OMIM bejegyzés – * 603743 – APOLIPOPROTEIN L-I; APOL1

TEXT

Az APOL1 gén kódolja az apolipoprotein L-I-t (apoL-I), egy humán specifikus szérum apolipoproteint, amely a nagy sűrűségű lipoprotein (HDL) részecskékhez kötődik (összefoglaló: Perez-Morga et al., 2005). Ez az apolipoprotein öli meg az afrikai trypanoszómát, a Trypanosoma brucei brucei-t, kivéve az emberhez adaptált alfajokat (T. b. rhodesiense, T. b. gambiense). Genovese és munkatársai (2010) megállapították, hogy az afrikai populáció-specifikus mutációkat hordozó APOL1 képes a T. b. rhodesiense lízisére; ezek a mutációk az afroamerikaiak fokális szegmentális glomeruloszklerózisra való fokozott fogékonyságával is összefüggésbe hozhatók (lásd FSGS4, 612551).

Duchateau és munkatársai (1997) egy új nagy sűrűségű lipoprotein peptidszekvenciái alapján klónozták az APOL-t kódoló cDNS-eket. A cDNS egy 383 aminosavból álló polipeptidet kódol, amely egy 12 aminosavból álló szekréciós jelző peptidet tartalmaz. Northern blot analízissel 1,3 kb APOL transzkriptumot mutattak ki a hasnyálmirigyben, de más emberi szövetekben nem. Affinitás-immunoszorpció kimutatta, hogy az APOL nem szabad a plazmában, hanem az APOA1-et tartalmazó lipoproteinekhez társul (107680). Az APOL-t a nagy sűrűségű lipoproteinfrakciókban találták.

Duchateau és munkatársai (2001) számos APOL1 klón szekvenálásával egy kisebb splice-változatot azonosítottak, amely a 2. exont tartalmazza. Ez a variáns olyan fehérjét jelez előre, amely egy 43-residue szignálpeptidet tartalmaz. A gyakoribb, 2. exont nélkülöző transzkriptum 27-residue szignálpeptiddel rendelkező fehérjét jelez. Az mRNS dot blot analízissel megállapították, hogy az APOL1 a szövetek széles skáláján expresszálódik, az egyetlen kivétel a magzati agy. A kvantitatív RT-PCR, amely mindkét splice-változat összegét tükrözi, a tüdőben mutatta ki a legmagasabb expressziót.

Genomikai szekvenciaelemzéssel Page és munkatársai (2001) azonosították az APOL1-et az APOL génklaszteren belül. Az előre jelzett 398 aminosavból álló fehérje számított molekulatömege 43,9 kD. Megállapították, hogy az APOL fehérjék jelentős azonosságot mutatnak a prediktált amfipatikus alfa-hélixeken belül. A szemikvantitatív RT-PCR az APOL1 ubiquitatív expresszióját mutatta ki, a legmagasabb szintekkel a tüdőben, a lépben, a prosztatában és a placentában, és gyenge expresszióval a magzati agyban és a hasnyálmirigyben. A humán placenta in situ hibridizációja expressziót mutatott ki mindhárom szöveti rétegben, beleértve a bazális lemezt, a ciatrofoblasztot és a korionlemezt.

Northern blot analízissel Monajemi és munkatársai (2002) egy 3 kb-os APOL1 transzkriptum legmagasabb expresszióját mutatták ki a placentában, a tüdőben és a májban, alacsony expresszióval a szívben és minimális expresszióval a hasnyálmirigyben. Humán érszövetek in situ hibridizációja az APOL1 expresszióját mutatta ki endotélsejtekben és valószínűleg makrofágokban.

Duchateau és munkatársai (2001) megállapították, hogy az APOL1 gén 7 exont tartalmaz és 14 kb kiterjedésű. Az APOL1, APOL2, APOL3 (607253) és APOL4 gének promóter régióiban legalább 1 SP1 (189906) hely, számos AP1 (165160) és AP4 (600743) hely, legalább 1 GC box, több cinkujj-kötő hely és legalább 1 szterol szabályozó elemet kötő fehérje (lásd 184756) hely található. Mindegyik legalább 2 konzervált iniciátor szekvenciát tartalmaz. A leggyakrabban használt promóter régiók TATA nélküliek, több transzkripcióindító helyszínnel.

Az intronikus szekvenciákon belüli homológiára utalva Monajemi és munkatársai (2002) arra a következtetésre jutottak, hogy az APOL1, APOL2, APOL3 és APOL4 génklaszter tandem génduplikáció eredménye, míg az APOL5 (607255) és APOL6 (607256) távolabbi rokonok.

Duchateau és munkatársai (2001) genomszekvencia-elemzéssel az APOL1-et a 22q12.1-q13.1 kromoszómára térképezték. Az APOL2-vel, APOL3-mal és APOL4-gyel egy 127 kb kiterjedésű klaszterben található. Az APOL1 a másik 3-mal ellentétes orientációjú. Page és munkatársai (2001) megállapították, hogy az APOL-klaszter 6 gént tartalmaz és 619 kb-on terül el.

Mimmack és munkatársai (2002) 3. ábrájukon ábrázolták az APOL géncsalád genomiális szerveződését a 22q12.3 kromoszómán. A 22q11 kromoszómán található COMT gén (116790) 15,2 Mb távolságra van az APOL6 géntől, amely az APOL géncsalád telomerikus végén található. Az APOL1 gén a klaszter telomerikus végén található.

Monajemi és munkatársai (2002) az APOL1 10-szeres upregulációját mutatták ki humán köldökvénás endotélsejtekben tumor nekrózis faktor-alfa (TNFA; 191160) stimulációt követően.

Mimmack és munkatársai (2002) a szkizofréniás (181500) és kontroll agyak prefrontális kéregben történő génexpressziójának microarray-elemzésében az APOL1, APOL2 (607252) és APOL4 (607254) gének jelentős upregulációját találták.

A kelet-afrikai emberi álomkórt a Trypanosoma brucei rhodesiense parazita okozza. A kórkép alapja ezeknek a parazitáknak a normál emberi szérummal szembeni lízissel szembeni rezisztenciája. A normál emberi szérummal szembeni rezisztenciát egy gén adja, amely a szérumrezisztencia-asszociált fehérje (SRA) nevű felszíni glikoprotein variánsának egy csonka formáját kódolja. Vanhamme és munkatársai (2003) kimutatták, hogy az SRA egy lizoszomális fehérje, és hogy az SRA N-terminális alfa-hélixe felelős a normál emberi szérummal szembeni rezisztenciáért. Ez a domén erősen kölcsönhatásba lép az APOL1 karboxi-terminális alfa-hélixével. A normál emberi szérum APOL1-nek SRA-val vagy APOL1 elleni antitestekkel való inkubálással történő kiürítése a tripanolitikus aktivitás teljes elvesztéséhez vezetett. A natív vagy rekombináns APOL1 hozzáadása az APOL1-mentesített normál emberi szérumhoz vagy magzati borjúszérumhoz a normál emberi szérumra érzékeny, de a normál emberi szérumra rezisztens trypanoszómák lízisét idézte elő. Konfokális mikroszkópia kimutatta, hogy az APOL1 az endocitikus úton keresztül a lizoszómába kerül. Vanhamme és munkatársai (2003) azt javasolták, hogy az APOL1 a normál humán szérum trypanoszóma-litikus faktor, és hogy az SRA a lizoszómában lévő APOL1-gyel való kölcsönhatás révén adja a lízissel szembeni rezisztenciát.

Perez-Morga és munkatársai (2005) kimutatták, hogy az apolipoprotein L-1 tartalmaz egy membránpórusképző domént, amely funkcionálisan hasonló a bakteriális colicinekéhez, és amelyet egy membránadresszáló domén szegélyez. Lipid kettősrétegű membránokban az apolipoprotein L-1 anioncsatornákat képzett. A Trypanosoma brucei esetében az apolipoprotein L-1 a lizoszómamembránra irányult, és ennek a membránnak a depolarizációját, folyamatos klorid beáramlását, majd a lizoszóma ozmotikus duzzadását váltotta ki, amíg a trypanoszóma lizálódott.

Genovese et al. (2010) kimutatták, hogy afroamerikaiaknál a fokális szegmentális glomeruloszklerózis (FSGS; 603278) és a magas vérnyomással összefüggő végstádiumú vesebetegség (ESRD) a 22. kromoszómán található APOL1 gén 2 független szekvencia-variánsával hozható összefüggésbe (FSGS esélyhányados = 10,5, 95% CI, 6,0-18,4; ESRD esélyhányados = 7,3, 95% CI, 5,6-9,5). A 2 APOL1-variáns gyakori az afrikai kromoszómákon, de hiányzik az európai kromoszómákon, és mindkettő olyan haplotípusokon belül található, amelyek pozitív szelekció jeleit hordozzák. Az APOL1 egy szérumfaktor, amely a trypanoszómákat lizálja. In vitro vizsgálatok kimutatták, hogy csak a vesebetegséggel kapcsolatos APOL1-változatok lizálják a Trypanosoma brucei rhodesiense-t. Genovese és munkatársai (2010) úgy vélték, hogy egy kritikus túlélési tényező evolúciója Afrikában hozzájárulhatott az afroamerikaiak magas vesebetegségi arányához. A legerősebb jelet egy G1-nek (613743.0001) nevezett 2-lókuszú allél esetében kapták, amely 2 származtatott, nem szinonim kódoló variánsból áll: rs73885319 (ser342 to gly) és rs60910145 (ile384 to met), mindkettő az APOL1 utolsó exonjában. Ez a 2 allél tökéletes kapcsolódási egyensúlyban van. A G1 allél (342G:384M) gyakorisága 52% volt 205 FSGS-esetben és 18% 180 kontrollban (p = 1,07 x 10(-23)). Amikor Genovese és munkatársai (2010) logisztikus regressziót végeztek a G1 ellenőrzésére, azonosítottak egy második erős jelet, egy 6 bp-os deléciót, rs71785313, amelyet G2-nek (613743.0002) neveztek el, közel a G1-hez, amely eltávolította az N388 és Y389 aminosavakat. Az rs73885319, az rs60910145 és az rs71785313 közelsége miatt a G1 és a G2 allélok kölcsönösen kizárják egymást; a köztük lévő rekombináció nagyon valószínűtlen. Genovese és munkatársai (2010) azt találták, hogy a G1 és a G2 erős LD-ben van a MYH9 (160775) variánsaival. Különösen a MYH9 E-1 haplotípus, amely korábbi vizsgálatokban a vesebetegség legjobb előrejelzője volt (lásd FSGS4, 612551), a G1 vagy G2 allélt tartalmazó haplotípusok többségében jelen van. Pontosabban, az E-1 a G1-et hordozó haplotípusok 89%-ában és a G2-t hordozó haplotípusok 76%-ában van jelen, ami megmagyarázza a MYH9 E-1 és a vesebetegség közötti összefüggést. A vesebetegség és a MYH9 haplotípus közötti összefüggés az APOL1 kockázati variánsok ellenőrzése után megszűnt. Az APOL1 nulla vagy 1 kockázati alléllal rendelkező résztvevők és a 2 kockázati alléllal rendelkező résztvevők összehasonlítása 10,5 (CI, 6,0-18,4) esélyhányadost adott az FSGS-re. Ez az elemzés alátámasztotta a teljesen recesszív öröklődési mintázatot.

Tzur és munkatársai (2010) szintén az APOL1 rs73885319 és rs60910145 SNP-ket azonosították a végstádiumú vesebetegség kockázati tényezőjeként az afroamerikai populációban. Mivel a 2 miszense variáns szinte tökéletes kapcsolódási egyensúlyban van, a szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy pusztán populációgenetikai alapon “miszense kockázati haplotípusnak” tekinthetők.

Parsa és munkatársai (2013) 2 tanulmányban vizsgálták az APOL1 gén variánsainak hatását a krónikus vesebetegség progressziójára. Az African American Study of Kidney Disease and Hypertension (AASK) vizsgálatban 693 fekete bőrű, magas vérnyomásnak tulajdonított krónikus vesebetegségben szenvedő beteget vizsgáltak az összetett végstádiumú vesebetegség vagy a szérum kreatininszint megduplázódásának elsődleges kimenetele szempontjából. Összesen 160 (23%) személy hordozta az APOL1 G1 (603743.0001) és/vagy G2 (603743.0002) kockázati variánsának 2 példányát. A magas kockázatú csoportba tartozó egyének 58%-ánál fordult elő az elsődleges kimenetel; az APOL1 alacsony kockázatú csoportjában (minden más genotípus) az elsődleges kimenetel 37%-ánál fordult elő (kockázati arány a magas kockázatú csoportban 1,88; p kevesebb mint 0,001). A Chronic Renal Insufficiency Cohort (CRIC) vizsgálatában Parsa és munkatársai (2013) 2955 fehér és fekete bőrű, krónikus vesebetegségben szenvedő beteget (akiknek 46%-a cukorbeteg volt) vizsgáltak a becsült glomeruláris filtrációs ráta (eGFR) meredekségének és a végstádiumú vesebetegség összetett kimenetelének, illetve az eGFR-nek a kiindulási értékhez képest 50%-os csökkenésének elsődleges kimenetelére vonatkozóan. A fekete betegeknél genotipizálták a G1 és G2 kockázati allélokat. A CRIC-vizsgálatban az APOL1 magas kockázatú csoportba tartozó fekete betegeknél (270 beteg az összesen 1411 fekete betegből) gyorsabban csökkent az eGFR és nagyobb volt az összetett veseelégtelenség kockázata, mint a fehér betegeknél, cukorbetegséggel mint szövődménnyel vagy anélkül (p kevesebb mint 0,001 minden összehasonlításnál).

A HPR (140210) egy hemoglobin (Hb)-kötő fehérje, amely az APOL1-gyel együtt a Trypanosoma lytic factor-1 (TLF1) nevű fehérjekomplexet alkotja, amely fontos szerepet játszik a Trypanosoma brucei elleni védelemben. Hardwick és munkatársai (2014) szál-FISH, a paralóg-arány teszt és array-CGH adatok segítségével megerősítették, hogy a HPR gén kópiaszám-változó, a HPR duplikációja polymorf gyakorisággal fordul elő Nyugat- és Közép-Afrikában, akár 15%-os allélfrekvenciával. A HPR duplikáció magas szintje átfedte azt a földrajzi régiót, ahol a krónikus emberi afrikai trypanosomiasis endémiás. Bár a HPR-duplikáció némileg alulterjedt a Kongói Demokratikus Köztársaságban a tripanoszómia által érintett gyermekeknél, akiknek a szülei nem érintettek, az alulterjedés statisztikailag szignifikánssá vált, amikor az APOL1 alléljaival együtt vizsgálták ezeket a gyermekeket.

Ko és munkatársai (2013) szekvenálták az APOL1 1,4 kB-os régióját, amely az utolsó exont foglalja magában, amely a pórusképző, membránadresszáló és SRA-interakciós doméneket kódolja, 10 földrajzi és etnikai szempontból különböző afrikai populációból származó 187 egyedben. 38 variánst azonosítottak, köztük 15 nem-szinonim SNP-t és egy 6 bp hosszúságú indelt, amely 2 aminosavat távolít el (azaz a G2 allélt). A 16 variánsból három a pórusképző doménben, 5 a membránadresszáló doménben, 6 pedig – beleértve a G1 és G2 variánsokat – az SRA-interakciós doménben fordult elő. A G2 allélfrekvenciája minden populációban hasonló volt (3-8%), míg a G1 allél csak a nyugat-afrikai yorubákban volt gyakori (39%). Ko és munkatársai (2013) a nyugat-afrikai yoruba kivételével minden populációban 8 erős kapcsolódási egyenlőtlenségben lévő polimorf helyet is azonosítottak, amelyet G3 haplotípusnak neveztek el. Úgy tűnt, hogy a G3 haplotípus erős szelekciós nyomás alatt áll a nyugat-afrikai fulani populációban, akik szarvasmarha-tenyésztést folytatnak, és a múltban valószínűleg súlyos T. b. gambiense fertőzésnek voltak kitéve. A kelet-afrikai Borana, Hadza és Iraqw populációkban, amelyek a T. b. rhodesiense fertőzésnek vannak kitéve, gyengébb szelekciót találtak a G3 haplotípusra.