载脂蛋白L-I; APOL1

• APOL
• APOL-I

HGNC 批准的基因符号：APOL1

细胞遗传学位置：22q12.3 基因组坐标（GRCh38）：22:36,253,070-36,267,530（来自 NCBI）

▼ 描述

APOL1 基因编码载脂蛋白 LI（apoL-I），这是一种与高密度脂蛋白（HDL） 颗粒结合的人类特异性血清载脂蛋白（Perez-Morga 等人的总结，2005）。这种载脂蛋白可杀死非洲锥虫布氏锥虫，但适应人类的亚种（罗得西亚锥虫、冈比亚锥虫）除外。吉诺维斯等人（2010） 发现携带非洲人群特异性突变的 APOL1 可以裂解 T. b.。罗德西亚；这些突变还与非裔美国人局灶节段性肾小球硬化症的易感性增加有关（参见 FSGS4, 612551）。

▼ 克隆和表达

基于新型高密度脂蛋白的肽序列，Duchateau 等人（1997） 克隆了编码 APOL 的 cDNA。该cDNA编码383个氨基酸的多肽，其中包括12个氨基酸的分泌信号肽。Northern 印迹分析在胰腺中检测到 1.3 kb APOL 转录本，但在任何其他人体组织中未检测到。亲和免疫吸附显示 APOL 在血浆中不是游离的，而是与含有 APOA1（107680） 的脂蛋白相关。APOL 存在于高密度脂蛋白组分中。

通过对一些 APOL1 克隆进行测序，Duchateau 等人（2001） 鉴定了一个包含外显子 2 的次要剪接变体。该变体预测含有 43 个残基信号肽的蛋白质。更常见的转录本缺乏外显子 2，预测具有 27 个残基信号肽的蛋白质。通过 mRNA 斑点印迹分析，他们发现 APOL1 在多种组织中表达，唯一的例外是胎儿大脑。反映两种剪接变体总和的定量 RT-PCR 显示在肺中表达最高。

通过基因组序列分析，Page 等人（2001） 在 APOL 基因簇中鉴定出 APOL1。预测的 398 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 43.9 kD。他们指出，APOL 蛋白在预测的两亲性 α 螺旋中具有显着的同一性。半定量 RT-PCR 显示 APOL1 普遍表达，在肺、脾、前列腺和胎盘中表达水平最高，在胎儿脑和胰腺中表达较弱。人胎盘的原位杂交显示在所有 3 个组织层中都有表达，包括基底板、细胞滋养层和绒毛膜板。

通过 Northern blot 分析，Monajemi 等人（2002） 检测到 3-kb APOL1 转录物在胎盘、肺和肝脏中表达最高，在心脏中表达较低，在胰腺中表达最低。人体血管组织的原位杂交显示 APOL1 在内皮细胞中表达，也可能在巨噬细胞中表达。

▼ 基因结构

Duchateau 等人（2001） 确定 APOL1 基因包含 7 个外显子，跨度 14 kb。APOL1、APOL2、APOL3（607253） 和 APOL4 基因的启动子区域具有至少 1 个 SP1（189906） 位点、多个 AP1（165160） 和 AP4（600743） 位点、至少 1 个 GC 框、多个锌指结合位点和至少 1 个甾醇调节元件结合蛋白（参见 184756） 位点。每个包含至少 2 个保守的起始序列。最常用的启动子区域不含 TATA，具有多个转录起始位点。

Monajemi 等人注意到内含子序列内的同源性（2002） 得出结论，APOL1、APOL2、APOL3 和 APOL4 基因簇是串联基因复制的结果，而 APOL5（607255） 和 APOL6（607256） 的相关性更远。

▼

通过基因组序列分析进行绘图，Duchateau 等人（2001） 将 APOL1 对应到染色体 22q12.1-q13.1。它位于包含 APOL2、APOL3 和 APOL4 的集群中，跨度为 127 kb。APOL1 与其他 3 的方向相反。 Page 等人（2001） 发现 APOL 簇包含 6 个基因，跨度 619 kb。

在他们的图 3 中，Mimmack 等人（2002） 绘制了染色体 22q12.3 上 APOL 基因家族的基因组结构图。染色体 22q11 上的 COMT 基因（116790） 距 APOL6 基因 15.2 Mb，该基因位于 APOL 基因簇的端粒末端。APOL1 基因位于簇的端粒末端。

▼ 基因功能

Monajemi 等人（2002） 在用肿瘤坏死因子-α（TNFA; 191160） 刺激后，检测到人脐静脉内皮细胞中 APOL1 上调了 10 倍。

在对精神分裂症（181500） 和对照大脑前额叶皮层基因表达的微阵列分析中，Mimmack 等人（2002） 发现 APOL1、APOL2（607252） 和 APOL4（607254） 基因显着上调。

东非的人类昏睡病是由寄生虫布氏罗得西亚锥虫引起的。这种病理学的基础是这些寄生虫对正常人血清裂解的抵抗力。对正常人血清的抗性是由编码截短形式的变异表面糖蛋白（称为血清抗性相关蛋白（SRA））的基因赋予的。范哈姆等人（2003）表明SRA是一种溶酶体蛋白，并且SRA的N末端α螺旋负责对正常人血清的抵抗。该结构域与 APOL1 的羧基末端 α 螺旋强烈相互作用。通过与 SRA 或抗 APOL1 抗体一起孵育来耗尽正常人血清中的 APOL1，会导致锥虫分解活性完全丧失。将天然或重组 APOL1 添加到 APOL1 耗尽的正常人血清或胎牛血清中，可诱导对正常人血清敏感但不耐受正常人血清的锥虫裂解。共聚焦显微镜证明 APOL1 通过内吞途径进入溶酶体。范哈姆等人（2003）提出APOL1是正常人血清的锥虫裂解因子，并且SRA通过与溶酶体中的APOL1相互作用而赋予裂解抗性。

佩雷斯-莫尔加等人（2005） 证明载脂蛋白 L-1 含有一个功能类似于细菌大肠杆菌素的膜成孔结构域，两侧是膜寻址结构域。在脂质双层膜中，载脂蛋白L-1形成阴离子通道。在布氏锥虫中，载脂蛋白 L-1 靶向溶酶体膜并引发该膜去极化、氯化物持续流入，以及随后溶酶体的渗透膨胀，直至锥虫裂解。

▼ 分子遗传学

吉诺维斯等人（2010） 表明，在非裔美国人中，局灶节段性肾小球硬化症（FSGS；603278） 和高血压所致的终末期肾病（ESRD） 与 22 号染色体上 APOL1 基因的 2 个孤立序列变异相关（FSGS 比值比 = 10.5，95% CI，6.0-18.4；ESRD 比值比 = 7.3，95% CI，5.6-9.5 ）。2 个 APOL1 变体在非洲染色体中很常见，但在欧洲染色体中不存在，并且两者都存在于具有正选择特征的单倍型中。APOL1 是一种裂解锥虫的血清因子。体外测定表明，只有与肾脏疾病相关的 APOL1 变体才能裂解布氏罗得西亚锥虫。吉诺维斯等人（2010）推测，非洲一个关键生存因素的进化可能导致非裔美国人肾病的高发病率。最强信号来自 2 位点等位基因，称为 G1（613743.0001），由 2 个衍生的非同义编码变体组成：rs73885319（ser342 至 gly）和 rs60910145（ile384 至 met），均位于 APOL1 的最后一个外显子中。这两个等位基因处于完美连锁不平衡状态。G1 等位基因（342G:384M） 在 205 例 FSGS 病例中的频率为 52%，在 180 例对照中的频率为 18%（p = 1.07 x 10（-23））。当吉诺维斯等人（2010） 进行逻辑回归来控制 G1，他们发现了第二个强信号，即 6 bp 缺失 rs71785313，他们将其称为 G2（613743.0002），接近 G1，删除了氨基酸 N388 和 Y389。由于 rs73885319、rs60910145 和 rs71785313 邻近，等位基因 G1 和 G2 是互斥的；它们之间重组的可能性很小。吉诺维斯等人（2010） 发现 G1 和 G2 处于强 LD 状态，并具有 MYH9（160775） 的变异。特别是，MYH9 E-1 单倍型是先前研究中肾病的最佳预测因子（参见 FSGS4, 612551），存在于大多数含有 G1 或 G2 等位基因的单倍型中。具体而言，E-1 存在于 89% 携带 G1 的单倍型和 76% 携带 G2 的单倍型中，这解释了 MYH9 E-1 与肾脏疾病的关联。在控制 APOL1 风险变异后，肾脏疾病与 MYH9 单倍型的关联消失。将具有 0 个或 1 个 APOL1 风险等位基因的参与者与具有 2 个风险等位基因的参与者进行比较，得出 FSGS 的比值比为 10.5（CI，6.0-18.4）。该分析支持完全隐性的遗传模式。先前研究中肾脏疾病的最佳预测因子（参见 FSGS4, 612551）存在于大多数含有 G1 或 G2 等位基因的单倍型中。具体而言，E-1 存在于 89% 携带 G1 的单倍型和 76% 携带 G2 的单倍型中，这解释了 MYH9 E-1 与肾脏疾病的关联。在控制 APOL1 风险变异后，肾脏疾病与 MYH9 单倍型的关联消失。将具有 0 个或 1 个 APOL1 风险等位基因的参与者与具有 2 个风险等位基因的参与者进行比较，得出 FSGS 的比值比为 10.5（CI，6.0-18.4）。该分析支持完全隐性的遗传模式。先前研究中肾脏疾病的最佳预测因子（参见 FSGS4, 612551）存在于大多数含有 G1 或 G2 等位基因的单倍型中。具体而言，E-1 存在于 89% 携带 G1 的单倍型和 76% 携带 G2 的单倍型中，这解释了 MYH9 E-1 与肾脏疾病的关联。在控制 APOL1 风险变异后，肾脏疾病与 MYH9 单倍型的关联消失。将具有 0 个或 1 个 APOL1 风险等位基因的参与者与具有 2 个风险等位基因的参与者进行比较，得出 FSGS 的比值比为 10.5（CI，6.0-18.4）。该分析支持完全隐性的遗传模式。解释 MYH9 E-1 与肾脏疾病的关联。在控制 APOL1 风险变异后，肾脏疾病与 MYH9 单倍型的关联消失。将具有 0 个或 1 个 APOL1 风险等位基因的参与者与具有 2 个风险等位基因的参与者进行比较，得出 FSGS 的比值比为 10.5（CI，6.0-18.4）。该分析支持完全隐性的遗传模式。解释 MYH9 E-1 与肾脏疾病的关联。在控制 APOL1 风险变异后，肾脏疾病与 MYH9 单倍型的关联消失。将具有 0 个或 1 个 APOL1 风险等位基因的参与者与具有 2 个风险等位基因的参与者进行比较，得出 FSGS 的比值比为 10.5（CI，6.0-18.4）。该分析支持完全隐性的遗传模式。

祖尔等人（2010） 同样将 APOL1 SNP rs73885319 和 rs60910145 确定为非裔美国人人群中终末期肾病的危险因素。由于这 2 个错义变体处于近乎完美的连锁不平衡状态，作者得出结论，仅根据群体遗传学基础，它们可以被视为“错义风险单倍型”。

帕萨等人（2013） 进行了两项研究，检查 APOL1 基因变异对慢性肾病进展的影响。在非裔美国人肾脏疾病和高血压研究（AASK） 中，对 693 名因高血压而患有慢性肾脏疾病的黑人患者进行了检查，以了解复合终末期肾脏疾病或血清肌酐水平加倍的主要结果。总共 160 人（23%） 携带 2 个 APOL1 风险变异 G1（603743.0001） 和/或 G2（603743.0002） 拷贝。在这些高危人群中，主要结局发生率为 58%；在 APOL1 低风险组（所有其他基因型）中，主要结局发生率为 37%（高风险组的风险比为 1.88；p 小于 0.001）。在慢性肾功能不全队列（CRIC） 中，Parsa 等人（2013）评价2，955 名患有慢性肾病的白人和黑人患者（其中 46% 患有糖尿病）的主要结果是估计肾小球滤过率（eGFR） 的斜率和终末期肾病的综合结果，或者 eGFR 较基线降低 50%。对黑人患者进行了 G1 和 G2 风险等位基因的基因分型。在 CRIC 研究中，APOL1 高危组中的黑人患者（1,411 名黑人患者中的 270 名）比白人患者的 eGFR 下降更快，复合肾脏结局的风险更高，无论是否有糖尿病并发症（所有比较中 p 均小于 0.001）。或 eGFR 较基线降低 50%。对黑人患者进行了 G1 和 G2 风险等位基因的基因分型。在 CRIC 研究中，APOL1 高危组中的黑人患者（1,411 名黑人患者中的 270 名）比白人患者的 eGFR 下降更快，复合肾脏结局的风险更高，无论是否有糖尿病并发症（所有比较中 p 均小于 0.001）。或 eGFR 较基线降低 50%。对黑人患者进行了 G1 和 G2 风险等位基因的基因分型。在 CRIC 研究中，APOL1 高危组中的黑人患者（1,411 名黑人患者中的 270 名）比白人患者的 eGFR 下降更快，复合肾脏结局的风险更高，无论是否有糖尿病并发症（所有比较中 p 均小于 0.001）。

HPR（140210） 是一种血红蛋白（Hb） 结合蛋白，与 APOL1 一起形成称为锥虫溶解因子 1（TLF1） 的蛋白质复合物，在预防布氏锥虫方面发挥着重要作用。Hardwick 等人使用光纤 FISH、旁系同源比率测试和阵列 CGH 数据（2014）证实HPR基因是拷贝数可变的，HPR重复在西非和中非以多态性频率发生，等位基因频率高达15%。高水平的 HPR 重复与慢性人类非洲锥虫病流行的地理区域重叠。尽管 HPR 复制品在刚果民主共和国未受锥虫病影响的父母中遗传给受锥虫病影响的儿童的程度有所不足，

▼ 群体遗传学

科等人（2013） 对来自 10 个地理和种族不同的非洲人群的 187 名个体的 1.4 kb APOL1 区域进行了测序，该区域包含最后一个外显子，该外显子编码孔形成、膜寻址和 SRA 相互作用结构域。他们鉴定了 38 个变体，包括 15 个非同义 SNP 和删除 2 个氨基酸的 6 bp 插入缺失（即 G2 等位基因）。这 16 个变体中的 3 个发生在成孔结构域中，5 个发生在膜寻址结构域中，6 个（包括 G1 和 G2 变体）发生在 SRA 相互作用结构域中。G2 等位基因频率在所有人群中相似（3% 至 8%），而 G1 等位基因仅在西非约鲁巴人中常见（39%）。科等人（2013）还鉴定了8个强连锁不平衡的多态性位点，他们称之为G3单倍型，除西非约鲁巴人外的所有人群。在西非富拉尼人群中，G3 单倍型似乎受到强烈的选择压力，他们从事畜牧业，很可能受到了 T. b. 的严重感染。冈比亚过去。在东非 Borana、Hadza 和伊拉克人群中发现了 G3 单倍型的选择较弱，这些人群易受 T. b. 感染。罗德西亚。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：.

0001 局灶节段性肾小球硬化症 4，对
APOL1、SER342GLY、ILE384MET 的敏感性（rs73885319、rs60910145）
在一项关联分析中，Genovese 等人将 205 名患有活检证实患有局灶性节段性肾小球硬化症（FSGS4; 612551） 且无 FSGS 家族史的非裔美国人与 180 名非裔美国人对照进行了比较（2010） 确定了 APOL1 基因最后一个外显子中 2 个处于完美连锁不平衡（LD） 状态的非同义变异与 FSGS 的关联。一种是密码子 342 处的 Ser-to-gly（S342G，rs73885319），另一种是密码子 384 处的 ile-to-met（I384M，rs60910145）。吉诺维斯等人（2010） 将 342G-384M 等位基因称为 G1 等位基因，其频率在 FSGS 病例中为 52%，在对照中为 18%（P = 1.07 x 10（-23））。G1 等位基因存在于大约 40% 的约鲁巴人染色体中，但不存在于欧洲、日本或中国个体的任何染色体中，所有这些都来自 HapMap 1000 基因组数据。384M 取代位于 APOL1 C 末端螺旋中的血清耐药相关蛋白（SRA） 结合位点。吉诺维斯等人（2010） 表明，人血浆样品和携带 G1 等位基因的重组 APOL1 蛋白可以裂解 SRA 阴性和 SRA 阳性的 T. b.。罗得西亚寄生虫，但不是 T. b. 冈比亚人。T.b. 罗得西亚锥虫是锥虫的一种致命亚种，通常对 APOL1 裂解活性具有完全抵抗力；吉诺维斯等人（2010） 假设非洲一个关键生存因素的进化可能导致非裔美国人肾病的高发病率。罗德西亚寄生虫，但不是 T. b. 冈比亚人。T.b. 罗得西亚锥虫是锥虫的一种致命亚种，通常对 APOL1 裂解活性具有完全抵抗力；吉诺维斯等人（2010） 假设非洲一个关键生存因素的进化可能导致非裔美国人肾病的高发病率。罗德西亚寄生虫，但不是 T. b. 冈比亚人。T.b. 罗得西亚锥虫是锥虫的一种致命亚种，通常对 APOL1 裂解活性具有完全抵抗力；吉诺维斯等人（2010） 假设非洲一个关键生存因素的进化可能导致非裔美国人肾病的高发病率。

.0002 局灶节段性肾小球硬化 4，对
APOL1 的敏感性，6-BP DEL，N388/Y389（rs71785313）
在一项关联分析中，Genovese 等人将 205 名患有经活检证实患有局灶性节段性肾小球硬化症（FSGS4; 612551） 且无 FSGS 家族史的非裔美国人与 180 名非裔美国人对照进行了比较（2010） 确定了 APOL1 基因最后一个外显子中 6 bp 缺失 rs71785313 与 FSGS 的关联，他们将其称为等位基因 G2。该突变导致 6 个碱基对缺失，并去除氨基酸天冬酰胺-388（N388） 和酪氨酸-389（Y389）。G2 等位基因在 3 名约鲁巴参与者中检测到，但在来自欧洲、日本或中国的任何患者中均未检测到，所有这些均来自 HapMap 1000 基因组数据。6 bp 缺失发生在 APOL1 C 末端螺旋的 SRA 结合位点。吉诺维斯等人（2010） 表明，人血浆样本和携带 G2 等位基因的重组 APOL1 蛋白可裂解 SRA 阴性和 SRA 阳性的 T. b.（2010）。罗德西亚寄生虫，但不是 T. b. 冈比亚人。