LCAT Geni Nedir, Enzim Yapısı ve Aktivitesi
HDL’nin başrol oynadığı kolesterolün geri taşınımı, plazmada bulunan LCAT enziminin aktivitesi ile yakından ilişkilidir. LCAT plazma lipoproteinlerindeki serbest kolesterolün esterifikasyonundan sorumlu en önemli enzimdir (4). Büyük bir bölümü karaciğer tarafından sentezlenen bu enzim plazmadaki kolesteril ester miktarını kontrol eder, trigliseritten zengin lipoproteinlerin katabolizmasında rol oynar, ayrıca kolesterol geri taşınımında HDL ve LDL’ler üzerinde aktiftir (6,7,8). LCAT’nin tercih ettiği substrat, LCAT’ın aktivatörü olan Apolipoprotein A-1 (apo A-I)’i barındıran HDL’dir. Kolesteril esterlerinin HDL’de oluşumu ve birikimi, sadece kolesterolü HDL’nin yüzeyinden temizlemekle ve kolesterolün hücre membranlarından HDL’nin içine geçişini sağlamakla kalmaz, ayrıca HDL’de bazı yapısal değişikliklere de neden olur. Diskoidal HDL, kolesteril esterleri biriktikçe şişerek yuvarlak bir yapıya dönüşür. Bunu takip eden transferler CETP tarafından katalizlenir ve fazla kolesteril esterleri HDL’den LDL’ye ve VLDL’ye aktarılır. LCAT bir plazma enzimi olarak ilk defa Glomset tarafından 1962’de tanımlanmıştır (55). Daha sonraki çalışmalarda LCAT’nin 49 kDA’lık polipeptid ağırlıklı bir glikoprotein olduğu görülmüştür. Ağırlığı 60 kDA’ya kadar artabilen ve yapısında %20 karbohidrat içeren bir enzimdir. İkincil yapısı a-heliks ve b-pileli tabakalardan oluşmuştur. İkincil ve üçüncül yapı ve fonksiyon olarak a/b hidrolaz katlanmaları olan lipaz ailesi ile benzerlik göstermektedir Şekil 4.4’te LCAT proteininin ikincil ve üçüncül yapısı görülmektedir.
Proteinin aktif bölgesi diğer serin-tipi esterazlarla karşılaştırılarak tanımlanmıştır ve Gly-X-Ser*-X-Gly dizisi içerir (Ser* serin aktif bölgesini göstermektedir). LCAT enziminin hem Fosfolipaz A2 aktivitesi hem de açiltransferaz aktivitesi bulunur (1, 58,59). LCAT enziminin lineer yapısında 4 glikan zinciri bulunur. Bu zincirlerin kesin görevi bilinmese de enzimin plazma içindeki çözünürlüğünü arttırmada ve hücre zarına nonspesifik bağlanmaları önlediği düşünülmektedir. Ayrıca karbohidrat zincirleri LCAT’in kültüre hücrelerden verimli sentezi için gereklidir, bu zincirlerin tekli olarak bloke edilmesi enzimi katlanmalarını ve sekresyonunu etkilemez, sadece enzimatik aktiviteyi ve HDL ile etkileşimi etkiler (60).
LCAT’in en önemli fizyolojik reaksiyonu kolesterol ve fosfotidilkolin (PC)/lesitini kolesterol ve lizpfosfotidilkoline (lysoPC) çevirmesidir. Lipoproteinlerin yüzeyinde lesitin sn-2 yağ asidini kolesterolün serbest 3b–OH grubuna transaçilasyonunu katalizler. Böylece lizolesitin ve kolesterol esterleri oluşur
HDL’de kullanılacak kolesterol periferal dokulardan veya diğer lipoproteinlerden köken alsa da LCAT substrat olarak HDL’yi tercih eder. LCAT plazmada primer olarak HDL ile ilişkili gözükse de enzimin LDL’de de aktif olduğu gözlenmiştir. Esterifiye kolesterolün %73’ü HDL’de, %25’i LDL’de ve %1’inden azı da VLDL’de bulunmaktadır (61). Hem HDL partikül büyüklüğü (62,63) hem de elektriksel yükü (64) LCAT aktivitesini etkilemektedir. Bu çalışmalarda LCAT ile HDL3 ilişkisi araştırılmış, LCAT’nin en çok HDL3 üzerinde aktif olduğu gözlenmiştir. Değişik HDL partiküllerinde kolesterol içeriğini değiştirmek partikül net negatif yükü etkilemiş ve apo A-1’deki yük değişikliği LCAT’deki kolesterol esterifikasyon hızını etkilediği görülmüştür. Bu da apo A-1’deki yükün (charge) LCAT aktivasyonunda önemli rol oynadığını ve bu değişimlerin HDL partikülleri üzerindeki kolesterol miktarındaki değişimden kaynaklandığını görmek açısından önemlidir.
LCAT aktivitesi normal sınırları 25-55 nmol/ml/sa’tir. LCAT aktivite tayini genellikle Chen ve Albers’ın proteoliozom metoduna göre (35) radyoizotoplarla veya kolorimetrik tayin ile (65) yapılmaktadır. Günümüzde bu radyoizotop metodu ve kromatografi daha zor uygulanır olduğu için stabil lipozomları kullanan kolorimetrik metodlar yüksek güvenilirliğe ve duyarlılığa sahiptir
LCAT enziminin aktivitesinin, koroner arter hastaları (68), sigara içenler (69) ve vücut kütle indeksi ile ilişkisi (70) araştırılmış ve değişik HDL tipleri ile karşılaştırılarak HDL metabolizması ile ilişkisi sorgulanmıştır (71). Sigara içenlerde LCAT aktivitesi azalmış bulunmuş ancak vücut kütle indeksinde ırklar arası bir fark veya azalma görülmemiştir.
LCAT enziminin üzerinde yoğunlaşılmasının sebebi uzun zamandır devam eden Framingam Kalp Çalışması’nda (29,30) KAH’ın 44%’ünün erkeklerde HDL-K 40 mg/dl, 43%, kadınlarda HDL-K 50 mg/dl iken gözlenmesi ile varılan sonuç KAH’nın belirgin bir yüzdesinin normal LDL-K ve HDL-K kolesterol seviyeleri olan kişilerde oluşmasıdır. Bu da kolesterol çalışmalarında HDL’de bulunan enzimlerin ve aktivitelerinin araştırılmasının kolesterol metabolizmasında HDL-K’nın ne derece etkili olduğunu göstermesi ve kolesterol metabolizmasında HDL-K seviyelerinden daha güçlü belirteçlerin (marker) olabileceği açısından önemlidir.
LCAT geni kromozom16 (16q22) üzerinde tek kopya olarak bulunmakta, 6 ekzon ve 5 intron içermektedir. Kodlayan bölge 4.5 kb’lık genin 1.5 kb’lik kısmıdır (72). İnsan LCAT’ında bu 1550 bazlık kısım 24 rezidülük bir hidrofobik lider diziye sahip, 416 amino asitten oluşan bir protein kodlar.Olgun protein 4 tane N-bağlı fonksiyonel glikozillenme bölgesi içermektedir. LCAT mRNA’sı esas olarak karaciğerde, küçük miktarlarda da beyinde bulunur. Peptid kodlayan diziye ilaveten insan LCAT mRNA’sı 22 bazlık 5’- translasyona uğramamış bir dizi ve kısa, 23 bazlık 3’-translasyona uğramamış bir dizi ve 200 bazlık poli-A kuyruğu içerir (72,73). Sentez sırasında LCAT’ın 24 amino asitlik ön sinyal dizisi uzaklaştırılır ve enzim olarak plazmaya salgılanmadan önce karbohidrat dizileri eklenir. Karbohidrat grupları toplam olarak LCAT ağırlığının (60kDa) %25’ini oluşturur. Enzim plazmaya salgılanır ve aktivatör protein Apo-A1’i de içeren majör olarak bulunduğu dolaşan HDL partiküllerine bağlanır
LCAT’ın plazma konsantrasyonları (= 6 mg/dl) insanlarda yaş, cinsiyet, kadınlarda hormon kullanımı, alkol ve sigara tüketimi miktarı ile çok küçük değişiklikler gösterir (75). Deney hayvanlarında aterojenik diyet ve insanlarda kolesterol düşürücü ilaç kullanımının LCAT ekspresyonu üzerine görünür bir etkisi olmamaktadır (4). Bazı çalışmalarda HEPG2 hücrelerinde LCAT üretimi diyette C-18 doymuş yağ ilavesiyle artmış ve docosahexaenoic asitle azalmış bulunmuşsa da çoğunlukla gen düzeyinde LCAT regülasyonu in vivo olarak pek mümkün değildir (76). LCAT enziminin kantitatif tayini RIA veya ELISA kullanılarak yapılmaktadır
