劉理想，高 一，呂 陽(yáng)，胡忠昌，肖 成，張國(guó)梁,3*

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院，吉林公主嶺 136100；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130000；3.吉林坤成牧業(yè)科技發(fā)展有限公司；吉林公主嶺 136100）

?；o酶A 硫酯酶2（Acyl-CoA thioesterase-2，Acot2），也稱為MTE-I、PTE2 和ARTISt/p43[1]，在哺乳動(dòng)物腎臟、心臟、肝臟、腦、棕色脂肪組織、骨骼肌肉和類固醇組織內(nèi)高度表達(dá)[2-4]。Acot2 能夠水解?；o酶A（CoA），生成相應(yīng)的游離酸和CoA，具有維持細(xì)胞水平的游離脂肪酸和?；鵆oA（游離脂肪酸的活化形式）的潛力，其在脂質(zhì)代謝方面有著重要作用。脂質(zhì)代謝是體內(nèi)重要且復(fù)雜的生化反應(yīng)，代謝平衡能夠保證正常生理機(jī)能的運(yùn)作，對(duì)生命活動(dòng)具有重要意義。因此，探究Acot2 對(duì)脂質(zhì)代謝的影響，不僅有助于人類了解脂質(zhì)代謝疾病，而且能為改善畜禽肉品質(zhì)性狀提供理論依據(jù)，提高畜牧養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)Acot2基因的定位、結(jié)構(gòu)特征、生理功能及其調(diào)控進(jìn)行綜述，以期對(duì)Acot2基因的進(jìn)一步探究提供參考。

1 ?；o酶A 硫酯酶基因家族概述

?；o酶A 硫酯酶（Acyl-CoA thioesterases，Acots）也稱為?；o酶A 水解酶、酰基輔酶A 硫酯水解酶和棕櫚酰輔酶A 水解酶，是一組水解?；鵆oA 的酶，生成相應(yīng)的游離酸和CoA[1]。水解底物包括各種脂肪?；シ肿樱珲；鵆oA（飽和，不飽和，長(zhǎng)鏈，短鏈，支鏈）、膽酸CoA、前列腺素CoA 等。反應(yīng)如下：

酰基CoA +水→游離脂肪酸+CoA

Acots 將CoA 活化的分子水解成游離酸和CoA，而長(zhǎng)鏈?；o酶A 合成酶將脂肪酸連接到CoA，產(chǎn)生CoA 酯[5-7]。反應(yīng)如下：

①脂肪酸+ATP→脂肪?；?AMP +焦磷酸鹽

②脂肪酰基-AMP+CoA→CoA 酯+AMP

Hunt 等[1]于2005 年對(duì)Acots基因家族的命名法進(jìn)行了綜述，其修訂的命名法已被廣泛接受，根據(jù)人類、小鼠和大鼠基因命名指南，人類符號(hào)完全大寫（例如ACOT1、ACOT2等），而小鼠和大鼠符號(hào)除第1 個(gè)字母外都是小寫（例如Acot1、Acot2等）。Acots家族共有13 個(gè)成員[8]，在人類基因組上ACOT3、ACOT5、ACOT10不存在，ACOT5等效功能由ACOT4執(zhí)行，ACOT4 蛋白與小鼠Acot3 具有82%的氨基酸序列同源性，在脾、腦、睪丸和腸中表達(dá)較高[9]；在大鼠基因組上Acot10不存在。

根據(jù)酶的分子量將Acots分為I 型和II 型，ACOT（Acot）1～6 屬于I 型，ACOT（Acot）7～13 屬于II 型[10]。兩類Acots的序列相似性較低，然而每個(gè)類別中的Acots家族成員之間存在高度的序列保守性，ACOT2與ACOT1具有93%的氨基酸序列同一性，功能特征相似度較高。小鼠基因組包含6 個(gè)I 型Acot基因，它們位于小鼠染色體12 D3 上；在人類基因組中，4 個(gè)I 型ACOT位于染色體14q24.3 上[1]。

Acots在真核生物和原核生物中普遍表達(dá)，且已從多種生物中分離，包括細(xì)菌、酵母、植物和動(dòng)物。在高等生物中，Acots在腦、肝、腎、心臟、肺、類固醇和棕色脂肪組織中高度表達(dá)，分布廣泛[11]。

2 Acot2 的定位

ACOT2/Acot2，也稱為MTE-I、PTE2和ARTISt/p43[1]，在哺乳動(dòng)物腎臟、心臟、肝臟、腦、棕色脂肪組織、骨骼肌肉和類固醇組織內(nèi)高度表達(dá)[2-4]，大鼠Acot2mRNA 編碼49.7 ku 蛋白質(zhì)，其中包括45 ku 功能酶和42-氨基酸N-末端線粒體靶向信號(hào)，人類的同源基因最初被認(rèn)為是過氧化物酶，直到其62-氨基酸N-端線粒體靶向信號(hào)被闡明[2]。ARTISt酶（花生四烯酸相關(guān)的硫酯酶，參與類固醇生成）最初在大鼠腎上腺的束狀帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)，然后在心臟組織內(nèi)[12]，并被認(rèn)為是一種新的硫酯酶，直到分子克隆證明與Acot2序列 100%吻合[2,13]。在大鼠腦和卵巢、小鼠睪丸、人胎盤中也檢測(cè)到該酶[2,13]。

3 Acot2 的結(jié)構(gòu)特征

所有I 型Acots都含有N-末端β-夾心結(jié)構(gòu)域和C-末端α/β水解酶催化結(jié)構(gòu)域（圖1），該亞家族內(nèi)的序列高度保守性為其他I 型Acots建模以推斷結(jié)構(gòu)/功能奠定了基礎(chǔ)[10]。確定Acot2（蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)[PDB]ID：3HLK）的結(jié)構(gòu)[14]對(duì)了解β-夾心結(jié)構(gòu)域和C-末端α/β水解酶催化結(jié)構(gòu)域之間的活性位點(diǎn)和相互作用具有指導(dǎo)作用。Acot2的N-末端結(jié)構(gòu)域包含1 個(gè)7 鏈-β-夾心結(jié)構(gòu)域，該β-夾心結(jié)構(gòu)域由3 個(gè)短片狀的鏈和4 個(gè)較長(zhǎng)的片狀鏈組成（圖2）[10]。雖然N-末端結(jié)構(gòu)域不具有催化活性位點(diǎn)殘基（位于C-末端α/β水解酶結(jié)構(gòu)域內(nèi)），但其連接4 和5-β-鏈，有助于活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)完整性。C 末端結(jié)構(gòu)域內(nèi)的催化三聯(lián)體由Ser294、Asp388 和His422 組成，位于連接α-螺旋和β-鏈的環(huán)上。因此，N-末端結(jié)構(gòu)域可能在調(diào)節(jié)Acot2水解底物的特異性方面產(chǎn)生作用。

圖1 I 型Acots 的域結(jié)構(gòu)[10]

圖2 Acot2 的三級(jí)結(jié)構(gòu)模型[10]

4 Acot2 的生理功能

Stavinoha 等[4]假說Acot2與解偶聯(lián)蛋白3（UCP3）協(xié)同作用，以增加大鼠心肌和骨骼肌中的β-氧化；且在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠心臟中檢測(cè)到這兩種蛋白質(zhì)的增加[15]。β-氧化是脂肪酸在過氧化物酶體和線粒體內(nèi)降解，為細(xì)胞的基本功能提供能量的過程，2 個(gè)細(xì)胞器各自代謝特定的活化脂肪酸。過氧化物酶體代謝極長(zhǎng)鏈和長(zhǎng)鏈脂肪酸、二羧酸、類二十烷酸和膽汁酸中間體，而線粒體代謝直鏈飽和和不飽和脂肪酸[16-17]。在2 個(gè)細(xì)胞器內(nèi)，脂肪酰基酯經(jīng)歷一系列酶促反應(yīng)產(chǎn)生乙酰CoA 和一個(gè)少2 個(gè)碳原子的?；鵆oA[2,16]。從過氧化物酶體中所得的乙酰CoA 被轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體，它與CoA一起進(jìn)入檸檬酸循環(huán)進(jìn)行進(jìn)一步氧化，或者用于生產(chǎn)酮體，為肝外組織提供能量[2]。除β-氧化外，乙酰CoA參與脂質(zhì)生物合成（通過乙酰輔酶A 羧化酶和脂肪酸合成酶的變構(gòu)負(fù)調(diào)控）[18]、離子通道開放的調(diào)節(jié)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞內(nèi)膜的出芽和融合以及通過核受體調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。

乙酰CoA 是檸檬酸循環(huán)、β-氧化和其他代謝途徑的關(guān)鍵中間體。通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酯化和非酯化脂肪酸（游離脂肪酸）的濃度和乙酰CoA，Acot2涉及許多必要的生物過程。

在飲食誘導(dǎo)的肥胖的嚙齒動(dòng)物模型中，與低脂飲食組相比，喂食高脂飲食的大鼠心臟和比目魚肌中Acot1、Acot2 和Acot7 蛋白的表達(dá)顯著增加2.0～7.6 倍[19]，這些作用伴隨著肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶和?；o酶A 氧化酶表達(dá)的增加。在大鼠棕色脂肪細(xì)胞分化時(shí)，隨著細(xì)胞?；鵆oA 增加，細(xì)胞質(zhì)Acot1下調(diào)，而隨著β-氧化能力增加，線粒體Acot2上調(diào)[20]。表明Acot2在脂肪酸β-氧化中上調(diào)，促進(jìn)β-氧化。

Acot2可以通過減少脂肪酸氧化中間體在線粒體基質(zhì)中的積累來增強(qiáng)脂肪酸氧化[21]；在骨骼肌中過表達(dá)UCP-3的小鼠中Acot2mRNA 水平升高[22]；在高脂肪飲食和非諾貝特治療的綜合作用引起的肝線粒體脂肪酸利用增加的情況下，Acot2表達(dá)被上調(diào)[23]；干預(yù)降低小鼠心臟脂肪酸氧化效率，心臟Acot2表達(dá)水平降低[4]，Acot2的適應(yīng)性上調(diào)以防止細(xì)胞和組織中的脂肪酸過量供應(yīng)。Acot2參與了脂質(zhì)沉積性肌?。↙SM）中長(zhǎng)鏈脂肪酸（LCFA）代謝障礙的過程，并與LSM 中的脂質(zhì)沉積相關(guān)聯(lián)，為L(zhǎng)SM 的治療提供了一個(gè)可能的靶點(diǎn)[24]。Acot2還作用于長(zhǎng)鏈CoA 分子（C14～C20），并且在給予過氧化物酶體增殖劑的嚙齒動(dòng)物肝臟中同樣上調(diào)[3,13]。這些結(jié)果表明Acot2在脂肪沉積中屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié)，促進(jìn)β氧化。

5 調(diào)控Acot2 的因子

5.1 底物、產(chǎn)物和其他化合物對(duì)Acot2活性的調(diào)節(jié)已經(jīng)確定了Acot1[25-26]、Acot3[9]和ACOT8[27]具有底物抑制現(xiàn)象，也已證實(shí)Acot7和ACOT8等酶被高水平游離CoA 抑制，相比之下，Acot3、ACOT4、Acot5和ACOT6不受底物和產(chǎn)物調(diào)節(jié)[9,27-28]。有研究報(bào)道[18]游離CoA 抑制Acot2活性。尚無有關(guān)非酯化脂肪酸（游離脂肪酸）對(duì)Acot2影響的報(bào)道。

另外，Maloberti 等[29]認(rèn)為，花生四烯酸釋放和代謝抑制劑（4-溴苯甲酰溴和去甲二氫愈創(chuàng)木酸）對(duì)Acot2活性有影響。

5.2 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)Acot2表達(dá)的調(diào)節(jié) 過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）是配體激活的轉(zhuǎn)錄因子[30]，其存在PPARα、PPARδ和PPARγ3 種類型[30-31]，3 種PPARs 涉及在脂質(zhì)、碳水化合物、膽汁酸和氨基酸的代謝中以及在炎癥中的調(diào)節(jié)[30-32]。PPARαmRNA 在肝臟中高度表達(dá)，同時(shí)也在心臟、腎臟、腸、骨骼肌和幾種免疫細(xì)胞中表達(dá)，PPARα調(diào)節(jié)在過氧化物酶體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)參與β-氧化的酶表達(dá)的基因[30,33]。

激活PPARs 的外源性化合物被稱為過氧化物酶體增殖物（PPs），PPs 是多種合成化合物，如Wy-14643、增塑劑和降血脂藥物，它們激動(dòng)性激活PPARα，導(dǎo)致嚙齒動(dòng)物肝臟中過氧化物酶體和肝細(xì)胞顯著增殖[9,27,33-34]。

Yamauchi 等[35]研究認(rèn)為，Acot2和Acot4的上調(diào)指示PPARα的活化；Hunt 等[27]研究報(bào)道，通過用過氧化物酶體增殖物WY-14643 處理和禁食小鼠，Acot2在mRNA 水平上的表達(dá)水平明顯上升；干預(yù)降低小鼠心臟PPARα活性，心臟Acot2的表達(dá)水平降低，在PPARα缺陷小鼠分離的心臟和比目魚肌中，Acot2的表達(dá)水平顯著降低[4]。因此，PPARα對(duì)Acot2的表達(dá)有調(diào)節(jié)作用。

5.3 激素對(duì)Acot2表達(dá)的調(diào)節(jié) Lozano 等[36]研究報(bào)道，促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）在刺激小鼠腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞5 min 后，Acot2活性升高；Finkielstein 等[37]研究報(bào)道，通過用ACTH 體內(nèi)刺激腎上腺可誘導(dǎo)Acot2轉(zhuǎn)錄，ACTH 作用迅速（5 min），在15 min 時(shí)達(dá)到最大值（62%）并在30 min 時(shí)恢復(fù)到基礎(chǔ)水平，該作用被放線菌素D 抑制但被放線菌酮增強(qiáng)；Cymeryng 等[38]研究報(bào)道，ACTH 調(diào)節(jié)Acot2 蛋白水解活性。以上研究表明，ACTH 對(duì)Acot2的活性具有調(diào)節(jié)作用。

6 小結(jié)與展望

綜上所述，Acots的統(tǒng)一命名避免了同一基因因命名差異而產(chǎn)生混淆。據(jù)前人研究報(bào)道，Acot2 能夠水解?；鵆oA，具有維持細(xì)胞水平游離脂肪酸和?；鵆oA（游離脂肪酸的活化形式）的潛力，其在脂質(zhì)代謝方面有著重要作用。Zhang 等[39]研究報(bào)道，Acot2在云嶺牛脂質(zhì)代謝中屬于上調(diào)基因，在脂質(zhì)沉積中存在負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。但其調(diào)節(jié)機(jī)制目前尚不明確，亟待探究；Acot2 活性位點(diǎn)對(duì)其底物的特異性有一定作用，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步探究。國(guó)內(nèi)外鮮有關(guān)于Acot2基因在畜禽方面的報(bào)道，因此，深入探究Acot2基因在脂質(zhì)代謝方面的影響，不僅有助于人類對(duì)脂質(zhì)代謝疾病的治療，且能對(duì)改善畜禽肉品質(zhì)性狀提供理論依據(jù)，提高畜牧養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。