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为探究载脂蛋白 A1（APOA1）与基质金属蛋白酶 2（MMP2）的关系，研究人员开展相关研究。发现 proMMP2 与 APOA1 在血液中循环相关，APOA1 抑制 MMP2 自溶并增强其活性。这为研究动脉粥样硬化等疾病提供新思路。
在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，各个器官之间就像生活在不同城市的居民，通过血液这个 “交通网络” 相互传递信息，维持着身体的稳定状态。其中，载脂蛋白 A1（Apolipoprotein A1，APOA1）和基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases，MMPs）都是血液 “交通网络” 中的重要 “乘客”。
APOA1 主要在肝脏和肠道中合成，它最为人熟知的功能是作为高密度脂蛋白（High Density Lipoprotein，HDL）的主要蛋白质成分，参与逆向胆固醇转运，就像一位勤劳的 “搬运工”，把动脉粥样硬化斑块等部位多余的胆固醇运输到肝脏进行代谢，从而预防动脉粥样硬化和动脉血栓的形成。而 MMPs 家族则是一群特殊的 “分子剪刀”，以无活性的酶原（proMMPs）形式存在，激活后能够切割多种底物，参与细胞外基质重塑、炎症信号传导等重要生理过程。在疾病状态下，比如动脉粥样硬化、器官衰竭和肿瘤等，患病器官会大量合成和分泌 proMMPs 和 MMPs 。然而，由于血液中 proMMPs 和 MMPs 含量较低，它们在血液中的 “社交圈”，也就是与其他蛋白的相互作用情况，一直是个未解之谜。
为了揭开这个谜团，来自加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们认识 APOA1 和 MMPs 之间的关系打开了新的大门。
研究人员在研究过程中运用了多种技术方法。首先，通过快速蛋白质液相色谱（Fast Protein Liquid Chromatography，FPLC）结合尺寸排阻色谱柱（Size Exclusion Column，SEC）对人血清和血浆标本进行分离，分析其中各种蛋白和脂质的成分；利用 KBr 密度梯度超速离心技术进一步研究脂蛋白的组成，但该技术可能会破坏蛋白间的相互作用；借助人工智能软件 AlphaFold2 进行蛋白质相互作用的建模预测；还使用微尺度热泳（Microscale Thermophoresis，MST）、视觉干涉颜色测定（Visual Interference Color Assay，VICA）、热稳定性测定和化学交联等多种实验方法，从不同角度验证蛋白质之间的相互作用。此外，研究中使用的样本包括人类血浆和不同品系小鼠的血浆。
研究结果如下：
- MMP2 与 APOA1 在血液中相互作用：研究人员通过 FPLC - SEC 技术对人血清和血浆进行分离分析，发现 proMMP2 在含有 APOA1 的 FPLC - SEC 组分中出现，且在人和小鼠的血浆中均有此现象，而其他一些 MMPs 并不主要与 APOA1 共分离。通过 2D 梯度蓝色原生聚丙烯酰胺凝胶电泳（2D gradient Blue Native Polyacrylamide Gel Electrophoresis，2D BN - PAGE）也证实了小鼠 proMMP2 与 APOA1 共迁移。这表明 APOA1 可能特异性地与 proMMP2/MMP2 相互作用。
- APOA1 与 MMP2 相互作用的预测与验证：利用 AlphaFold2 软件预测，APOA1 能与活性 MMP2 形成异二聚体，且与 MMP2 的催化结构域和纤连蛋白样重复序列相互作用。通过构建截短的 APOA1 进行验证，发现 N 端部分序列缺失会影响其与 MMP2 的结合。MST 分析表明，活性 MMP2 与 APOA1 能直接相互作用，解离常数（Kd）为 58.3 nM，具有较高亲和力，且这种相互作用依赖于Ca2+离子和 MMP2 的构象。此外，VICA、热稳定性测定和化学交联实验也进一步证实了两者的直接相互作用。
- APOA1 对 MMP2 的影响：研究发现，APOA1 能抑制 MMP2 的自溶。通过 2D 非梯度 BN - PAGE 技术观察到，APOA1 浓度依赖性地抑制 MMP2 自溶，且抑制效果比经典的 MMP2 抑制剂 TIMP2 更显著。同时，APOA1 能增加 MMP2 的蛋白水解活性，HDL 和脱脂蛋白的 APOA1 都能浓度依赖性地提高 MMP2 的蛋白水解活性，且这种活性增强不能完全由抑制自溶来解释。进一步研究表明，APOA1 与 MMP2 的催化结构域相互作用，通过变构效应增加 MMP2 的蛋白水解活性。
- 血浆 APOA1 对 MMP2 活性的影响：研究人员通过设计生物测定法，发现人血浆 FPLC - SEC 分离的组分中，APOA1 含量高的组分能显著提高添加的活性 MMP2 的蛋白水解活性。对比野生型（Wild Type，WT）小鼠和 APOA1 基因敲除（APOA1 Knock Out，APOA1 KO）小鼠的血浆，只有 WT 小鼠血浆组分能增加 MMP2 活性，这表明 APOA1 在血浆中对 MMP2 活性的提升起关键作用。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，他们首次发现血液中的 proMMP2 与 APOA1 结合循环，APOA1 通过抑制 MMP2 自溶和变构增强其活性，这为 MMP2 生物利用度的提高提供了新的生化机制。这种相互作用在生理条件下很可能发生，因为血液中 APOA1 的浓度远高于 MMP2 。APOA1 作为 MMP2 的潜在 “转运和活性调节因子（Transporter and Regulator of the Activity Potential，TRAP）”，可能在血液中发挥重要作用。
从疾病角度来看，在动脉粥样硬化等疾病中，MMP2 水平升高，其与 APOA1 的相互作用可能会产生复杂的影响。一方面，APOA1 - MMP2 复合物可能会增强 MMP2 对底物的蛋白水解作用，加剧动脉粥样硬化斑块的破裂和血栓形成；另一方面，APOA1 也可能通过结合 MMP2，将其从合成和分泌部位转移走，从而降低 MMP2 的局部浓度，减少其对周围组织的破坏。这些问题为未来的研究指明了方向。
总的来说，这项研究揭示了 APOA1 和 MMP2 之间全新的相互作用关系，为理解动脉粥样硬化、血栓形成等疾病的发病机制提供了新的视角，也为开发相关疾病的诊断方法、治疗策略以及精准药物设计奠定了基础，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。
