Funciones de las lipoproteínas

Las lipoproteínas desempeñan diferentes funciones fisiológicas:

• Los Quilomicrones son “destruidos” en los capilares de los tejidos periféricos: los quilomicrones son estructurados a partir de la mucosa intestinal y funcionan para mantener los triacilgliceroles y el colesterol exógenos suspensos en solución acuosa. Estas lipoproteínas son liberadas para la linfa intestinal (designada/conocida como quilo), siendo transportadas a través de los vasos linfáticos antes de ser drenadas para las “grandes” venas del cuerpo a través del ducto torácico. Aún así, los quilomicrones tienen la capacidad de adherir a los lugares de unión de la superficie interna (endotelio) de los capilares en el músculo-esquelético y del tejido adiposo. Pocos minutos después de que los triacilgliceroles entren en la corriente sanguínea, siendo estos uno de los componentes de los quilomicrones, son entonces hidrolizados a través de la acción de una enzima extracelular, la lipasa de lipoproteína (LPL) que es activada por la apoC-II. Así, como los triacilgliceroles, los quilomicrones son progresivamente hidrolizados siendo reducidos a quilomicrones denominados quilomicrones “remanentes”, enriquecidos en colesterol. Además, los quilomicrones “remanentes” pueden reinsertarse en la circulación sanguínea a través de la disociación a partir del endotelio capilar y son subsecuentemente absorbidos por el hígado. Por consiguiente, los quilomicrones pueden proporcionar los triacilgliceroles para los tejidos muscular y adiposo y el colesterol para el hígado.

• La degradación de las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) es muy semejante a la de los quilomicrones: Las VLDL son sintetizadas en el hígado como vehículos de transporte de lípidos, siendo también degradadas por una lipasa lipoproteica. Sin embargo, los “remanentes” de VLDL aparecen en la circulación sanguínea primero como lipoproteínas de densidad intermedia (IDL) y después como lipoproteínas de baja densidad (LDL). En la transformación de las VDLD para LDL, todas las proteínas (apoB-100) son eliminadas y gran parte del colesterol es esterificado por la enzima lectina-colesterol aciltransferasa (LCAT) asociada a las lipoproteínas de alta densidad (HDL). Esta enzima transfiere así un residuo de ácido graso a partir del átomo de C2 de la lectina para el colesterol dando origen a la formación concomitante de lisolecitina. La apoB-100 es una glucoproteína monomérica con 4536 residuos (es así una de las mayores proteínas monoméricas conocidas), poseyendo una hidrofobicidad que se aproxima de las proteínas integrales, conteniendo relativamente pocas hélices anfipáticas. Aún así, cada partícula de LDL contiene una molécula de apoB-100, que a través de inmunomicroscopía indica tener una forma ancha que cubre por lo menos la mitad de la superficie de la partícula. Sin embargo, los quilomicrones contienen la apoB-48 (posee 2152 residuos) que es idéntica, en el 48%, a la secuencia N-terminal de la apoB-100, en que ambas proteínas son codificadas por el mismo gen, siendo éste un mecanismo notable, puesto que este gen expresa proteínas con longitudes diferentes en el hígado y en los intestinos.

• Las células absorben el colesterol a través de la endocitosis de LDL: el colesterol es un componente esencial de las membranas celulares de origen animal y puede ser proporcionado externamente, sin embargo, si esta fuente fuera insuficiente éste sería también sintetizado de forma interna. Tras varios estudios, se consiguió demostrar que las células obtienen colesterol exógeno a través del mecanismo de endocitosis de LDL en complejos con receptores de LDL LDLR) a partir de la unión específica de una glucoproteína transmembranar que se encuentra en la superficie celular y la apoB-100. Por otro lado, las moléculas de LDL también se unen a los quilomicrones “remanentes” a través de sus componentes de apoE.

• El Dominio de unión del receptor de la ApoE contiene un cluster de 4 hélices: la ApoE es una proteína monomérica con 299 residuos, que consiste en dos dominios doblados de una forma independiente: un dominio N-terminal que se une fuertemente a la LDLR pero débilmente al lípido y un dominio C-terminal que se une a la superficie de la lipoproteína, sin embargo, sin afinidad para la LDLR. La proteólisis de la apoE produce dos fragmentos: el dominio N-terminal (1-191 residuos) y el dominio C-terminal (216-299 residuos) que es mayoritariamente constituido por hélices. Sin embargo, el LDLR se une a la apoB-100 y a la apoE con afinidades comparables, pero la apoB-100 (no la apoB-48) contiene un segmento extremamente semejante a la hélice de unión al receptor de la apoE. No obstante, en el caso de la VLDL, el dominio de unión al receptor en la apoB-100 no está disponible para promover la unión al receptor, sin embargo este dominio es expuesto en la transformación de VLDL para LDL.

• Las HDL transportan el colesterol de los tejidos para el hígado: La HDL tiene esencialmente una función opuesta a la LDL, pues ésta promueve la eliminación del colesterol de los tejidos y es obtenido en gran parte en el plasma sanguíneo a través de la degradación de otras lipoproteínas. En la circulación sanguínea la HDL capta el colesterol extrayéndolo a partir de la superficie celular de las membranas y convirtiéndolo en ésteres de colesterol bajo la acción de la LCAT (enzima activada por la apoA-I). Por lo tanto, la HDL funciona como una molécula con la capacidad de capturar colesterol. El hígado es el único órgano capaz de liberar cantidades significativas de colesterol a través de su conversión en ácidos biliares.

Otros asuntos relacionados:

• Estructura de las lipoproteínas;
• Disfunción de lipoproteínas en la aterosclerosis;
• Propiedad de los lípidos;
• Clasificación de los lípidos.

References:

• Vance, D.E. and Vance J.E. (Eds.), Biochemistry of Lipids, Lipoproteins, and Membranes (5th ed.), Elsevier (2008).

• Borhani, D.W., Rogers, D.P., Engler, J.A., and Brouillette, C.G., Crystal structure of truncated human apolipoprotein A-I suggests a lipid-bound conformation, Natl. Acad. Sci. 94, 12291–12296 (1997).