journal of Biological Chemistry261 (35): 16535–9. PMID3453108. doi:10.1016/S0021-9258(18)66599-8.
↑Ayrault Jarrier M, Levy G, Polonovski J (agosto de 1963). "[Study of Human Serum Alpha-Lipoproteins by Immunoelectrophoresis]". Bulletin de la Société de Chimie Biologique45: 703–13. PMID14051455.
↑McConathy WJ, Alaupovic P (febreiro de 1976). "Studies on the isolation and partial characterization of apolipoprotein D and lipoprotein D of human plasma". Biochemistry15 (3): 515–20. PMID56198. doi:10.1021/bi00648a010.
↑ 8,08,1Peitsch MC, Boguski MS (febreiro de 1990). "Is apolipoprotein D a mammalian bilin-binding protein?". The New Biologist2 (2): 197–206. PMID2083249.
↑Eichinger A, Nasreen A, Kim HJ, Skerra A (outubro de 2007). "Structural insight into the dual ligand specificity and mode of high density lipoprotein association of apolipoprotein D". The Journal of Biological Chemistry282 (42): 31068–75. PMID17699160. doi:10.1074/jbc.M703552200.
↑Pearlman WH, Guériguian JL, Sawyer ME (agosto de 1973). "A specific progesterone-binding component of human breast cyst fluid". The Journal of Biological Chemistry248 (16): 5736–41. PMID4723913. doi:10.1016/S0021-9258(19)43566-7.
↑Patel RC, Lange D, McConathy WJ, Patel YC, Patel SC (xuño de 1997). "Probing the structure of the ligand binding cavity of lipocalins by fluorescence spectroscopy". Protein Engineering10 (6): 621–5. PMID9278274. doi:10.1093/protein/10.6.621.
↑Breustedt DA, Schönfeld DL, Skerra A (febreiro de 2006). "Comparative ligand-binding analysis of ten human lipocalins". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics1764 (2): 161–73. PMID16461020. doi:10.1016/j.bbapap.2005.12.006.
↑Lambert, J; Provost, PR; Marcel, YL; Rassart, E (20 de febreiro de 1993). "Structure of the human apolipoprotein D gene promoter region". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Structure and Expression1172 (1–2): 190–2. PMID7916629. doi:10.1016/0167-4781(93)90292-l.
↑ 20,020,1Do Carmo, S; Séguin, D; Milne, R; Rassart, E (15 de febreiro de 2002). "Modulation of apolipoprotein D and apolipoprotein E mRNA expression by growth arrest and identification of key elements in the promoter". The Journal of Biological Chemistry277 (7): 5514–23. PMID11711530. doi:10.1074/jbc.M105057200.
↑ 21,021,1Do Carmo, S; Levros LC, Jr; Rassart, E (xuño de 2007). "Modulation of apolipoprotein D expression and translocation under specific stress conditions". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research1773 (6): 954–69. PMID17477983. doi:10.1016/j.bbamcr.2007.03.007.
↑Vieira, AV; Lindstedt, K; Schneider, WJ; Vieira, PM (decembro de 1995). "Identification of a circulatory and oocytic avian apolipoprotein D". Molecular Reproduction and Development42 (4): 443–6. PMID8607974. doi:10.1002/mrd.1080420411.
↑Ganfornina, MD; Sánchez, D; Pagano, A; Tonachini, L; Descalzi-Cancedda, F; Martínez, S (xaneiro de 2005). "Molecular characterization and developmental expression pattern of the chicken apolipoprotein D gene: implications for the evolution of vertebrate lipocalins". Developmental Dynamics232 (1): 191–9. PMID15580625. doi:10.1002/dvdy.20193.
↑Sánchez, D; Ganfornina, MD; Torres-Schumann, S; Speese, SD; Lora, JM; Bastiani, MJ (xuño de 2000). "Characterization of two novel lipocalins expressed in the Drosophila embryonic nervous system". The International Journal of Developmental Biology44 (4): 349–59. PMID10949044.
↑Frenette Charron, JB; Breton, G; Badawi, M; Sarhan, F (24 de abril de 2002). "Molecular and structural analyses of a novel temperature stress-induced lipocalin from wheat and Arabidopsis". FEBS Letters517 (1–3): 129–32. PMID12062422. doi:10.1016/s0014-5793(02)02606-6.
↑Bishop, RE; Penfold, SS; Frost, LS; Höltje, JV; Weiner, JH (29 de setembro de 1995). "Stationary phase expression of a novel Escherichia coli outer membrane lipoprotein and its relationship with mammalian apolipoprotein D. Implications for the origin of lipocalins". The Journal of Biological Chemistry270 (39): 23097–103. PMID7559452. doi:10.1074/jbc.270.39.23097.
↑Provost, PR; Marcel, YL; Milne, RW; Weech, PK; Rassart, E (23 de setembro de 1991). "Apolipoprotein D transcription occurs specifically in nonproliferating quiescent and senescent fibroblast cultures". FEBS Letters290 (1–2): 139–41. PMID1915865. doi:10.1016/0014-5793(91)81244-3.
↑Bodzioch, M; Orsó, E; Klucken, J; Langmann, T; Böttcher, A; Diederich, W; Drobnik, W; Barlage, S; Büchler, C; Porsch-Ozcürümez, M; Kaminski, WE; Hahmann, HW; Oette, K; Rothe, G; Aslanidis, C; Lackner, KJ; Schmitz, G (agosto de 1999). "The gene encoding ATP-binding cassette transporter 1 is mutated in Tangier disease". Nature Genetics22 (4): 347–51. PMID10431237. doi:10.1038/11914.
↑Alaupovic, P; Schaefer, EJ; McConathy, WJ; Fesmire, JD; Brewer HB, Jr (agosto de 1981). "Plasma apolipoprotein concentrations in familial apolipoprotein A-I and A-II deficiency (Tangier disease)". Metabolism: Clinical and Experimental30 (8): 805–9. PMID6790903. doi:10.1016/0026-0495(81)90027-5.
↑Albers, JJ; Adolphson, J; Chen, CH; Murayama, N; Honma, S; Akanuma, Y (9 de xullo de 1985). "Defective enzyme causes lecithin-cholesterol acyltransferase deficiency in a Japanese kindred". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Lipids and Lipid Metabolism835 (2): 253–7. PMID4005283. doi:10.1016/0005-2760(85)90280-2.
↑Ryu, B; Jones, J; Hollingsworth, MA; Hruban, RH; Kern, SE (1 de marzo de 2001). "Invasion-specific genes in malignancy: serial analysis of gene expression comparisons of primary and passaged cancers". Cancer Research61 (5): 1833–8. PMID11280733.
↑Søiland, H; Skaland, I; Varhaug, JE; Kørner, H; Janssen, EA; Gudlaugsson, E; Baak, JP; Søreide, JA (2009). "Co-expression of estrogen receptor alpha and Apolipoprotein D in node positive operable breast cancer--possible relevance for survival and effects of adjuvant tamoxifen in postmenopausal patients". Acta Oncologica (Stockholm, Sweden)48 (4): 514–21. PMID19107621. doi:10.1080/02841860802620613.
↑Aspinall, JO; Bentel, JM; Horsfall, DJ; Haagensen, DE; Marshall, VR; Tilley, WD (agosto de 1995). "Differential expression of apolipoprotein-D and prostate specific antigen in benign and malignant prostate tissues". The Journal of Urology154 (2 Pt 1): 622–8. PMID7541868. doi:10.1097/00005392-199508000-00082.
↑Do Carmo, S; Fournier, D; Mounier, C; Rassart, E (abril de 2009). "Human apolipoprotein D overexpression in transgenic mice induces insulin resistance and alters lipid metabolism". American Journal of Physiology. Endocrinology and Metabolism296 (4): E802–11. PMID19176353. doi:10.1152/ajpendo.90725.2008.
↑Boyles, JK; Notterpek, LM; Anderson, LJ (15 de outubro de 1990). "Accumulation of apolipoproteins in the regenerating and remyelinating mammalian peripheral nerve. Identification of apolipoprotein D, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein E, and apolipoprotein A-I". The Journal of Biological Chemistry265 (29): 17805–15. PMID2120218. doi:10.1016/S0021-9258(18)38235-8.
↑ 50,050,1Terrisse, L; Poirier, J; Bertrand, P; Merched, A; Visvikis, S; Siest, G; Milne, R; Rassart, E (outubro de 1998). "Increased levels of apolipoprotein D in cerebrospinal fluid and hippocampus of Alzheimer's patients". Journal of Neurochemistry71 (4): 1643–50. PMID9751198. doi:10.1046/j.1471-4159.1998.71041643.x.
↑Reindl, M; Knipping, G; Wicher, I; Dilitz, E; Egg, R; Deisenhammer, F; Berger, T (1 de outubro de 2001). "Increased intrathecal production of apolipoprotein D in multiple sclerosis". Journal of Neuroimmunology119 (2): 327–32. PMID11585636. doi:10.1016/s0165-5728(01)00378-2.
↑Ordoñez, C; Navarro, A; Perez, C; Astudillo, A; Martínez, E; Tolivia, J (abril de 2006). "Apolipoprotein D expression in substantia nigra of Parkinson disease". Histology and Histopathology21 (4): 361–6. PMID16437381. doi:10.14670/HH-21.361.
↑Yoshida, K; Cleaveland, ES; Nagle, JW; French, S; Yaswen, L; Ohshima, T; Brady, RO; Pentchev, PG; Kulkarni, AB (outubro de 1996). "Molecular cloning of the mouse apolipoprotein D gene and its upregulated expression in Niemann-Pick disease type C mouse model". DNA and Cell Biology15 (10): 873–82. PMID8892759. doi:10.1089/dna.1996.15.873.
↑Terrisse, L; Séguin, D; Bertrand, P; Poirier, J; Milne, R; Rassart, E (18 de xuño de 1999). "Modulation of apolipoprotein D and apolipoprotein E expression in rat hippocampus after entorhinal cortex lesion". Brain Research. Molecular Brain Research70 (1): 26–35. PMID10381540. doi:10.1016/s0169-328x(99)00123-0.
↑Ong, WY; He, Y; Suresh, S; Patel, SC (xullo de 1997). "Differential expression of apolipoprotein D and apolipoprotein E in the kainic acid-lesioned rat hippocampus". Neuroscience79 (2): 359–67. PMID9200721. doi:10.1016/s0306-4522(96)00608-2.
↑Rickhag, M; Wieloch, T; Gidö, G; Elmér, E; Krogh, M; Murray, J; Lohr, S; Bitter, H; Chin, DJ; von Schack, D; Shamloo, M; Nikolich, K (xaneiro de 2006). "Comprehensive regional and temporal gene expression profiling of the rat brain during the first 24 h after experimental stroke identifies dynamic ischemia-induced gene expression patterns, and reveals a biphasic activation of genes in surviving tissue". Journal of Neurochemistry96 (1): 14–29. PMID16300643. doi:10.1111/j.1471-4159.2005.03508.x.
↑Rickhag, M; Deierborg, T; Patel, S; Ruscher, K; Wieloch, T (marzo de 2008). "Apolipoprotein D is elevated in oligodendrocytes in the peri-infarct region after experimental stroke: influence of enriched environment". Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism28 (3): 551–62. PMID17851453. doi:10.1038/sj.jcbfm.9600552.
Rassart E, Bedirian A, Do Carmo S, Guinard O, Sirois J, Terrisse L, Milne R (outubro de 2000). "Apolipoprotein D". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology1482 (1–2): 185–98. PMID11058760. doi:10.1016/S0167-4838(00)00162-X.
Peitsch MC, Boguski MS (febreiro de 1990). "Is apolipoprotein D a mammalian bilin-binding protein?". The New Biologist2 (2): 197–206. PMID2083249.
Yang CY, Gu ZW, Blanco-Vaca F, Gaskell SJ, Yang M, Massey JB, et al. (outubro de 1994). "Structure of human apolipoprotein D: locations of the intermolecular and intramolecular disulfide links". Biochemistry33 (41): 12451–5. PMID7918467. doi:10.1021/bi00207a011.
Holzfeind P, Merschak P, Dieplinger H, Redl B (outubro de 1995). "The human lacrimal gland synthesizes apolipoprotein D mRNA in addition to tear prealbumin mRNA, both species encoding members of the lipocalin superfamily". Experimental Eye Research61 (4): 495–500. PMID8549691. doi:10.1016/S0014-4835(05)80145-9.
Cargill M, Altshuler D, Ireland J, Sklar P, Ardlie K, Patil N, et al. (July 1999). "Characterization of single-nucleotide polymorphisms in coding regions of human genes". Nature Genetics22 (3): 231–8. PMID10391209. doi:10.1038/10290.
Sánchez D, Ganfornina MD, Martínez S (xaneiro de 2002). "Expression pattern of the lipocalin apolipoprotein D during mouse embryogenesis". Mechanisms of Development110 (1–2): 225–9. PMID11744388. doi:10.1016/S0925-4773(01)00578-0.
Mahadik SP, Khan MM, Evans DR, Parikh VV (novembro de 2002). "Elevated plasma level of apolipoprotein D in schizophrenia and its treatment and outcome". Schizophrenia Research58 (1): 55–62. PMID12363390. doi:10.1016/S0920-9964(01)00378-4.
Desai PP, Hendrie HC, Evans RM, Murrell JR, DeKosky ST, Kamboh MI (xaneiro de 2003). "Genetic variation in apolipoprotein D affects the risk of Alzheimer disease in African-Americans". American Journal of Medical Genetics. Part B, Neuropsychiatric Genetics116B (1): 98–101. PMID12497622. doi:10.1002/ajmg.b.10798.
Kang MK, Kameta A, Shin KH, Baluda MA, Kim HR, Park NH (xullo de 2003). "Senescence-associated genes in normal human oral keratinocytes". Experimental Cell Research287 (2): 272–81. PMID12837283. doi:10.1016/S0014-4827(03)00061-2.
Thomas EA, Laws SM, Sutcliffe JG, Harper C, Dean B, McClean C, et al. (xullo de 2003). "Apolipoprotein D levels are elevated in prefrontal cortex of subjects with Alzheimer's disease: no relation to apolipoprotein E expression or genotype". Biological Psychiatry54 (2): 136–41. PMID12873803. doi:10.1016/S0006-3223(02)01976-5.