【摘要】脂質(zhì)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡機(jī)制是復(fù)雜的，LXRα、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（SREBP）、Insig-Srebp-Scap途徑以及膽固醇自我調(diào)節(jié)反饋等多種機(jī)制均參與到脂質(zhì)的內(nèi)在平衡過(guò)程中。在高濃度膽固醇的環(huán)境下，通過(guò)膽固醇負(fù)反饋的調(diào)整HMG-CoA 還原酶和Insig-Srebp-Scap途徑來(lái)抑制膽固醇的生成，與此同時(shí)，高濃度膽固醇通過(guò)LXRα/RXR激活SREBP-1c上調(diào)多種參與脂肪酸合成的酶的轉(zhuǎn)錄，從而均衡的調(diào)整多種脂質(zhì)水平的上升。而在低濃度膽固醇的環(huán)境下，通過(guò)Insig-Srebp-Scap途徑增加HMG-CoA 還原酶的生成，并使膽固醇的量維持在機(jī)體需求的水平上。機(jī)體通過(guò)以上機(jī)制體現(xiàn)了維持脂質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡能力。

【關(guān)鍵詞】Insig-Srebp-Scap途徑；固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白；膽固醇自反饋調(diào)節(jié)；HMG-CoA還原酶

【中圖分類號(hào)】R969 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1004-4949（2013）11-12-03

LXRα在脂代謝中處于核心調(diào)控基因的位置，參與脂質(zhì)的外流與合成的調(diào)節(jié)，其中， LXRα通過(guò)INSIG-SCAP-SREBP途徑形成重要的維持細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)合成和調(diào)控機(jī)制，它與膽固醇負(fù)反饋的調(diào)整HMG-CoA 還原酶形成復(fù)雜的脂質(zhì)（膽固醇、甘油三酯）內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡體系。

1 LXRα概述

肝核受體（1iver X receptors，LXRs）在脂代謝中起到重要的調(diào)節(jié)作用。LXR家族包括2個(gè)亞型：LXRα和LXRβ， LXRα主要在與脂代謝有關(guān)的組織表達(dá)，如肝臟、小腸、腎臟、脾臟、脂肪組織、巨噬細(xì)胞等。LXRα主要通過(guò)與類視黃醇X受體 （retinoid X receptors，RXRs）形成異源二聚體調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄。LXR/RXR異源二聚體與轉(zhuǎn)錄共激活因子結(jié)合，然后與靶基因上特異的DNA元件（1iver X receptor responsive element，LXRE） 重復(fù)序列結(jié)合。 LXR/RXR與配體結(jié)合可以改變LXR/RXR異源二聚體的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致輔阻遏物（corepressor）的去除，同時(shí)促進(jìn)輔活化子（coactivator）與之相互作用，從而調(diào)節(jié)靶基因在轉(zhuǎn)錄水平上的表達(dá)[1]。

2 Insig-Srebp-Scap途徑概述

2.1Insig的概述： 哺乳動(dòng)物的Insigs（insulin-induced genes，Insigs，一種蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜固有蛋白）包括兩個(gè)異構(gòu)體，Insig-1和Insig-2。人的Insig-1由277個(gè)氨基酸殘基組成，Insig-2包含225個(gè)氨基酸殘基，缺少Insig-1氨基末端的50個(gè)氨基酸殘基，這種結(jié)構(gòu)的差別在不同種屬間是高度保守的。兩種分子都是通過(guò)6個(gè)跨膜螺旋結(jié)構(gòu)鑲嵌到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的。他們編碼的蛋白有59%的同源性。分別位于Insig-1和Insig-2第205和149位點(diǎn)的天冬氨酸殘基對(duì)于Insig同SCAP和β-羥基-β-甲基戊二酸單酰 CoA（HMG-CoA還原酶）的作用是必須的。Insig-1與Insig-2的功能是有一些區(qū)別的。Insig-1 和 Insig-2都可以使SCAP-SREBP復(fù)合體滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，也都可以激活固醇依賴的HMG-CoA還原酶降解。但是他們轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的機(jī)制是不同的，Insig-1的表達(dá)受核SREBPs的正調(diào)節(jié)，而Insig-2的表達(dá)受胰島素的負(fù)調(diào)節(jié)。Insig-2只有在固醇存在的條件下才能發(fā)揮作用，沒(méi)有固醇的環(huán)境中即使其表達(dá)水平再高也不能將SREBP/SCAP復(fù)合體滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。當(dāng)細(xì)胞在對(duì)固醇供需發(fā)生較大變化時(shí)，Insig-1和Insig-2共同作用，對(duì)SREBP合成和成熟進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。二者的另一個(gè)區(qū)別是Insig-1的轉(zhuǎn)變比Insig-2要快得多，Insig-1和Insig-2這種降解速率上的差別與其所含的氨基酸殘基不同有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，Insig-1的Ser-149促進(jìn)其降解，而Insig-2的Ser-106和Glu-214可增強(qiáng)泛素化Insig-2的穩(wěn)定性。

2.2SREBP概述： 固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（SREBPs）是1993年在培養(yǎng)的人Hela細(xì)胞核提取物中分離出來(lái)的，屬核轉(zhuǎn)錄因子家族。目前已經(jīng)有3種SREBP，即：SREBP-lα，SREBP-lc和SREBP-2[2]，它們調(diào)節(jié)血漿中脂蛋白的生成并將脂蛋白釋放入膽汁。其中SREBP-1α、SREBP-1c是由同一基因SREBP-1編碼，由不同的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)生成兩個(gè)不同的單體[3]。SREBP-1α過(guò)量表達(dá)主要是是促進(jìn)脂肪酸的大量合成，其次是膽固醇的合成；SREBP-1c 在甘油三酯和磷脂形成中起關(guān)鍵作用；而SREBP-2主要是促進(jìn)膽固醇的合成。在所有生長(zhǎng)活躍的培養(yǎng)細(xì)胞中以SREBP-1α和SREBP-2占優(yōu)勢(shì)，絕大多數(shù)動(dòng)物組織中則以SREBP-1c和SREBP-2為主。SREBP-1c由1150個(gè)氨基酸組成，具有3個(gè)結(jié)構(gòu)域：一是氨基末端的轉(zhuǎn)錄活化域；二是中間兩個(gè)跨膜的疏水結(jié)構(gòu)域；三是羧基末端的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域[1]。SREBP-1c氨基末端具有“堿性螺旋-環(huán)-螺旋-亮氨酸拉鏈”（basic-helix-loop-helix-1eucine zipper，BHLH-Zip）結(jié)構(gòu)，其末端有一小段酸性氨基酸是轉(zhuǎn)錄協(xié)同激活因子。BHLH-Zip可以介導(dǎo)氨基端結(jié)構(gòu)域進(jìn)入細(xì)胞核，并與DNA相結(jié)合。在SREBP-1c的BHLH-Zip結(jié)構(gòu)域內(nèi)，酪氨酸替代了精氨酸，使SREBP-1c可以識(shí)別固醇調(diào)節(jié)元件（SRE），SREBP-1c對(duì)SRE序列呈現(xiàn)高度親和性[4]。在嚙齒類動(dòng)物和人類，SREBP-1c主要在肝臟和脂肪細(xì)胞表達(dá)。SREBP-1c又稱脂肪細(xì)胞定向和分化因子l，在脂肪細(xì)胞的分化中發(fā)揮著重要作用[5]。通過(guò)轉(zhuǎn)基因小鼠和基因敲除小鼠的研究發(fā)現(xiàn)SREBP-1c與脂肪酸代謝密切相關(guān)[6]，Kakuma等發(fā)現(xiàn)在SREBP-1 KO小的ob/ob肥胖小鼠，其肝臟SREBP-1c的表達(dá)和脂肪含量較野生型的ob/ob肥胖小鼠均顯著減少[7]。有報(bào)道SREBP-1c高表達(dá)小鼠，肝體積增加33%，肝內(nèi)TG顯著增加[8]。

SREBP在調(diào)節(jié)膽固醇的合成過(guò)程中起到重要調(diào)節(jié)作用。SREBP作為轉(zhuǎn)錄因子能夠激活HMG-CoA還原酶的轉(zhuǎn)錄，而HMG-CoA還原酶是膽固醇的合成中的限速酶，它的濃度高低直接影響了膽固醇合成數(shù)量，因此對(duì)該酶的調(diào)節(jié)是膽固醇生物合成的關(guān)鍵。HMG-CoA 還原酶的半衰期較短，并且其濃度受到膽固醇的反饋調(diào)節(jié)。膽固醇濃度升高可使HMG-CoA 還原酶的濃度降低，這是因?yàn)橐环矫婺懝檀伎梢源龠M(jìn)HMG-CoA 還原酶的泛素化[9]，隨后使酶的降解速度加快[10]； 另一方面膽固醇還可以使HMG-CoA 還原酶的合成速度降低，兩種機(jī)制協(xié)同作用，最終使 HMG-CoA 還原酶的濃度降低，膽固醇的生物合成減少達(dá)到降低膽固醇的目的。相反，膽固醇等固醇類物質(zhì)濃度降低則通過(guò)使HMG-CoA 還原酶的濃度升高等膽固醇自反饋調(diào)節(jié)促進(jìn)膽固醇的產(chǎn)生，以有效維持膽固醇的濃度水平以滿足機(jī)體需求。

2.3 SCAP的概述： SCAP 是一個(gè)由1276個(gè)氨基酸殘基組成的膜蛋白，其氨基末端550個(gè)氨基酸形成相互間隔的疏水區(qū)和親水區(qū)，包含8個(gè)跨膜螺旋結(jié)構(gòu)，位于細(xì)胞質(zhì)側(cè)可溶性的羧基末端725個(gè)氨基酸包含5個(gè)拷貝的WD40重復(fù)序列介導(dǎo)蛋白之間的相互作用。WD重復(fù)序列是介導(dǎo)蛋白質(zhì)間相互作用的一種特征性結(jié)構(gòu)。SCAP合成后即WD40重復(fù)結(jié)構(gòu)與SREBP梭基末端調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域的相互作用形成復(fù)合體。第2到6個(gè)跨膜螺旋區(qū)域（即第280到448個(gè)氨基酸序列）形成了固醇感受區(qū)域（sterol-sensing domain，SSD），可以參與調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)水平。SSD與膽固醇結(jié)合而實(shí)現(xiàn)阻斷SREBP 的運(yùn)輸[11]，但該結(jié)構(gòu)域不與氧固醇結(jié)合；然而無(wú)論是膽固醇還是氧固醇，對(duì)SREBP運(yùn)輸?shù)淖钄喽家蕾嚵硪环N蛋白質(zhì)分子—胰島素誘導(dǎo)基因產(chǎn)物（Insigs）的介導(dǎo)[12]。在SCAP-SREBP 復(fù)合體SCAP 分子中，第六和第七跨膜結(jié)構(gòu)域之間存在一個(gè)位于細(xì)胞質(zhì)側(cè)的大環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)靠近第六跨膜區(qū)存在六氨基酸（MELADL）的分揀信號(hào)，該信號(hào)可被外被蛋白（COPⅡ蛋白）中特定蛋白質(zhì)所識(shí)別，而實(shí)現(xiàn)將 SCAP-SREBP 復(fù)合體包裝入囊泡，啟動(dòng)SREBP 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的運(yùn)輸，在高爾基體中經(jīng)過(guò)兩步剪切后釋放出活性氨基末端并進(jìn)入核中發(fā)揮作用。上述過(guò)程是由SCAP介導(dǎo)，SCAP可與新合成的SREBPs形成復(fù)合物，又可與COPⅡ蛋白結(jié)合。因此，SCAP 又被稱為 SREBP 的護(hù)送蛋白，是 SREBP 細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸所必需的元件。

2.4 Insig-Srebp-Scap途徑在維持細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)中的作用

膽固醇合成的負(fù)反饋調(diào)節(jié)是由Insig1介導(dǎo)的。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的膽固醇增加時(shí)，其結(jié)合到SCAP位于膜內(nèi)的固醇感受區(qū)域（SSD），并導(dǎo)致SCAP分子構(gòu)象的改變，隨后，Scap結(jié)合到Insigs上，阻止Scap-SREBP復(fù)合體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的離開(kāi)，然而，膽固醇或氧固醇誘導(dǎo)的 Insig 與SCAP 結(jié)合并沒(méi)有破壞 MELADL 模體本身，而是使該模體附近的構(gòu)象出現(xiàn)改變，這種改變破壞了 MELADL與 COP Ⅱ的結(jié)合。因此，核內(nèi)被加工過(guò)的SREBPs水平下降，膽固醇合成基因的表達(dá)下調(diào)，膽固醇合成減少。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇排空時(shí)，Scap與Insigs解離，解離后的Insig隨即發(fā)生泛素化被降解使其無(wú)法再次與 SCAP 結(jié)合，而解脫抑制的SREBP前體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)至含有絲氨酸蛋白酶S1蛋白（site 1 protease，S1P）和鋅蛋白酶S2蛋白（site 2 protease，S2P）的高爾基體內(nèi)。首先，SREBP前體由S1P將SREBP前體兩個(gè)疏水跨膜之間腔內(nèi)小環(huán)切斷，然后S2P水解NH2端的BHLH-Zip，使之從膜上游離出來(lái)成為核型SREBP（nuclear SREBP， nSREBP）。nSREBP轉(zhuǎn)移至核內(nèi)與之相應(yīng)靶基因啟動(dòng)子/增強(qiáng)子的SREs（基因序列為5’-TCACNCCAC-3’）或E盒（5’-CANNTG -3’）結(jié)合，激動(dòng)轉(zhuǎn)錄開(kāi)始，增加HMG-CoA 還原酶的產(chǎn)生，進(jìn)而膽固醇的合成增加。體外實(shí)驗(yàn)證明，HMG-CoA還原酶及其他膽固醇合成途徑中的分子的合成依賴于SREBPs。25-羥化膽固醇和膽固醇作用的不同，膽固醇可與SCAP直接作用并誘導(dǎo)其與Insigs結(jié)合，而25-羥化膽固醇通過(guò)感受它的蛋白間接誘導(dǎo)SCAP-Insig結(jié)合，并且，25-羥化膽固醇和膽固醇引起SCAP的構(gòu)象改變也不同。

3LXRα參與Insig-Srebp-Scap途徑對(duì)脂質(zhì)合成的調(diào)節(jié)機(jī)制

LXRα/RXR是SREBP-1c啟動(dòng)子的強(qiáng)激活因子[13]。LXRα與RXR形成LXRα/RXR異二聚體后，結(jié)合到SREBP-1c啟動(dòng)子上游的LXRE順式元件上，調(diào)控SREBP-1c的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控脂肪酸和膽固醇的生物合成[14]。SREBP-1c啟動(dòng)子中LXR結(jié)合位點(diǎn)即使在LXRα競(jìng)爭(zhēng)劑存在的情況下也能活化SREBP-1c轉(zhuǎn)錄[15]。LXRα對(duì)的SREBP-1c調(diào)控在2種動(dòng)物模型中得到了證實(shí)，缺乏LXRα表達(dá)的小鼠肝中SREBP-1c水平和其靶基因——生脂酶減少，缺乏SREBP-1c的小鼠也表現(xiàn)出相似的現(xiàn)象，進(jìn)一步證實(shí)LXRα主要通過(guò)誘導(dǎo)SREBP-1c來(lái)增加脂肪酸的合成[16]。

LXRα/RXR通過(guò)SREBP-1c途徑對(duì)脂質(zhì)合成的進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇濃度增加時(shí)，LXRα激活SREBP-1c，上調(diào)FAS的基因轉(zhuǎn)錄促進(jìn)脂肪酸合成[17]。由于高脂飲食使血中膽固醇含量增加，其代謝產(chǎn)物氧化固醇增多，而后者正是LXRα的內(nèi)源性激動(dòng)劑，LXRα被激活后與RXR形成異二聚體，此過(guò)程誘導(dǎo)了一個(gè)構(gòu)象的改變，使正常情況下與LXRα/RXR結(jié)合抑制轉(zhuǎn)錄的輔阻遏物解離，輔阻遏子與輔活化子蛋白交換從而修復(fù)RNA聚合酶Ⅱ的活性，并且激活靶基因的表達(dá)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄。隨著LXRα的轉(zhuǎn)錄增加，啟動(dòng)SREBP-1c轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子。SREBP-lc蛋白水平的增加，特別是其N末端含螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)片斷相應(yīng)的增加，激活了多種參與脂肪酸合成的酶的轉(zhuǎn)錄，包括乙酰CoA羧化酶（acetyl CoA carboxylase，ACC）、脂肪酸合酶（fatty acid synthase，F(xiàn)AS），和硬脂酰CoA去飽和酶（steroyl CoA desaturase，SCD-1）。

綜上所述，在高濃度膽固醇的環(huán)境下，通過(guò)膽固醇負(fù)反饋的調(diào)整HMG-CoA 還原酶和Insig-Srebp-Scap途徑來(lái)抑制膽固醇的生成，與此同時(shí)，高濃度膽固醇通過(guò)LXRα/RXR激活SREBP-1c上調(diào)多種參與脂肪酸合成的酶的轉(zhuǎn)錄，從而均衡的調(diào)整多種脂質(zhì)水平的上升。而在低濃度膽固醇的環(huán)境下，通過(guò)Insig-Srebp-Scap途徑增加HMG-CoA 還原酶的生成，使膽固醇的量維持在機(jī)體需求的水平上。以上所述的Insig-Srebp-Scap途徑機(jī)制體現(xiàn)出人體在維持脂質(zhì)（膽固醇、甘油三酯）內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡能力。

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