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二、载脂蛋白的基因结构及表型
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(一)基因多态性概念
各种生物都能通过生殖产生子代,子代和亲代之间,不论在形态构造或生理功能的特点上都很相似,这种现象称为遗传(heredity)。但是,亲代和子代之间,子代的各个体之间不会完全相同,总会有所差异,这种现象叫变异(variation)。遗传和变异是生命的特征。遗传和变异的现象是多样而复杂的,正因为如此,才导致生物界的多种多样性,生物体所具有的遗传性状称为表型或表现型(phernotype)。生物体所具有的特异基因成分称为基因型(genotype)。表型是基因型与环境因素相互作用的结果。遗传物质是相对稳定的,但是又是可变的,遗传物质的变化以及由其所引起表型的改变,称为突变(mutation)。遗传物质突变包括染色体畸变和基因突变。基因突变是染色体中某一点上发生化学改变,所以又称为点突变(pointmutation)。基因结构和遗传表型的研究是深入了解脂蛋白代谢缺陷症的分子生物学基础,逆向遗传学方法(reversegeneticapproach)则使其有可能在蛋白质水平系统地分析结构和功能的关系。现已采用一个特定的cDNA探针从基因文库中筛选所需要的基因进行cDNA克隆,测定其核苷酸序列,然后从核苷酸序列推断蛋白质氨基酸序列。目前,已分离出许多与动脉粥样硬化有关的脂蛋白的cDNA克隆,并将其蛋白质一级结构的氨基酸排列顺序和基因的核苷酸顺序测出。现已查明,ApoAⅠ、AⅣ、E、B、CⅡ和(a)都存在着异构体,也就是说存在着各种不同的表型或基因型,并可分别从蛋白质水平和核酸水平进行分型。现分别介绍几种主要载脂蛋白的基因结构。
(二)载脂蛋白基因结构特点
人血浆中载脂蛋白的结构及功能,经过近十年的深入研究,已了解得较为清楚。大部分载脂蛋白的基因和cDNA都已得到分离和确定,其核苷酸顺序也进行了测定。除ApoAⅣ,B、(a)外,它们的共同特点是含有三个内含子(intron)和四个外显子(exon),其内含子插入外显子的位置大致相同,基本上按照生理功能的不同,将其加以分隔。第一个内含子把5′-末端的非翻译区和翻译区分开;第二个内含子把信号肽编码(singnalpeptide)和功能蛋白编码区分开;第三个内含子则把原肽编码区和成熟肽编码区分开。这些基因的第一、二、三外显子的核苷酸数量也相差无几,第四个外显子核苷酸数量不同而导致各种载脂蛋白基因长度不同。从生物进化角度考虑,上述载脂蛋白基因结构相似性,提示可能来源于一个共同的祖先,即ApoCⅠ基因。ApoAⅣ与其他载脂蛋白基因结构不同,它只含有三个外显子。载脂蛋白基因结构的另一特点是几个基因相接很近,定位于同一染色体的一个位点上或附近,呈紧密连锁状态。如ApoAⅠ、CⅢ和AⅣ基因位于第11号染色体长臂2区,形成一个约15kb的基因簇。还有一个紧密连锁的基因簇是ApoE、CⅠ和CⅡ基因,同位于第19号染色体长臂3区,见图4-4。
ApoA-Ⅱ基因定位于第1号染色体长臂2区,ApoB基因定位于第2号染色体短臂2区,Apo(a)基因定位于第6号染色体长臂2区。
(三)载脂蛋白基因结构
1.ApoAⅠApoAⅠ基因长1863bp,含有三个内含子,第一个内含子位于5′端非翻译区;第二个内含子位于翻译区的AⅠ前肽区内;第三个内含子插入翻译成熟AⅠ第43氨基酸残基处。ApoAⅠ基因含有四个外显子,分布于ApoAⅠ基因的不同区域,ApoAⅠ基因与ApoCⅢ、AⅣ基因相连成簇,CⅢ基因居中,转录方向与AⅠ和AⅣ基因相反。位于AⅠ和CⅢ基因共同3′区的DNA序列,可能参与对AⅠ基因的转录调控。
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