20世纪70年代美国加州大学的Ocker等在研究大鼠的小肠脂肪酸吸收的调节时,在肠粘膜发现了脂肪酸结合蛋白(FABP)。它是一族同源性的小分子细胞内蛋白质,广泛存在于动物肠、心、脑、脂肪、骨骼肌等多种细胞内,占细胞内可溶性蛋白总量的3%~8%。主要参与细胞内脂肪酸的运输,可将脂肪酸从细胞膜上运送到甘油三酯和磷脂合成的位点。至今为止,已发现至少存在9种类型的FABP,并以分离或鉴定的第一种组织命名。分别为心型(H)、脂肪细胞型(A)、肝型(L)、肠型(I)、脑型(B)、回肠型(I1)、上皮细胞型(E)、髓磷脂型(My)、睾丸型,其中一些类型只存在于一种组织,如I、 A、My、B、睾丸型;H型则存在于许多组织器官中,如心脏、骨胳肌、平滑肌、主动脉、肾脏、脑等;一些组织器官如肾、胃、卵巢含多种类型FABP,在肠上皮的细胞内就含有不同类型的FABP(I、L)。 1 脂肪酸结合蛋白生化结构特点、类型、分布 1.1 结构特点 FABPs一般含有126-137个氨基酸,分子量在 14-16 kDa之间,表现出 38%-70%的氨基酸序列的相似性,该族基因大都含有4个外显子和3个内含子,只是不同类型FABPs基因的内含子大小有差别(1.2-8.4kb)。通过各种生物物理技术研究表明,FABP家族在三级结构上具有共同的特点:在核苷酸链的N端附近有两条短的α-螺旋,紧接着是10条反平行的β-链,然后它们组装成两个几乎正交的β-折叠。 1.2 类型与分布 通过不同的方法(如凝胶过滤、离子交换、亲和色谱以及电泳技术等)研究,人们发现:除细胞外液以及特定的细胞类型(如红细胞和Kupfer细胞),哺乳动物的所有组织中都存在该种蛋白。此外,FABPs 还存在于鸟类、鱼类以及昆虫的与脂肪代谢相关的组织中。细胞的脂类结合蛋白中,该蛋白家族的浓度显著高于其它一些蛋白(如非特异性的脂类转运蛋白、磷脂转运蛋白、酰基CoA结合蛋白等)。FABPs类型表现出组织和细胞的特异性,其命名也是根据分离出的第一种组织来确定的。在某些组织里,一种FABP类型局限于特定的细胞,如肝细胞里的肝FABP,而某些组织里许多FABP类型存在于不同的或相似的细胞类型里。4种FABP在胃里表达,但是存在细胞类型和发展阶段的差异;肝脏和心脏的FABP是在肾脏的不同位置;在空肠和回肠的肠细胞里都可以发现肝和肠FABP;心脏FABP是最普遍的一种类型,除了心脏和骨骼肌,还有许多组织含有这种蛋白;肠型、脂肪细胞型、髓磷脂型和表皮的FABP类型局限于一种组织或器官中。 2 脂肪酸结合蛋白生物学功能 2.1 结合长链脂肪酸 在FABPs分子中心有高亲和力的结合位点,与长链FA以非共价键结合。它还能结合长链脂酰CoA、胆固醇、胆固醇酯及花生四烯酸。FABPs这种结合特性可以缓解不饱和脂肪酸对细胞的损伤作用。 2.2 参与脂肪酸的摄取和转运,调节脂类代谢 脂肪酸通过各种细胞质膜的转运一般认为是简单扩散和脂类分离的被动过程。这种转运随之就结合到细胞质FABPs上,然后运输到细胞器里,或者沿着细胞内膜继续移动。FABPs能够加强脂肪酸的转运扩散,促进细胞膜吸附脂肪酸。它不仅能结合囊泡和脂质体中的脂肪酸,还能结合线粒体膜和脂单层中的脂肪酸。FABPs通过对FA的摄取、运载、酯化和β氧化等环节,调节FA的氧化供能及磷脂、甘油三酯的代谢。 2.3 调节细胞内脂肪酸的浓度,调控多种细胞内的生化反应过程 在多酶系统中进行的有关FABPs在脂肪酸及其CoA浓度调控中作用的研究结果表明:FABPs可能影响脂类代谢的酶,还阻断或逆转脂肪酸及其酰基-CoA对其它酶及细胞膜的作用。大量的FABPs使细胞拥有一个细胞内的脂肪酸池,能够在一个较大的浓度范围内将游离脂肪酸的浓度维持在较低的水平。此外,FABPs在长链脂肪酸的摄入以及维持机体代谢内环境平衡中的重要作用已经通过基因破坏实验得到证明。 2.4 参与细胞内脂肪酸隔室化分布 Ockner用3H-油酸灌胃,同时静脉注射14C-油酸,结果发现3H-油酸的成分掺入到胞浆中的甘油三酯、脂肪酸衍生物,进而被氧化组成磷脂分子。提示小肠上皮细胞的FABP参与了脂肪酸隔室化分布。此外,FABPs的功能还表现在调节细胞增殖和生长,调节基因转录、信号转导,增加疏水配基在脑浆中溶解,促进跨膜转运等方面。
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