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【Gene of the Week】阿尔茨海默病致病基因之APOE

【Gene of the Week】阿尔茨海默病致病基因之APOE

 

基因是很多人类疾病的内在因素,对疾病相关基因的研究是生命医学研究领域的主流,如何快速了解研究疾病相关的基因以及这些基因的概况?一篇篇去读文献搜集筛选实在耗时耗力,赛业生物专栏《Gene of the Week》每周二为您介绍一个基因,让您每周快速了解一个基因,期待您的持续关注哦。今天我们要讲的主角是APOE基因。

 

基因基本信息

APOE基因敲除小鼠

备注:标有√的意为赛业红鼠库有该种保存状态的小鼠

图1. APOE的三种亚型,即APOE2,APOE3和APOE4。

图1. APOE的三种亚型,即APOE2,APOE3和APOE4。它们的区别在于APOE基因水平上两个位点的改变,反应到蛋白层面就是这两个位点(第112个氨基酸和第158个氨基酸)究竟是半胱氨酸还是精氨酸,如果一条染色体上编码得到的APOE两个位点都是Cys,这条染色体就是APOE2型,如果第112号位是Cys,而第158号位是Arg,那么这个载脂蛋白就是APOE3,两个都是Arg,那就是APOE4。

 

APOE基因研究概况

该基因编码载脂蛋白E,负责运输乳糜微粒。它其特定的肝脏和外周细胞受体结合,对富含甘油三酯的脂蛋白成分的正常分解代谢至关重要。该基因的突变会导致家族性脂蛋白血症,或III型高血脂蛋白血症(HLP III)。而动脉粥样硬化和阿尔茨海默症也与该基因的多态性密切相关。

图2. APOE多态性在人群中的分布

图2. APOE多态性在人群中的分布。APOE3/E3占比最高,几乎占人群总数的2/3,携带一个APOE4以上的占1/4,剩余的占10%。

 

图3. APOE多态性对AD发病率的影响

图3. APOE多态性对AD发病率的影响。APOE3纯合人群的AD发病率设为基准,含有APOE4人群的AD发病率均高于APOE3纯合人群的,两种杂合含E4/E2和E4/E3患病概率分别是APOE3纯合的2.6和3.6倍;而纯的E4/E4的AD发病率则猛增到15.5倍。E2则能降低AD的发病概率。

 

图4. 不同APOE的生理特征

图4. 不同APOE的生理特征。除了AD以外,APOE既与多发性硬化症,血管性痴呆,帕金森综合征等神经疾病相关,也与II型糖尿病,缺血性脑卒中,心血管疾病以及III型高脂蛋白血症相关。

 

APOE基因在人体组织的表达

图5. 人和小鼠APOE基因mRNA相对表达量

图5. 人和小鼠APOE基因mRNA相对表达量。肝脏是表达量最高的器官,肾脏、肾上腺、脑和脾脏也是高表达组织;但卵巢和胎盘的表达在人和小鼠的表达却是截然不同的(同物种内部比较,小鼠和人之间无可比性)。数据来源:NCBI。

 

推荐文献:

1. Yamazaki, Y., Zhao, N., Caulfield, T.R. et al. Apolipoprotein E and Alzheimer disease: pathobiology and targeting strategies. Nat Rev Neurol 15, 501–518 (2019). https://doi.org/10.1038/s41582-019-0228-7

2. Bos M M , Noordam R , Blauw G J , et al. The ApoE ε4 Isoform: Can the Risk of Diseases be Reduced by Environmental Factors?[J]. The Journals of Gerontology Series A Biological Sciences and Medical Sciences, 2018.

3. Kockx M, Traini M, Kritharides L. Cell-specific production, secretion, and function of apolipoprotein E. J Mol Med (Berl). 2018 May;96(5):361-371. doi: 10.1007/s00109-018-1632-y. Epub 2018 Mar 7. PMID: 29516132.

 

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