多功能极低密度脂蛋白受体
极低密度脂蛋白受体(VLDLR)是低密度脂蛋白受体超家族的成员，主要分布于脂酸代谢活跃的组织，参与甘油三酯的代谢。然而，近年来的研究表明，VLDLR参与多种细胞的活动，与细胞的增殖、迁移[1]以及细胞的分化等重要细胞功能活动密切相关，故被认为是细胞内重要的多功能受体[2]。人VLDLR基因首先由Yamamoto等在构建兔LDLR cDNA文库的研究中，在非严格条件下筛选时得到。VLDLR基因位于9号染色体，全长40 kb，含19个外显子，其内、外显子组成方式与LDLR基因基本相同，差别在于VLDLR比LDLR多一外显子，反映在受体结构上，VLDLR比LDLR多一个富含半胱氨酸的重复序列，而两种受体的功能与生理意义显著不同。LDLR与胆固醇代谢关系密切；VLDLR则除了传统的脂类摄取作用外，其信号转导功能尤为引人注目。另外，近年的研究也发现VLDLR与肿瘤细胞分化以及与神经退行性疾病可能具有重要联系，这显示了VLDLR不仅作为传统的脂蛋白质受体参与脂质的代谢，而且在机体各种生理、病理条件下发挥着多种不同的功能作用。
1 受体结构及其与结合功能的关系
VLDLR具有LDLR家族相似的结构模式，即由5个部分组成(如图1所示)，从N端开始依次是：①配体结合结构域(具有8个富含半胱氨酸的重复序列组成)；②表皮生长因子前体同源结构域；③O糖链结构域；④跨膜结构域；⑤胞内域。家族中，LRP、megalin/gp330分子较大；而LDLR、VLDLR和apoER2属于小受体，后3者结构最为相似，区别在于配体结构域，分别含7个、8个和7个重复序列，并有约50%~55%的同源性。功能上LDLR结合含apoB(载脂蛋白B)及apoE(载脂蛋白E)的脂蛋白(LDL、βVLDL)，与胆固醇代谢关系密切；VLDLR主要结合含apoE的脂蛋白(VLDL、βVLDL)，因而被认为主要参与甘油三酯的代谢。
图1 VLDLR结构模式(略)
VLDLR中各重复序列结构与功能的研究，已取得重要进展。Savonen等构建了分别含有重复序列1～3，重复序列6～8和重复序列1～5的三个VLDLR的缺失重组体，在转染体系中与VLDLR的配体之一的受体相关蛋白(receptor associate protein，RAP)结合观察，确定重复序列1～3是结合RAP的区域，同时表明重复序列6～8与配体结合无关[3]。Mikhailenko等发现受体结合RAP需要重复序列1～4的参与，而重复序列2则似乎与另一配体uPA：PAI1(组织型纤溶酶原激活物：纤溶酶原激活物的抑制物1)有关[4]。Rettenberger等基于天然存在的4种类型的VLDLR，观察到重复序列3缺失的VLDLR结合RAP的能力很弱，远低于全长型VLDLR的结合能力，而提出重复序列3是结合配体的关键区域[5]。我们在VLDLR的研究中逐一缺失了8个重复序列，用荧光标记的VLDL和βVLDL作配体，分别与各缺失受体做结合实验观察，发现重复序列1和2是结合配体的关键性部位，并结合蛋白质结构预测分析，提出重复序列1和2之间以及重复序列2与3之间的结构区域可能是受体与配体结合的关键部位[6，7]。
受体的结合能力对其功能作用有直接影响，而且天然存在某些重复序列缺失的受体表型，这一领域的研究是受体研究的重要方面。迄今已发现LDLR中重复序列6缺失的家族性高胆固醇血症患者；VLDLR中的重复序列3及O连接糖链缺失基因表型。目前认为这种序列的缺失是由于不同选择性剪切的结果。不同的剪切产物可以同时存在于同一组织细胞或不同的细胞。人的脑组织中已发现重复序列3(由外显子4编码)缺失的VLDLR，该缺失受体结合RAP的能力很低，但对另一配体：丝氨酸蛋白酶Serpin复合物却表现出正常的亲和力，这种现象提示两配体与受体的不同位点结合，但其生理意义并不明确。
受体与配体相互作用机制，目前认为是多位点接触模式。这种模式，在VLDLR中表现为结合位点可能分别位于多个重复序列中，而不同配体所需的结合位点并不一致。这样能较好地解释同一受体结合结构互不相关的多种配体；或受体家族中不同受体结合同一配体，但具有不同的亲和力；以及配体谱相互重叠的现象。
VLDLR变异型的存在增加了受体功能研究的复杂性。早期发现O连接糖链域缺失的VLDLR(被称为Ⅱ型受体)与βVLDL的亲和力降低，但内吞及降解过程并无改变。最近的研究进一步揭示，Ⅱ型受体结合VLDL的能力约为全长型受体(Ⅰ型受体)的50%。由于糖链的缺失，Ⅱ型受体易遭受细胞膜上蛋白酶水解，致使半衰期缩短。同时，VLDLR的O连接糖链缺失也可能与某些病理变化有关。
2 VLDLR的组织分布与表达调控
2.1 VLDLR及其亚型的分布
VLDLR的组织分布与LDLR和LRP显著不同，它几乎不在肝中表达，而主要存在于肝外组织。虽然在不同种属动物略有不同，但在哺乳动物，VLDLR主要分布于心肌、骨骼肌、脂肪组织和脑组织中；在睾丸和卵巢也有较高水平的表达；在胎盘、肺、肾和肾上腺有一定的表达；也检测到其在肺泡巨噬细胞和乳腺组织的表达。在不同细胞系中，肠细胞系INT407和胃癌细胞系AGS有较高的受体表达；在滋养层源细胞系JEG3和BeWo的表达很高，其表达量为CHO及肝癌细胞系HepG2和Huh7表达量的10～12倍[8]。病变组织中检测到明显表达的有：多种腺癌组织，如胃腺癌、结肠腺癌、乳腺癌、胆囊腺癌、肺腺癌、卵巢腺癌、腮腺多型腺癌(这些癌细胞中以Ⅱ型受体表达为主)，以及动脉粥样斑块组织中的巨噬细胞(macrophages, Mφ)和血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMC)。
VLDLR亚型的分布及其表达变化近来引起人们的关注。RTPCR检测各种兔组织VLDLR mRNA产物表明：Ⅰ型受体主要分布于心脏和肌肉组织；Ⅱ型受体则主要分布于非肌肉组织的肾脏、脾脏、肾上腺、肺、脑、睾丸、子宫及卵巢等组织[9]。在某些特殊生理及病理条件下VLDLR的亚型表达可发生改变：高脂饲养的新西兰家兔组织中，心肌、脾脏及肾脏仅Ⅰ型受体表达增加，Ⅱ型受体表达降低甚至消失；而VSMC中的Ⅰ型，Ⅱ型受体表达同步增加。我们检测发现，糖尿病病人的脾脏纤维化组织中Ⅰ型受体消失，而仅有Ⅱ型受体表达。最近，发现受体亚型的表达似与肿瘤细胞分化程度有关：高分化的胃癌细胞系MKN28中VLDLR的表达以Ⅰ型为主，而中低分化的SGC7901和MKN45则以Ⅱ型VLDLR的表达为主[10]，其中原因值得注意。上述这些研究观察充分显示VLDLR亚型的表达变化与细胞特定的生理与病理变化有密切关系，但受体亚型表达变化的原因与机制尚并未阐明。
2.2 VLDLR的表达调控
对VLDLR基因5′端序列分析显示：受体基因调控区缺乏TATA盒，也没有典型的CCAAT盒。但在转录位点上游89 bp处有ATTGG(反向CCAAT序列)同时也有SP1(序列特异的DNA结合蛋白1)结合位点，以及双份的SRE1(胆固醇调控元件1)，另外还有HSTF(热休克转录因子1)结合位点、OTF1(八聚体结合转录因子1)以及几个与糖皮质激素、雄性激素和雌激素受体结合的半位点等。这些元件在不同组织或不同生理条件下对受体表达起调控作用[11]。
SRE1是LDLR中的最主要调控元件，它同时存在于HMGCoA(3hydroxy3methylglutarylCoA, 3羟3甲基戊二酰辅酶A)合成酶、HMGCoA还原酶的启动子中。SRE1由10个核苷酸组成(5′ATCACCCCAC3′)，该元件在LDLR中参与胆固醇的反馈调节，这一反馈抑制机制使胆固醇不致于在胞内聚积。尽管这一机制对单个细胞的胆固醇调节非常有利，但从整体看，它却可能产生负面影响，使高胆固醇膳食时血中的胆固醇不易从循环系统中清除。VLDLR中尽管含双份的SRE1元件(5′CACC(C/G)(C/T)AC3′)，然而在用THP1细胞的实验中发现VLDLR mRNA不受胆固醇水平的影响。这一初步观察随后在具有较高VLDLR表达的滋养层细胞JEG3和BeWo中得到证实。
位点D和反向CCAAT盒在VLDLR的表达调控中起重要作用。位点D 位于VLDLR基因5′端856 bp~830 bp；反向CCAAT盒位于703 bp~707 bp。它们分别与CCAAT/增强结合蛋白β(C/EBPβ)和核因子Y(NFY)结合[12]，参与受体的调控。在BeWo细胞中发现这两个调控元件的缺失导致VLDLR转录活性下降60%。C/EBP具有亮氨酸拉链结构，可以结合DNA的特定识别位点，它的各种亚型及不同选择剪接的变体在不同组织及不同发育阶段有所不同，已经知道C/EBP在调节基因表达方面起重要作用，尤其是调节能量平衡及脂质代谢以及一些与细胞的分化有关的基因。在BeWo细胞中，C/EBP各亚型的绝对水平高于Huh7中的3~4倍，但两细胞中各亚型以相似的比例存在。从两细胞核提取物与位点D的结合来看，这些因子的相对水平与VLDLR在两细胞的表达量并不一致。同时也发现过量表达C/EBP单独作用并不能增加VLDLR表达。这些观察均提示存在另一未知因子介导C/EBP与位点D的结合。显示VLDLR启动子中的位点D不同于其他基因中存在的单独的C/EBP元件。
反向CCAAT盒是结合核因子NFY的位点。VLDLR的表达似乎与NFY的增强作用有关。NFY由3个不同的亚基(A，B，C)组成，在很多基因转录中起作用。近来发现其参与调节细胞分化和对胞外信号的反应。如在单核细胞分化成巨噬细胞过程中NFY活性迅速提高[13]，VLDLR也表达上调[14]；在BeWo和Huh7细胞中均有NFY的表达，然而其在BeWo细胞中的结合活性是在Huh7细胞中的5倍，这与VLDLR在二细胞中相应的表达量一致。
另外，NFY也在LPL(脂蛋白脂肪酶)基因转录中起主要作用[15]。LPL基因与VLDLR基因组织分布高度一致，而且至少在脂肪组织存在LPL与VLDLR的共调控，这可能与两个基因调控序列中具有共同调控元件有关。
组织中VLDLR的表达变化受不同膳食营养条件影响。禁食的Balb/c小鼠可以增加心肌VLDLR mRNA的表达而降低皮下脂肪组织的表达。禁食36 h，心肌VLDLR mRNA增加一倍，而脂肪组织则与此相反，其受体mRNA水平减少70%(48 h)。研究观察到VLDLR mRNA在心肌组织和在脂肪组织中的这种相反变化与这些组织中的LPL的变化一致，而且认为后者的变化似乎更快。LPL除了具有酶的功能以外，还可以直接与脂蛋白受体结合或参与介导脂蛋白与受体的结合[16]。既然LPL可以作为VLDLR的配体，因此可能VLDLR需要足够量LPL来介导TRL(富含甘油三酯的脂蛋白)的摄取，但是否是LPL诱导VLDLR的表达上调，目前尚不清楚。禁食条件下VLDLR和LPL表达的平行变化有利于心肌通过VLDLR摄取TRL及降低脂肪组织的摄取，调节TRL在不同组织的代谢。
在大鼠的实验中，长期饲喂高脂精糖膳(20个月)诱导产生高脂血症和肥胖，同时检测到VLDLR和LPL在肌肉和脂肪组织的同步变化，也表明了VLDLR和LPL在调控上的密切关系。
3 VLDLR的生理功能及信号作用
3.1 VLDLR参与体内脂质的代谢
VLDLR的结构与基因组成与LDLR极为相似，在脂代谢中的作用有一定互补性，但也存在差异。LDLR/表型患者胆固醇代谢严重障碍；VLDLR敲除小鼠，除体脂少、体重较轻外，其他无明显异常[17]。LDLR缺陷小鼠高胆固醇血症可以通过肝转移VLDLR基因纠正，并由于肝中并无VLDLR的表达，因此，可采用自体的VLDLR基因进行单基因缺陷性LDLR阴性患者基因治疗。最新的研究发现，VLDLR敲除鼠甘油三酯代谢异常，出现明显的高甘油三酯血症。敲除鼠血中甘油三酯浓度为对照组的2倍，并且在高能量膳食饲养条件下加重。同时检测到LPL活性降低[18]。肾病综合症和慢性肾衰合并蛋白尿病人(或动物)血中甘油三酯及VLDL浓度升高，同时伴有骨骼肌和脂肪组织的VLDLR和LPL浓度降低[19]，表明VLDLR在血中甘油三酯清除及利用中的重要作用。
动脉粥样硬化(AS)是一种重要的脂代谢异常相关疾病。VLDLR可能参与了AS病变过程。Mφ及SMC增殖、迁移并转变为泡沫细胞是AS的特征性病理变化。人及兔的正常动脉内皮细胞、SMC都有VLDLR表达。新西兰家兔饲喂高胆固醇饲料三周，动脉壁Mφ及SMC中的VLDLR即表达升高，14周时病变斑块局部的VLDLR升高达100倍[20]。我们在体外实验中观察到 VLDL、βVLDL均可诱导SMC和Mφ中VLDLR的表达上调。用VLDL和βVLDL温育Mφ导致大量的脂质摄取，并形成泡沫细胞[14，21]，同时检测到PKC依赖的ERK1/2磷酸化激活，及VLDL受体的表达上调[22，23]。PKC的激活可能与脂质的摄取有关[24]，而活化的PKC具有广泛的调控作用与细胞效应，如磷酸化/去磷酸化调节多种激酶，如ERK1/2，后者可直接进入核内作用于多种转录因子，调节基因的表达，影响细胞增殖与分化[25]。Mφ及SMC转变为泡沫细胞过程中出现的VLDLR表达变化的机制与其生物学意义，目前均无定论，但至少提示VLDLR表达与AS病变发展有关。因此，进一步研究VLDLR功能变化及其对细胞活动的影响，将有助于明确两者之间的关系。
3.2 调节细胞迁移
研究提示VLDLR具有调节细胞迁移的能力。VLDLR可以结合尿激酶型组织纤溶酶原激活物与其抑制物的复合物(uPAPAI1)，该复合物在细胞基质的溶解与粘附及细胞骨架的构建中起重要作用。uPAPAI1与其受体uPR结合，由于uPR无内吞信号，需借助其他受体内吞，如VLDLR，可能还有integrinα3等[26]。uPR的高表达对肿瘤细胞的侵袭起重要作用，而uPR对VLDLR的依赖关系表明了VLDLR可能在细胞迁移中起一定的作用。
Trommsdorff等[27]最近发现VLDLR和apoER2双敲除鼠神经系统发育异常，出现非常特殊的改变。VLDLR/ apoER2/小鼠大脑皮质，海马和小脑细胞层次缺陷[28，29]。小脑中浦肯雅细胞(Purkinje cell)迁移发生改变，形成错误的定位，而导致小脑发育障碍，缺失小鼠小脑比正常小5倍。大脑皮质CajaRetzius(CR)细胞定位也同样异常[30]。仔细分析发现这种双受体缺失表型与脑中另外两个基因reelin和dab1中的任一个缺失所产生的变化一致。
3.3 VLDLR的信号功能
reelin基因编码一个大分子糖蛋白Reln，它是胞外的信号分子，由脑内特定神经细胞分泌[31] 。在小脑由外层粒细胞以及浦肯雅细胞下面的deep nuclei产生，而非浦肯野细胞；在大脑，Reln由CR神经元分泌，而不由迁移细胞分泌。dab1基因编码一个胞内的酪氨酸磷酸化的蛋白Dab1，它存在于迁移的神经细胞中(包括浦肯雅细胞和皮质层神经元)，Dab1的磷酸化依赖Reln的刺激，其表达水平也受到Reln的调节 [32]。
Reln代表的是神经细胞发育过程中细胞的定位信号。迁移神经元在应答或响应Reln定位信号时需借助VLDL和apoER2。目前知道VLDL可以结合Reln，而且VLDLR胞内域FXNPXY内吞信号可以结合Dab1的PTB域(phosphotyrosine binding)，并通过Dab1的磷酸化介导了神经定位信号分子Reelin的跨膜信号转导[33]，其中涉及膜相关Src家族酪氨酸激酶，并通过酪氨酸磷酸化激活多种激酶，包括PI3K和Ras等[34，35]，其下游效应包括PKC向膜上聚集与激活、IP3受体依赖的胞浆Ca2+浓度升高以及通过Ras激活MEKERK1/2。并通过Dab1的磷酸化介导级联瀑布反应，细胞效应[36]。
作用上，VLDLR在小脑更重要，而apoER2的作用在皮质较突出，这与VLDLR在小脑有较高的表达，而apoER2在皮质有较高的表达相对应。研究同时发现：与VLDLR和apoER2结构相似的LDLR和LRP似乎并不能补偿VLDLR和apoER2缺失造成的缺陷。这一原因并不清楚。但下列观察似乎提供了部分线索：酵母双杂交实验中发现，Reln分子与VLDLR和apoER2有阳性反应，而与LDLR，LRP，magelin呈阴性反应，提示配体的结合特性可能是这种差异的部分原因。
综上所述，VLDLR结构与其结合功能，组织分布与表达调控以及最新发现的在脑内神经元定位信号转导过程中的作用和对肿瘤细胞迁移的可能影响等诸多方面的研究进展，为我们重新认识VLDLR在生理及病理条件下的功能意义提供了新的见解与知识。
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(华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系，湖北 武汉 430023；武汉工业学院生物与化学工程系), 百拇医药(屈伸，刘志国)
1 受体结构及其与结合功能的关系
VLDLR具有LDLR家族相似的结构模式，即由5个部分组成(如图1所示)，从N端开始依次是：①配体结合结构域(具有8个富含半胱氨酸的重复序列组成)；②表皮生长因子前体同源结构域；③O糖链结构域；④跨膜结构域；⑤胞内域。家族中，LRP、megalin/gp330分子较大；而LDLR、VLDLR和apoER2属于小受体，后3者结构最为相似，区别在于配体结构域，分别含7个、8个和7个重复序列，并有约50%~55%的同源性。功能上LDLR结合含apoB(载脂蛋白B)及apoE(载脂蛋白E)的脂蛋白(LDL、βVLDL)，与胆固醇代谢关系密切；VLDLR主要结合含apoE的脂蛋白(VLDL、βVLDL)，因而被认为主要参与甘油三酯的代谢。
图1 VLDLR结构模式(略)
VLDLR中各重复序列结构与功能的研究，已取得重要进展。Savonen等构建了分别含有重复序列1～3，重复序列6～8和重复序列1～5的三个VLDLR的缺失重组体，在转染体系中与VLDLR的配体之一的受体相关蛋白(receptor associate protein，RAP)结合观察，确定重复序列1～3是结合RAP的区域，同时表明重复序列6～8与配体结合无关[3]。Mikhailenko等发现受体结合RAP需要重复序列1～4的参与，而重复序列2则似乎与另一配体uPA：PAI1(组织型纤溶酶原激活物：纤溶酶原激活物的抑制物1)有关[4]。Rettenberger等基于天然存在的4种类型的VLDLR，观察到重复序列3缺失的VLDLR结合RAP的能力很弱，远低于全长型VLDLR的结合能力，而提出重复序列3是结合配体的关键区域[5]。我们在VLDLR的研究中逐一缺失了8个重复序列，用荧光标记的VLDL和βVLDL作配体，分别与各缺失受体做结合实验观察，发现重复序列1和2是结合配体的关键性部位，并结合蛋白质结构预测分析，提出重复序列1和2之间以及重复序列2与3之间的结构区域可能是受体与配体结合的关键部位[6，7]。
受体的结合能力对其功能作用有直接影响，而且天然存在某些重复序列缺失的受体表型，这一领域的研究是受体研究的重要方面。迄今已发现LDLR中重复序列6缺失的家族性高胆固醇血症患者；VLDLR中的重复序列3及O连接糖链缺失基因表型。目前认为这种序列的缺失是由于不同选择性剪切的结果。不同的剪切产物可以同时存在于同一组织细胞或不同的细胞。人的脑组织中已发现重复序列3(由外显子4编码)缺失的VLDLR，该缺失受体结合RAP的能力很低，但对另一配体：丝氨酸蛋白酶Serpin复合物却表现出正常的亲和力，这种现象提示两配体与受体的不同位点结合，但其生理意义并不明确。
受体与配体相互作用机制，目前认为是多位点接触模式。这种模式，在VLDLR中表现为结合位点可能分别位于多个重复序列中，而不同配体所需的结合位点并不一致。这样能较好地解释同一受体结合结构互不相关的多种配体；或受体家族中不同受体结合同一配体，但具有不同的亲和力；以及配体谱相互重叠的现象。
VLDLR变异型的存在增加了受体功能研究的复杂性。早期发现O连接糖链域缺失的VLDLR(被称为Ⅱ型受体)与βVLDL的亲和力降低，但内吞及降解过程并无改变。最近的研究进一步揭示，Ⅱ型受体结合VLDL的能力约为全长型受体(Ⅰ型受体)的50%。由于糖链的缺失，Ⅱ型受体易遭受细胞膜上蛋白酶水解，致使半衰期缩短。同时，VLDLR的O连接糖链缺失也可能与某些病理变化有关。
2 VLDLR的组织分布与表达调控
2.1 VLDLR及其亚型的分布
VLDLR的组织分布与LDLR和LRP显著不同，它几乎不在肝中表达，而主要存在于肝外组织。虽然在不同种属动物略有不同，但在哺乳动物，VLDLR主要分布于心肌、骨骼肌、脂肪组织和脑组织中；在睾丸和卵巢也有较高水平的表达；在胎盘、肺、肾和肾上腺有一定的表达；也检测到其在肺泡巨噬细胞和乳腺组织的表达。在不同细胞系中，肠细胞系INT407和胃癌细胞系AGS有较高的受体表达；在滋养层源细胞系JEG3和BeWo的表达很高，其表达量为CHO及肝癌细胞系HepG2和Huh7表达量的10～12倍[8]。病变组织中检测到明显表达的有：多种腺癌组织，如胃腺癌、结肠腺癌、乳腺癌、胆囊腺癌、肺腺癌、卵巢腺癌、腮腺多型腺癌(这些癌细胞中以Ⅱ型受体表达为主)，以及动脉粥样斑块组织中的巨噬细胞(macrophages, Mφ)和血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMC)。
VLDLR亚型的分布及其表达变化近来引起人们的关注。RTPCR检测各种兔组织VLDLR mRNA产物表明：Ⅰ型受体主要分布于心脏和肌肉组织；Ⅱ型受体则主要分布于非肌肉组织的肾脏、脾脏、肾上腺、肺、脑、睾丸、子宫及卵巢等组织[9]。在某些特殊生理及病理条件下VLDLR的亚型表达可发生改变：高脂饲养的新西兰家兔组织中，心肌、脾脏及肾脏仅Ⅰ型受体表达增加，Ⅱ型受体表达降低甚至消失；而VSMC中的Ⅰ型，Ⅱ型受体表达同步增加。我们检测发现，糖尿病病人的脾脏纤维化组织中Ⅰ型受体消失，而仅有Ⅱ型受体表达。最近，发现受体亚型的表达似与肿瘤细胞分化程度有关：高分化的胃癌细胞系MKN28中VLDLR的表达以Ⅰ型为主，而中低分化的SGC7901和MKN45则以Ⅱ型VLDLR的表达为主[10]，其中原因值得注意。上述这些研究观察充分显示VLDLR亚型的表达变化与细胞特定的生理与病理变化有密切关系，但受体亚型表达变化的原因与机制尚并未阐明。
2.2 VLDLR的表达调控
对VLDLR基因5′端序列分析显示：受体基因调控区缺乏TATA盒，也没有典型的CCAAT盒。但在转录位点上游89 bp处有ATTGG(反向CCAAT序列)同时也有SP1(序列特异的DNA结合蛋白1)结合位点，以及双份的SRE1(胆固醇调控元件1)，另外还有HSTF(热休克转录因子1)结合位点、OTF1(八聚体结合转录因子1)以及几个与糖皮质激素、雄性激素和雌激素受体结合的半位点等。这些元件在不同组织或不同生理条件下对受体表达起调控作用[11]。
SRE1是LDLR中的最主要调控元件，它同时存在于HMGCoA(3hydroxy3methylglutarylCoA, 3羟3甲基戊二酰辅酶A)合成酶、HMGCoA还原酶的启动子中。SRE1由10个核苷酸组成(5′ATCACCCCAC3′)，该元件在LDLR中参与胆固醇的反馈调节，这一反馈抑制机制使胆固醇不致于在胞内聚积。尽管这一机制对单个细胞的胆固醇调节非常有利，但从整体看，它却可能产生负面影响，使高胆固醇膳食时血中的胆固醇不易从循环系统中清除。VLDLR中尽管含双份的SRE1元件(5′CACC(C/G)(C/T)AC3′)，然而在用THP1细胞的实验中发现VLDLR mRNA不受胆固醇水平的影响。这一初步观察随后在具有较高VLDLR表达的滋养层细胞JEG3和BeWo中得到证实。
位点D和反向CCAAT盒在VLDLR的表达调控中起重要作用。位点D 位于VLDLR基因5′端856 bp~830 bp；反向CCAAT盒位于703 bp~707 bp。它们分别与CCAAT/增强结合蛋白β(C/EBPβ)和核因子Y(NFY)结合[12]，参与受体的调控。在BeWo细胞中发现这两个调控元件的缺失导致VLDLR转录活性下降60%。C/EBP具有亮氨酸拉链结构，可以结合DNA的特定识别位点，它的各种亚型及不同选择剪接的变体在不同组织及不同发育阶段有所不同，已经知道C/EBP在调节基因表达方面起重要作用，尤其是调节能量平衡及脂质代谢以及一些与细胞的分化有关的基因。在BeWo细胞中，C/EBP各亚型的绝对水平高于Huh7中的3~4倍，但两细胞中各亚型以相似的比例存在。从两细胞核提取物与位点D的结合来看，这些因子的相对水平与VLDLR在两细胞的表达量并不一致。同时也发现过量表达C/EBP单独作用并不能增加VLDLR表达。这些观察均提示存在另一未知因子介导C/EBP与位点D的结合。显示VLDLR启动子中的位点D不同于其他基因中存在的单独的C/EBP元件。
反向CCAAT盒是结合核因子NFY的位点。VLDLR的表达似乎与NFY的增强作用有关。NFY由3个不同的亚基(A，B，C)组成，在很多基因转录中起作用。近来发现其参与调节细胞分化和对胞外信号的反应。如在单核细胞分化成巨噬细胞过程中NFY活性迅速提高[13]，VLDLR也表达上调[14]；在BeWo和Huh7细胞中均有NFY的表达，然而其在BeWo细胞中的结合活性是在Huh7细胞中的5倍，这与VLDLR在二细胞中相应的表达量一致。
另外，NFY也在LPL(脂蛋白脂肪酶)基因转录中起主要作用[15]。LPL基因与VLDLR基因组织分布高度一致，而且至少在脂肪组织存在LPL与VLDLR的共调控，这可能与两个基因调控序列中具有共同调控元件有关。
组织中VLDLR的表达变化受不同膳食营养条件影响。禁食的Balb/c小鼠可以增加心肌VLDLR mRNA的表达而降低皮下脂肪组织的表达。禁食36 h，心肌VLDLR mRNA增加一倍，而脂肪组织则与此相反，其受体mRNA水平减少70%(48 h)。研究观察到VLDLR mRNA在心肌组织和在脂肪组织中的这种相反变化与这些组织中的LPL的变化一致，而且认为后者的变化似乎更快。LPL除了具有酶的功能以外，还可以直接与脂蛋白受体结合或参与介导脂蛋白与受体的结合[16]。既然LPL可以作为VLDLR的配体，因此可能VLDLR需要足够量LPL来介导TRL(富含甘油三酯的脂蛋白)的摄取，但是否是LPL诱导VLDLR的表达上调，目前尚不清楚。禁食条件下VLDLR和LPL表达的平行变化有利于心肌通过VLDLR摄取TRL及降低脂肪组织的摄取，调节TRL在不同组织的代谢。
在大鼠的实验中，长期饲喂高脂精糖膳(20个月)诱导产生高脂血症和肥胖，同时检测到VLDLR和LPL在肌肉和脂肪组织的同步变化，也表明了VLDLR和LPL在调控上的密切关系。
3 VLDLR的生理功能及信号作用
3.1 VLDLR参与体内脂质的代谢
VLDLR的结构与基因组成与LDLR极为相似，在脂代谢中的作用有一定互补性，但也存在差异。LDLR/表型患者胆固醇代谢严重障碍；VLDLR敲除小鼠，除体脂少、体重较轻外，其他无明显异常[17]。LDLR缺陷小鼠高胆固醇血症可以通过肝转移VLDLR基因纠正，并由于肝中并无VLDLR的表达，因此，可采用自体的VLDLR基因进行单基因缺陷性LDLR阴性患者基因治疗。最新的研究发现，VLDLR敲除鼠甘油三酯代谢异常，出现明显的高甘油三酯血症。敲除鼠血中甘油三酯浓度为对照组的2倍，并且在高能量膳食饲养条件下加重。同时检测到LPL活性降低[18]。肾病综合症和慢性肾衰合并蛋白尿病人(或动物)血中甘油三酯及VLDL浓度升高，同时伴有骨骼肌和脂肪组织的VLDLR和LPL浓度降低[19]，表明VLDLR在血中甘油三酯清除及利用中的重要作用。
动脉粥样硬化(AS)是一种重要的脂代谢异常相关疾病。VLDLR可能参与了AS病变过程。Mφ及SMC增殖、迁移并转变为泡沫细胞是AS的特征性病理变化。人及兔的正常动脉内皮细胞、SMC都有VLDLR表达。新西兰家兔饲喂高胆固醇饲料三周，动脉壁Mφ及SMC中的VLDLR即表达升高，14周时病变斑块局部的VLDLR升高达100倍[20]。我们在体外实验中观察到 VLDL、βVLDL均可诱导SMC和Mφ中VLDLR的表达上调。用VLDL和βVLDL温育Mφ导致大量的脂质摄取，并形成泡沫细胞[14，21]，同时检测到PKC依赖的ERK1/2磷酸化激活，及VLDL受体的表达上调[22，23]。PKC的激活可能与脂质的摄取有关[24]，而活化的PKC具有广泛的调控作用与细胞效应，如磷酸化/去磷酸化调节多种激酶，如ERK1/2，后者可直接进入核内作用于多种转录因子，调节基因的表达，影响细胞增殖与分化[25]。Mφ及SMC转变为泡沫细胞过程中出现的VLDLR表达变化的机制与其生物学意义，目前均无定论，但至少提示VLDLR表达与AS病变发展有关。因此，进一步研究VLDLR功能变化及其对细胞活动的影响，将有助于明确两者之间的关系。
3.2 调节细胞迁移
研究提示VLDLR具有调节细胞迁移的能力。VLDLR可以结合尿激酶型组织纤溶酶原激活物与其抑制物的复合物(uPAPAI1)，该复合物在细胞基质的溶解与粘附及细胞骨架的构建中起重要作用。uPAPAI1与其受体uPR结合，由于uPR无内吞信号，需借助其他受体内吞，如VLDLR，可能还有integrinα3等[26]。uPR的高表达对肿瘤细胞的侵袭起重要作用，而uPR对VLDLR的依赖关系表明了VLDLR可能在细胞迁移中起一定的作用。
Trommsdorff等[27]最近发现VLDLR和apoER2双敲除鼠神经系统发育异常，出现非常特殊的改变。VLDLR/ apoER2/小鼠大脑皮质，海马和小脑细胞层次缺陷[28，29]。小脑中浦肯雅细胞(Purkinje cell)迁移发生改变，形成错误的定位，而导致小脑发育障碍，缺失小鼠小脑比正常小5倍。大脑皮质CajaRetzius(CR)细胞定位也同样异常[30]。仔细分析发现这种双受体缺失表型与脑中另外两个基因reelin和dab1中的任一个缺失所产生的变化一致。
3.3 VLDLR的信号功能
reelin基因编码一个大分子糖蛋白Reln，它是胞外的信号分子，由脑内特定神经细胞分泌[31] 。在小脑由外层粒细胞以及浦肯雅细胞下面的deep nuclei产生，而非浦肯野细胞；在大脑，Reln由CR神经元分泌，而不由迁移细胞分泌。dab1基因编码一个胞内的酪氨酸磷酸化的蛋白Dab1，它存在于迁移的神经细胞中(包括浦肯雅细胞和皮质层神经元)，Dab1的磷酸化依赖Reln的刺激，其表达水平也受到Reln的调节 [32]。
Reln代表的是神经细胞发育过程中细胞的定位信号。迁移神经元在应答或响应Reln定位信号时需借助VLDL和apoER2。目前知道VLDL可以结合Reln，而且VLDLR胞内域FXNPXY内吞信号可以结合Dab1的PTB域(phosphotyrosine binding)，并通过Dab1的磷酸化介导了神经定位信号分子Reelin的跨膜信号转导[33]，其中涉及膜相关Src家族酪氨酸激酶，并通过酪氨酸磷酸化激活多种激酶，包括PI3K和Ras等[34，35]，其下游效应包括PKC向膜上聚集与激活、IP3受体依赖的胞浆Ca2+浓度升高以及通过Ras激活MEKERK1/2。并通过Dab1的磷酸化介导级联瀑布反应，细胞效应[36]。
作用上，VLDLR在小脑更重要，而apoER2的作用在皮质较突出，这与VLDLR在小脑有较高的表达，而apoER2在皮质有较高的表达相对应。研究同时发现：与VLDLR和apoER2结构相似的LDLR和LRP似乎并不能补偿VLDLR和apoER2缺失造成的缺陷。这一原因并不清楚。但下列观察似乎提供了部分线索：酵母双杂交实验中发现，Reln分子与VLDLR和apoER2有阳性反应，而与LDLR，LRP，magelin呈阴性反应，提示配体的结合特性可能是这种差异的部分原因。
综上所述，VLDLR结构与其结合功能，组织分布与表达调控以及最新发现的在脑内神经元定位信号转导过程中的作用和对肿瘤细胞迁移的可能影响等诸多方面的研究进展，为我们重新认识VLDLR在生理及病理条件下的功能意义提供了新的见解与知识。
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(华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系，湖北 武汉 430023；武汉工业学院生物与化学工程系), 百拇医药(屈伸，刘志国)