Apoproteinas

CAPITULO 4

APOPROTEINAS

Apoproteinas
Lipoproteinas
Metabolismo das lipoproteinas
Metabolismo das  apo B-100
Receptores
Dislipemias
Hipolipemias

Conceito

Os lipidos, excepto os fosfolipidos são insolúveis na água. Para circularem num meio aquoso como o sangue têm que ser solubilizados. Tal objectivo é conseguido envolvendo-os com moléculas tendo um polo solúvel nos lípidos e outro na água, orientando-se o polo liposolúvel para o interior e o hidrosolúvel para o exterior. As únicas moléculas que têm capacidade para exercer esta função são as proteinas . Os lípidos combinados com proteinas denominam-se lipoproteínas e as proteínas combinadas com os lipidos apolipoproteínas ou simplesmente apoproteínas.

http://www.lipidlibrary.co.uk/Lipids/lipoprot/index.htm

cortesia do prof. William Christie

Segundo Alaupovic uma proteína só poderia ser considerada apoproteina desde que preenchesse os seguintes critérios:

·         Terem propriedades únicas e distintas sob os pontos de vista químico, físico e imunológico.

·         Terem propriedades distintas nos domínios estrutural e/ou funcional.

·         Serem componente integral do sistema de transporte de lípidos.

·         Terem capacidade para formar lipoproteinas.

Para uniformizar a designação das apoproteinas,  Alaupovic propoz o sistema ABC, em que as apoproteionas se designam por letras maiúsculas: A,B,C…

Polipeptidos constituintes das proteinas

Algumas proteinas não têm uma cadeia única mas são constituídas por vários polipéptidos. Para Alaupovic estes polipeptidos devem preencher os seguintes critérios:

·         Terem propriedades únicas e distintas

·         Serem componente integral do sistema de transporte de lípidos

·         Participarem com outros polipeptidos na composição de uma apoproteina

Os polipeptidos designam-se acrescentando números romanos à apoproteína: A-I, C-III….

Variantes dos polipeptidos

Alguns polipeptidos podem ter variantes. Estas designam-se pelo acréscimo de  um número arabe: AI.1, CII.2…

Famílias lipoproteicas

Alaupovic postulou que as lipoproteinas do plasma são constituídas por famílias lipoproteicas.

Uma família lipoproteica é um sistema polidisperso de partículas contendo apenas uma apoproteina.Quando a lipoproteina tem apenas  uma familia, ou seja, uma única apoproteina esta diz-se primária, simples ou discreta. Quando a lipoproteina é constituida por mais de uma familia, ou seja, por mais de uma apoproteina esta diz-se secundária ou  complexa.

Segundo este conceito as lipoproteinas designar-se-iam pelas apoproteinas constituintes 

                                                                    

Tipos de apoproteinas

Descreveram-se várias apoproteinas.

Apoprotein	Molecular weight	Lipoprotein	Function
Apo A1	28,100	HDL	Lecithin:cholesterol acyltransferase (LCAT) activation. Main structural protein.
Apo A2	17,400	HDL	Enhances hepatic lipase activity
Apo A4	46,000	CM	Apoproteins.*
Apo B48	241,000	CM
Apo B100	512,000	LDL, VLDL	Binds to LDL receptor
Apo C1	7,600	VLDL, CM	Activates LCAT
Apo C2	8,900	VLDL, CM	Activates lipoprotein lipase
Apo C3	8,700	VLDL, CM	Inhibits lipoprotein lipase
Apo D	33,000	HDL	Associated with LCAT, progesterone binding
Apo E	34,000	HDL	At least 3 forms. Binds to LDL receptor
Apo(a)	300,000-800,000	LDL, Lp(a)	Linked by disulfide bond to apo B100 and similar to plasminogen
Apo H, J, L, M			Poorly defined functions
* Roman numerals are sometimes used to designate apoproteins (e.g. apo AI, AII, AIII, etc)

http://www.lipidlibrary.co.uk/Lipids/lipoprot/index.htm

Cortesia do prof. William Christie

Estrutura e funções das diferentes apoproteinas

Apoproteina A

Descreveram-se quatro polipeptidos:

Apo A-I

Encontra-se especialmente nas HDL quer  isolada (forma primária) quer associada à A-II (forma secundária).

É constituída por 243 aminoácidos com seis segmentos muito homologos. Há varias variantes designadas pelo nome das cidades onde foram descobertas: AI-Milão, AI-Marburgo…

É sintetizada no fígado e no intestino como pro-apo A-I que na circulação se transforma em apo A-I.

A  sua principal função consiste em combinar-se com receptores celulares específicos para captar colesterol das membranas celulares  e efectuar o efluxo do colesterol. Esta acção é especifica das A-I pois a lipoproteina AII é muito fracamente captada pelos receptores ao contrário da AI:AII. Além disso a AI é um activador da LCAT (Lecitina Colesterol Acil Transferase) enzima responsável pela esterificação do colesterol.

Apo A-II

Contém dois polipeptidos iguais de 77 aminoacidos ligados por uma ponte S-S na cisteina 6.

É sintetizada no figado como uma preapoproteina de 100 aminoacidos

O seu significado fisiológico ainda não está compreendido

Apo A-III

 Encontra-se principalmente nas HDL. É constituída por dois polipetidos iguais, cada um com 73 aminoácidos, ligados entre si por uma ponte S-S.

A sua função não é bem conhecida. Pode ligar-se a fosfolípidos para formar partículas solúveis. In vitro inibe a LCAT mas parece que in vivo esta acção depende da razão A-I/A-II.

Apo A-IV

 É o maior componente das HDL nos ratos mas no homem é um componente minor.

A sua função é desconhecida

Apoproteina B

Encontra-se nas LDL, VLDL, IDL e quilomicra. Enquanto que nas HDL é a única apoproteina, nas outras lipoproteinas encontra-se associada.

Kane caracterizou várias formas  de apo B com pesos moleculares diferentes. À proteina com maior peso molecular deu o nome de apo B-100 (100=100%). As outras têm um número corresponde à fracção correspondente da 100 (B-74, B-48, B-37, B-26): As únicas que têm interesse biológico são a B-100 e a B-48.

A apo B-100 é um polipeptido de 4500 aminoacidos com varias unidades de repetição unidas por ligações covalentes. É sintetisada no fígado. Encontra-se como apoproteina única das LDL, encontrando-se também das VLDL, LDL, IDL e Lp(a).

É a proteina determinante para o reconhecimento das LDL pelos receptores celulares.

A apo B-48  é sintetisada no intestino. É a proteina estrutural dos quilomicra, não se encontrando nas LDL.

As apo-100 e B-48 provêm do mesmo gene mas o m-RNA intestinal é modificado pela formação de um codão stop  Não se conhece o enzima que opera esta transformação, mas tem uma especitidade de orgão muito elevada

Apoproteina C

Descreveram-se três polipeptidos: C-I, C-II e C-III

Apo C-I

60% encontra-se nas HDL e 40% nas VLDL, associada a outras proteínas.

É uma  cadeia simples de 57 aminoácidos sendo rica em aminoácidos básicos ( 9 moléculas de  lisina e 3 de arginina). Desconhece-se o seu local de síntese e há poucos dados sobre o seu papel fisiológico embora  in vitro iniba a lipoproteina lipase e active a LCAT.

Apo C-II 

É uma cadeia simples de 79 aminoácidos, estando o seu gene localizado no cromosoma 19, sendo sintetizada no figado.

É o cofactor da lipoproteina lipase sendo portanto um activador potente deste enzima.

Apo C-III

É a mais abundante das apoproteinas C. Tem 79 aminoácidos contendo uma molécula de galactose e outra de galactosamina. O seu conteúdo em ácido siálico define a existência de três variantes  

.Variantes da apo CIII

Variante       Moléculas de ac. siálico

. 

CIII:0                              0

CIII:1                              1

CIII:2                              2

O seu gene está colocado no cromosoma 11 na extremidade 3 do gene da A-I.

Inibe a interacção proteina-receptor impedindo por consequência o catabolismo das LDL mediado por receptores .Por outro lado inibe in vitro  a lipoproteina lipase com a consequente diminuição da depuração dos quilomicra.

Apoproteina D

Encontra-se isolada ou associada com outras apoproteinas nas HDL. A sua estrutura não é conhecida. Contem  l8% de glúcidos sendo a heterogeneidade desta acção que explica a existência de seis isoformas.

Apoproteina E

É uma glicoproteina com 299 aminoácidos estando o seu gene localizado no cromosoma 19 num  cluster com os genes da C-I e da C-II.

É reconhecida por receptores específicos. Existem receptores BE nas células periféricas e figado e receptores E no figado. Funcionam como um sinal existente em certas lipoproteinas permitindo o seu reconhecimento pelos receptores.

Existem quatro isoformas - E1, E2, E3 e E4. Os três isoformas mais frequentes são determinados por locus separados - e4,e 3 e e2) originando seis fenotipos.

Polimorfismo das apo E

 Há ainda variantes raras . A maior parte destas variantes está associada com a dislipémia familiar.

 Uma função totalmente diferente das apo e é a sua presença no sistema nervoso central. O cérebro é a seguir ao figado o orgão que contém mais mRNA da apo E.

A apo E  é necessaria para o crescimento e regeneração do sistema nervoso central e a sua síntese aumenta após uma lesão. A apo E também se encontra aumentada em algumas doenças crónico-degenerativas. Na doença de Alzheimer parece estar associada com o alelo e4.

Apoproteina F

É a apoproteína de natureza mais ácida. É uma proteina minor das HDL.

Apoproteina G

É uma proteína minor das HDL

Apoproteina H

É uma apoproteína minor sem função conhecida. Descreveu-se a sua ausência em cinco individuos sem  existir qualquer alteração do metabolismo lipidico.

Apoproteina I

Malmendier e col  isolaram das HDL uma outra apoproteína a que denominaram inicialmente de apoproteina S (S=sugar induced) por ser induzida pela ingestão de açucar. Posteriormente, para seguir a nomenclatura de Alaupovic estes autores propuseram a sua designação como apoproteina I.

Apoproteina J ou cluterina

É uma proteina de 4277 aminoácidos cindida após a tradução em duas subunidades ligadas por uma ponte S-S.

Existe nas HDL e pode associar-se ao colesterol e fosfolípidos para formar complexos imunocirculantes.

Funções das apoproteinas

Do que dissemos neste capitulo poderemos constituir que se pode atribuir às apoprotrinas as seguintes funções

·         Componentes das lipoproteínas

·         Transporte transcelular de lípidos

1.        Transporte do colesterol (apo B)

2.        Catabolismo mediado por receptores (apos B e E)

3.        Efluxo do colesterol (Apo A-I)

·         Cofactores de enzimas

·         Inibidores de enzimas

Funções das apoproteinas

Das apoproteinas  às lipoproteinas

Para uma proteína originar uma lipoproteina esta terá que ser sintetizada, sofrer modificações intra e extracelulares, incorporar os lípidos correspondentes e sofrer  remodelação e transferência no plasma.

Síntese

Nos mamíferos as proteinas são sintetizadas quasi exclusivamente no fígado e intestino, exceptuando a apoproteina E que também é sintetizada no cérebro. Alguns orgãos têm uma produção minor de apoproteinas .

Locais major de síntese das apoproteinas0

Apoproteinas    Locais de síntese

AI                     fígado, intestino

AII                    fígado

B100                 figado, intestino

B48                   intestino

CI                     fígado, suprarenais

CII e CIII         fígado

E                       fígado, cérebro,rins, suprarenais

Modificações intracelulares

Propeptidos

A maior parte das apoproteinas são sintetizadas com um peptido terminal de 16 a 25 aminoacidos que será cindido por uma peptidase da membrana (peptidase sinal)ou do retículo.

Fosforilação

A apoproteina B é segregada fosforilada. Em culturas a insulina diminui a fosforilação facilitando a sua degradação intracelular.

Glicosilação

No aparelho de Golgi algumas apoproteinas (B, CIII, D, E) podem ser glicosiladas, tendo as cadeias glucídicas  ácido siálico terminal.

Sialilação

As apo CIII têm variantes não sialiladas (CIII:0) e sialiladas (CIII:1 e CIII:2).

Modificações extracelulares

Preproapoproteinas

A apo apo A-I é sintetizada como uma preapoproteina. A peptidase sinal cinde-a em prepeptido e proapoproteina que  após ser segregada é cindida por uma protease em apoproteina e propeptido .

Dessialação

Todas proteínas sialiladas são desialiladas após a sua secreção

Outras modificações

Na diabetes pode ocorrer uma glicosilação não enzimática

Também foram descritas desamidação e transglutaminação de apoproteinas

Incorporação de lipidos

Apo B

A apo B associa-se à membrana do retículo, transferindo-se esta apo B ligada à membrana para o retículo onde se combina com os triglicéridos. Os fosfolípidos e colesterol são incorporados no aparelho de Golgi.

Outras apoproteinas

As apoproteinas A-I.E e CIII são segregadas numa forma pobre em lípidos. Para a incorporação intracelular todas as apoproteinas necessitam de apo B.

A incorporação pode ser reformulada  na circulação sistémica. A apo E pode ser incorporada em lipoproteinas após atingir a circulação sistémica.

Remodelagem e transferência

Após a sua secreção sofrem alterações do plasma. Esta remodelagem baseia-se nos princípios seguintes:

·      As apoproteinas segregadas originam lipoproteinas nativas que no plasma se transformarão em lipoproteinas maduras.

·      A maturação  das lipoproteinas faz-se no compartimento intravascular por um processo de remodelagem afectando essencialmente a redistribuição de apoproteinas

·      Na sua remodelagem ou na sua sintese de novo as lipoproteinas adquirem as apoproteinas necessárias para a sua função