脂肪组织甘油三酯酯酶研究进展

动物医学进展 。2007，28(7)：60—62 Progress in Veterinary M edicine 脂肪组织甘油．- 酶研究进展 杨 国宇，王艳玲 (gl南农业大学生命科学研究中心，河南郑州 450002) 摘 要：脂肪组织甘油三酯酯酶(ATGL)是新近发现的调节脂肪分解的关键酶，含有经典酯酶的 Gly-X— Ser-X—Gly模序和 ,~／13水解酶折叠子结构，其主要功能是催化甘油三酯水解的起 始步骤 ，其信号传导途径也 可能不同于激素敏感酯酶(HSL)。文章就 ATGL的近年研究进展进行了概述。 关键词 ：脂肪组织甘油三酯酯酶；脂肪动 员；进展 中图分类号：Q556．1 文献标识码 ：A 脂 肪 组织 甘 油 三 酯 (Adipose triglyceride， ATG)是机体能量储存的主要形式。甘油三酯的合 成与动员是能量平衡调节的主要环节。长期以来， 激素敏感酯酶(Hormone-sensitive lipase，HSL)被 认为是脂肪动员的惟一关键酶，脂解激素(如胰高血 糖素、肾上腺素等)通过作用于膜受体，导致细胞内 cAMP浓度增加，活化蛋 白激酶 A(PKA)，HSL磷 酸化被激活，在周脂蛋白(perilipin)的协同作用下， 催化甘油三酯分解，最终形成甘油和游离脂肪酸 (FFAs)。这条途径一直被认为是“经典”的信号级 联放大途径，并广泛出现在各种文献和教科书中。 但在 2004年同一年内，3个不同的实验室分别发表 的研究文献表明，HSL并非是这条途径的惟一酶， 而另外一种酶(分别被不同实验室称为 Adipose tri一 文章编 号：1OO7—5O38(2OO7)O7—0060—03 glyceride lipase[ 、Desnutri n[ 和 iPLA2~C。])被认为 可能是催化甘油三酯分解的主要限速酶。这些研究 报道使我们对脂肪组织分解过程有了更进一步的认 识 。 1 脂肪组织甘油三酯酯酶的发现过程 Zimmermann R及其他一些研究人员 ]在研 究 HSL基 因敲除小鼠的脂肪代谢时发现，缺乏 HSL的小鼠仍具有正常的体重，虽然体脂减少，但 脂肪组织仍能维持基础的脂肪水解能力和异丙肾上 腺素刺激的脂肪水解能力，同时甘油二酯在脂肪细 胞内积聚明显增加。这些现象提示，在 HSL缺乏的 情况下，至少有另外一种酯酶存在，而且这种酯酶主 要催化甘油三酯转化为甘油二酯，同时提示 HSL的 主要功能可能是水解甘油二酯而并非甘油三酯。 收稿 日期 ：2007—05—09 作者简介：扬国宇(1966一)，男，河南新野人，副教授。博士，主要从事动物生长发育调控研究。 Progress on M atrix Protein 2 of Influenza A virus W AN Chun—he。LIU M ing (Animal Influenza Laboratory of the Ministry of Agriculture，National Key Laboratory of Veterinary Biotechnology． Harbin Veterinary Research Institute of CAAS，Harbin，Heilongjiang，150001，China) Abstract：The matrix protein 2 of influenza A virus，being a integral non—glycosylated transmembrane pro— tein，is highly conserved in amino acids．M2 regulates the vesicular pH in the infected cell，preventing the low pH—induced conformational change of haemagglutinin molecule occurring during its maturation in the trans Golgi．The amino acids of M 2 have undergone remarkably little structural variation．The transmem- brane portion of M2(amino acids 25 to 43)has been identified as the target of the antiviral drug amanta— dine，even a single amino acid change in this domain can cause a virus resistant to the drug．The ectodoma— in of the M2一protein of influenza A (M2e)，its specific antibodies can be detected in sera。when used either for parenteral injection or for intranasal administration in combination with a potent mucosal adjuvant．can activate a variety of immune cells，like macrophages，B-cells，and T-cells，which promises to be an inter— esting candidate for a universal influenza A vaccine． Key words：Influenza A virus；M 2 protein；vaccine 维普资讯 http://www.cqvip.com 杨国宇等：脂肪组织甘油三酯酯酶研究进展 61 1．1 Adipose triglyceride lipase(ATGL) Zimmermann R等叫通过对已知酯酶 的蛋 白质 数据库和基因数据库分 析，并通过试验证 明了此酶 的存在，并将此酶命名为 Adipose triglyceride li— pase(ATGL)，在此暂译 为“脂肪组织甘油三酯酯 酶”。ATGL主要在 白色脂肪组织 (WAT)中表达 ， 酶蛋 白存在于脂肪组织脂滴 ，特异性催化 甘油 三酯 分解形成甘油二酯和游离脂肪酸(FFAs)，在 3T3一 L1中ATGL的过度表达可促进细胞的脂肪基础水 解和异丙肾上腺素刺 激的脂 肪水解能力 ，用抗血 清 抑制 ATGL则降低上述能力；HSL基因敲除小 鼠 试验表明，ATGL抗体可使 WAT近乎完全失去甘 油三酯水解能力。 1．2 Desnutrin Villena J A等[2 利用 EST技术，从白色脂肪组 织获得此蛋白 cDNA，并将此酶命名为 Desnutrin。 虽然在文献中未对 Desnutrin的酶学功能进行系统 研究 ，但重要 的研究 发现在 于，Northern blot分 析 表明，小鼠禁食 12 h后 ，WAT 中 Desnutrin mRNA 的表达量明显增加，然后逐渐降低到基础表达水平， 禁食 48 h后再进食，表达量明显降低，呈现禁食／进 食效应模式。在正常培养的 3T3-L1中虽然检测不 到 Desnutrin的表达，但在糖皮质激素地塞米松诱 导细胞分化 后可检测 到 Desnutrin的表达 ，并呈 现 剂量和时间依赖效应。COS-7转染细胞的甘油三酯 积聚降低。Desnutrin mRNA 在转基因肥胖小鼠 (ob／ob)的表达量明显低于正常小鼠。 1．3 iPLA2~ Jenkins C M等[3 在研究非钙依赖磷脂酶(cal— cium—independent phospholipases A2，iPLA2)时 ，曾 发现一亚家族 iPLA2(曾分别命名为 adiponutrin， TTS一2．2和 GS2)，在此文献 中，作者将 adiponu— trin、TTS-2．2和GS2分别命名为 iPLA2￡、iPLA2g 和 iPLA2~。通过对 3种酶在 Sf9细胞 中的表达，获 得重组酶并 对酶的催化活性进行 了研究，发现 iPLA2~对甘油三酯具有专一的水解活性 ，而对其他 底物几乎没有活性 。 目前 已知 Adipose triglyceride lipase、Desnu— trin、iPLA2~应是同一酶，或是不同亚型，只是命名 不 同而已。 2 肪脂组织甘油三酯酯酶的一些结构特征 小鼠ATGL基因大约 6．0 kb，含有 9个内含 子，2．0 kb的 mRNA翻译出蛋白含 486个氨基酸， 预测分子质量为 54 ku，人 ATGL氨基酸与鼠的同 源性为 87 ，含 506个氨基酸，预测分子质量为 56 ku左 右。在 N 端 区域 含 有一 个 “patatin”结构 域。含“patatin”结构域的蛋白是一大类基因家族， 广泛存在于真核生物和细菌中，由于大量存在于马 铃薯块茎中，“patatin”又常称为“马铃薯块茎蛋 白”。 含“patatin”结构域的蛋 白往往具有酰基水解功能。 依据 ATGL 的保 守 序 列 和 结 构 模 序 ，Zechner R 等[7]将 ATGL划分为 A(1 aa～250 aa)、B(251 aa ～ 3O9 aa)、C (310 aa～391 aa)和 D(392 aa～486 aa)4个功能 区域 ，A 区是 催化结构域 ，为 a／B水解 酶折叠子结构 ，Gly—X—Ser—X—Gly(GXSXG)为“pata— tin”模序 ，Ser47是 活性 位点 ，C区由于含 有大量的 疏水氨基酸残基，可能是与膜或脂结合的位点，B区 和 D区的功能 尚不清楚。 3 脂肪组织甘油三酯酯酶的主要功能 在哺乳动物细胞 中发现 ATGL后 ，研究者推测 在其他真核生物中脂肪代谢可能也存在类似的机 理 。在模式生物果蝇 (Drosophila)中发 现 bmm 基 因编码 的 Brummer酯酶与人 的 ATGL同源，bmm 基因过度表达可使果蝇脂肪储存明显减少，而缺乏 bmm基因可导致果 蝇肥胖[8]。酿酒 酵母 中的 Tgl4 和 Tgl3被认为与 ATGL同源[g]，在 Tgl4突变酵母 中表达小鼠ATGL基因可使甘油三酯的降解作用 得以恢复。因此 ，ATGL应该 是调节脂肪动员的一 类新的家族蛋 白。 关于 ATGL的信号传导机理 目前尚不清楚。 肾上腺素、胰岛素、TNFa是调节脂肪动员的主要信 号分子，3种信号分子对 ATGL的转录调节类似于 对 HSL的调节模式[1¨ ，但 ATGL的磷酸化可能 并不依赖于 PKA，是否采用其他磷酸化模式尚需研 究 。 脂肪动员过程需要脂肪滴结合蛋白参与共同完 成。CGI一58是新发现的一种脂肪滴结合蛋白，其基 因突变导致脂肪储存疾病 Chanarin—Dorfman综合 征(CDS，又称中性脂质贮积症)的发生[1引。Lass A 等[1。 研究表明，在 CDS病人体内发现 CGI一58的突 变无 法 活 化 ATGL，在 COS-7细胞 中 CGI一58和 ATGL的联合表达可降低脂质的积累，采用反义 RNA抑制 CGI一58在 3T3-L1中的表达可抑制脂肪 动员作用，在发生 CDS突变的细胞 中添加正常 CGI一58能恢复脂质的降解并逆转异常的甘油三酸 脂积累。ATGL基 因敲除小鼠的试验也表日月[¨]， CGI一58不能有效地刺激 ATGL缺乏 WAT的 TG 水解酶活性 。因此 ，可 以推测 CGI-58是 ATGL发 挥作用的协同因子。 脂肪滴 (Lipid droplets，LDs，adiposome)目前 被认为不仅是真核细胞中性脂肪的储存器，同时，它 有可能参 与 细胞 内的脂肪 合 成、代谢及 转运。 Smirnova E等[1 ]证实，在 Hela细胞和 COS一7细胞 中，过度表达 ATGL导致 LDs体积明显变小，RNA 干扰则使 Hela细胞 LDs体积明显变大，说明 AT— GL不仅在脂肪组织 LDs降解中发挥重要的作用， 维普资讯 http://www.cqvip.com 62 动物医学进展 2007年 第 28卷 第 7期(总第 166期) 同时在非脂肪细胞的脂肪代谢 中扮演着重要角色。 因此，研究者建议将“adipose triglyceride lipase”修 改为“adiposome triglyceride lipase”更 为合适 。 最近，Haemmerle G等[1 ]利用 剔除 ATGL基 因第一外显子的方法 ，建立了 ATGL基 因缺乏小鼠 模型，进一步证实了ATGL在脂肪分解的作用。 4 结语 ATGL的发现进一步完善了对脂肪分解过程 的认识。对 ATGL的深入研究无 疑对一些代谢性 疾病如肥胖病、糖尿病等的治疗提供了新的研究思 路。对动物学研究而言，ATGL可能是遗传改良又 一 重要的候选基因。 综合现有知识 ，脂肪分解过程可描述为以下路 线 ： TG FA FA FA 上 。G上 MG上 G ATGL HSL MGL HSL 参考文献 ： [1] Zimmermann R，Strauss J G，Haemmerle G，et a1．Fat mobili— zation in adipose tissue is promoted by adipose triglyceride li— pase[J]．Science，2004，306(5700)：1383—1386． [2] Villena J A，Roy S，Sarkadi-Nagy E，et a1．Desnutrin。an adi— pocyte gene encoding a novel patatin domain—containing pro— rein·is induced by fasting and glucocorticoids：ectopic expres- sion of desnutrin increases triglyceride hydrolysis[J]．J Biol 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University。Zhengzhou，Henan，450002。China) Abstract：Adipose triglyceride lipase(ATGL)is a newly discovered lipase involved in regulating lipid mobili— zation，contains a classical lipase signature motif Gly-X—Ser—X—Gly and a a／13hydrolase fold structure．AT— GL catalyzes the initial step in triglyceride hydrolysis and the signaling pathway regulating ATGL is con— sidered differently with HSL．In this paper，recent findings on adipose triglyceride lipase were reviewed ． Key words：Adipose triglyceride lipase；lipid mobilization；progress 维普资讯 http://www.cqvip.com