脂肪酸转运蛋白家族FATPs综述

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三、FATPs家族成员介绍
FATP2的功能 (1)对肝细胞脂代谢作用
脂肪酸转运蛋白之一 过氧化物酶体VLACS:FATP2缺失小鼠肝过氧化物酶体 和微粒体的ACS活性下降,但FATP2不是唯一的VLACS[15] Slc27a2敲除小鼠的VLCFA降解减少,但胞内VLCFA水平 没有改变[32];FATP2缺失小鼠能够改善已形成的由日粮引起 的脂肪肝和提高胰岛素敏感性[15] 调控FATP2有可能成为新的NAFLD(非酒精性脂肪性肝 病)治疗途径
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三、FATPs家族成员介绍
(2)对肝细胞
最主要的脂肪酸转运蛋白之一
小鼠心肌细胞中过量表达会引起心肌病,如脂毒性心肌病
和心肌梗塞[27、28] 血脑屏障微脉管内皮细胞中的主要FATPs,可能成为潜在 的代谢性心肌病的治疗靶点[29]
பைடு நூலகம்
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三、FATPs家族成员介绍
2.FATP2
主要分布在肝、肾,胎盘滋养层细胞也有发现[30]
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三、FATPs家族成员介绍
(3)在肠细胞脂代谢中的作用
饲喂高脂肪日粮的Slc27a4敲除小鼠的生长、体重、肠甘
油三酯吸收、胆固醇吸收、肝VLDL分泌没有变化,但血清
胆固醇含量、肠上皮细胞甘油三酯和脂肪酸含量上升[43]。 而对照组饲喂降血脂药体重和脂肪酸吸收下降,可能是由于 肠中FATP4的表达减少引起[44] FATP4在胎儿早期的脂肪吸收和成年动物日粮脂肪吸收有 重要作用
11 图5 肝中FPTP2、FATP5的多重作用
三、FATPs家族成员介绍
FATP1 FATP2 FATP3
FATP4
FATP5 FATP6
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三、FATPs家族成员介绍
1.FATP1
主要分布在肌肉、心脏、白色脂肪组织(WAT)、褐色 脂肪组织(BAT),脑、肝、肺、肾、角质形成细胞中也有 分布[8、12、21] 最先发现的FATPs,在成纤维细胞3T3-L1中过表达能增加 LCFA吸收,在脂肪细胞成熟分化过程中表达量增加[8]
形态学和甘油三酯含量无变化
由于其他FATPs的大量存在,FATP2可能对于胎盘、胎儿 发育是非必需的
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三、FATPs家族成员介绍
3.FATP3
在鼠的肺、肾上腺、卵巢和胎儿脑含量较高,但新生和成
年的脑中含量较少[21],在鼠和人的表皮角质形成细胞也有
分布[35] 但对FATP3是否是脂肪酸转运载体和其亚细胞定位存争议: 是否脂肪酸载体:如FATP3只能很微弱的促进LCFA吸 收[36];在FATP3缺失的细胞中ACS活性下降,但LCFA吸 收没有变化[35] ; 亚细胞定位:有研究在细胞质膜中没检测到FATP3 [35] 由于没有建立起Slc27a3的动物模型,FATP3的精确功 能没有得到证实
三、FATPs家族成员介绍
在Slc27a4敲除小鼠中 角质形成细胞过量表达FATP4能挽 救这种致命的皮肤病,使得这种小鼠能存活下来并繁殖[41]
(2)FATP4的调控[42]
Slc27a4敲除小鼠中内皮生长因子(EGF)上调,EGFR被 激活,下游信号分子STAT3表达增加 用EGFR抑制剂处理Slc27a4敲除小鼠能减少皮肤厚度和表 皮屏障紊乱 表明对于表皮角质形成细胞,FATP4是必需的,通过负调 控EGFR和STAT3信号通路起作用
基因、激素、环境因素等对FATP1的调控
胰岛素的体外调控 增加白色脂肪组织的FATP1转录水平[22]但不改变蛋白 水平,诱导其从细胞内部向细胞质膜的迁移[23],从而增 加LCFA吸收
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三、FATPs家族成员介绍
基因、激素、环境因素等对FATP1的调控
TNF-的调控
下调FATP1表达和LCFA吸收
3.已被证实的脂肪酸转运蛋白
脂肪酸移位酶(fatty acid translocase, FAT)[5] 脂肪酸 结合蛋白 (plasma membrane fatty acid binding protein, FABP)[6] 脂肪酸转运蛋白(fatty acid transport protein, FATP)[7]
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三、FATPs家族成员介绍
FATP3的功能 (1)FATP3的调控[37]
在内皮细胞中可被血管内皮生长因子B(VEGF-B)上调 表达,在VEGF-B或者VEGFR1酪氨酸激酶缺失的小鼠心细 胞中Slc27a3表达显著下降 被VEGFR1和NRP1的抗体所抑制 表明FATP3由VEGF-B通过VEGFR1和NRP1信号途径调控
★ FATPs的多重亚细胞定位表明了它们在脂肪酸吸收 和活化中的双重作用
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二、FATPs家族概述
5.FATPs的作用
对FATPs的作用仍存在争议: (1)LCFA的直接转运蛋白 在鼠脂肪细胞中过量表达FATP1增加LCFA吸收[8],但 此作用需要FATP1形成同型二聚体[13] FATP2、FATP5增加肝细胞LCFA吸收[14、15] 其他FATPs的增加LCFA吸收是否需要形成二聚体未知 (2)活化LCFA的酶活性(类似ACS酶活性) FATP1缺失突变或FATP1中于ACS活性高度保守的序列 突变使ACS酶活性和LCFA吸收下降[16、17] (3)同时具有独立的转运载体和ACS酶活性 或与ACSL-1形成复合体[18] 10 或具有内在的ACS酶活性[19]
二、FATPs家族概述
图5说明[20]: FATP2/5(红色圈)位于微绒毛(Mv) 腔(D)中,调控LCFA的吸收和活化 (黄色箭头),细胞质(Cy)脂肪酸合 成TG并储存在脂肪小滴(L)中,然后 在线粒体(M)中进行氧化,或者在内 质网(ER)中进行脂蛋白(LP)合成和 分泌(橙色箭头)。对于支链或超长链 脂肪酸,会通过过氧化物酶体(Per)进 行,同时可能涉及到FATP2。 FATP2/5也涉及胆酸的合成(蓝色箭 头),从ER开始,Cy通过M、Per,最后 分泌到胆小管(BC)。胆汁的肝肠循环 需要FATP5的BACS活性重新活化。 FATP2在胆囊、胆管细胞中都有表达。
具有多重亚细胞定位,如过氧化物酶体、内质网、微粒体
等[15、30] 同时具有FATP和ACS活性有关,在肝细胞过量表达FATP2 能增加ACS活性,通过吸收活化的脂肪酸和形成胞内脂肪酸 浓度梯度促进脂肪酸的吸收[15、30] 人体中有两种亚型[31]: FATP2a:调节脂肪酸吸收,ACS活性(尤其对VLCFA) FATP2b:调节脂肪酸吸收
★虽然在部分组织或细胞中,LCFA可以通过膜受体传递
信号,但通常情况下它们需要穿过细胞质膜才能发挥生
理功能[2]
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一、脂肪酸与脂肪酸转运体系
2.脂肪酸转运方式:
简单扩散(基于细胞膜和脂肪酸都是亲脂性)[3] 蛋白介导的竞争性的脂肪酸转运体系(由于长链脂肪酸的 摄取过程呈现出迅速、饱和、底物特异性以及受激素调节等 特点)[4]
2.FATPs拓扑异构结构[9]
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图2 FATPs拓扑异构酶结构
二、FATPs家族概述
2.FATPs拓扑异构结构[9]
N端在细胞膜外,C端在细胞质内
所有家族有一段311个氨基酸的高度保守序列
C端有一个AMP结合区,可能与LCFA结合和吸收有关[10] FATP4还有一个内质网(ER)定位信号区域,负责FATP4 转移至内质网[10]
基因敲除对LCFA吸收的作用 降低胰岛素诱导的LCFA吸收 冷、3-AR(肾上腺素能受体) 冷、去甲肾上腺素能增加BAT中FATP1的表达[25] PPARs、TR4 FATP1启动子中含有PPAR和TR4调控区,能被PPAR和 TR4正调控,从而调节LCFA吸收和脂肪沉积[25、26]
肠的主要脂肪酸转运载体 与其他FATPs一样有类似的促进脂肪酸吸收的作用[29]
FATP4功能 (1)在皮肤中的作用[40]
在外皮发育中有重要作用
在幼仔角质形成细胞大量表达,但成年后只存在于皮脂腺 由于FATP4突变而成的无皱小鼠,皮肤和毛发发育受损,
呼吸困难,行动受阻而容易死亡[40]
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图3 FPTP1蛋白结构
二、FATPs家族概述
3.FATPs物种和组织分布
许多动物甚至无脊椎生物(如酿酒酵母、黑腹果蝇、秀丽
隐杆线虫)有分布
植物中还没有 FATPs 或同源基因的报道 哺乳动物中, 该家族成员之间的进化差异很明显且有组 织特异性 FATP1 :脂肪组织、心脏等 FATP2 :肝脏、肾脏皮质层等 FATP3:多种组织,肺中的表达量较高 FATP4 :主要在小肠(肠中唯一发现的FATPs)、脑
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三、FATPs家族成员介绍
FATP1的功能 (1)对脂肪组织
Slc27a1敲除小鼠肌肉和脂肪组织对于胰岛素诱导的LCFA 吸收不敏感,但血清中游离脂肪酸浓度上升,表明能重新分 配日粮中的脂肪,使其从肌肉和脂肪组织流向肝脏分解,避 免日粮引起的肥胖和胰岛素抵抗[20] 胰岛素通过FATP1调控LCFA吸收 调控非寒颤产热,增加冷刺激时的LCFA吸收和代谢,维 持体温[20]
Slc27a4上调[46]
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三、FATPs家族成员介绍
Slc27a4的外显子3突变(p.C168X)会引起与Slc27a4敲除 小鼠类似表型的鱼鳞病早产综合征(IPS)[47],病人的角质
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图1 脂肪酸转运示意图
二、FATPs家族概述
1.亦被称为SLC27家族( solute carrier family 27)
1个家族成员是从鼠脂肪细胞的cDNA 文库中克隆得到的,
通过在脂肪细胞中的基因过表达发现其可以促进细胞对长链
脂肪酸的吸收, 被命名为脂肪酸转运蛋白1(FATP1)[8] 目前有6个成员(FATP 1-6 / SLC27A 1-6) 分子量63-80 kDa
但调节肠脂肪酸吸收的机制存在争议
如条件删除脂肪细胞的Slc27a4的小鼠在高脂肪日粮下的
LCFA吸收没有变化,但呈现体重增加、皮下脂肪增多[45] ; 24
三、FATPs家族成员介绍
在Slc27a4敲除小鼠的角质形成细胞中过表达FATP4没有改变肠 LCFA的吸收和分泌速率[43]。
(4)与ACS关系
脂肪酸转运蛋白家族 FATPs综述
主要内容
脂肪酸与脂肪酸转运体系 FATPs家族概述
FATPs家族成员介绍
FATP1-6
总结
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一、脂肪酸与脂肪酸转运体系
细胞代谢重要能量来源 合成细胞质膜
1.脂肪酸(尤其长链脂肪酸,LCFA)生理作用与转运[1]:
多种信号分子(如前列腺素)前体
直接或间接调节如离子通道的激活、酶的功能、脂质代谢和 细胞分化的基因表达等细胞活动
过表达FATP4增加细胞的ACS活性,尤其对于VLCFA[39] 对于缺乏FATP4的小时,特异性过表达角质形成细胞中的 FATP4需要完整的ASC区域[41] 表明FATP4具有活化VLCFA和ACS的功能
(5)基因突变与疾病
人的FATP4的Gly209Ser的突变与胰岛素抵抗的症状有关, 并表现出低的体质指数(BMI),获得性肥胖者中的
(2)在心和肌肉细胞脂代谢中的作用[38]
在心和肌肉中LCFA通过FATP3进入细胞 但在肺中,循环系统中的LCFA可以通过带微孔的内皮直
接进入实质细胞
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三、FATPs家族成员介绍
4.FATP4
主要在肠上皮细胞顶端膜表达,在脑、肾、肝、心和胎盘
滋养层细胞和内皮细胞也有低水平表达[29、39]
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三、FATPs家族成员介绍
FATP2的功能 (2)对胆酸循环的作用[33]
在过氧化物酶体中过量表达能促进胆酸前体THCA形成 THCA-CoA,呈现THCA-CoA活性 但不能直接活化胆酸,表明可能涉及胆酸的重新利用
(3)对胎儿发育的作用[34]
在胎盘内有表达,但Slc27a2敲除小鼠胎盘和胎儿的重量、
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二、FATPs家族概述
FATPs家族组织分布
FATP5 :主要在肝脏
FATP6 :主要在心脏
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图4 FPTPs 组织分布
二、FATPs家族概述
4.FATPs亚细胞定位
在细胞质膜和胞内都有分布
FATP1 :主要存在于浆膜上,小部分存在于细胞质内
的囊 泡上[4] FATP2 、5:内质网[11] FATP4 :肠绒毛细胞的胞膜 但是FATPs的定位不是静止的 FATP1在胰岛素调控可以从细胞质迁移至细胞质膜[12]
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