大腸菌精製におけるラット腸脂肪酸結合タンパク質の発現とリガンド結合特性と大腸菌由来ラット肝臓脂肪酸結合タンパク質の発現と比較

ラット腸の脂肪酸結合タンパク質（I-FABP）は、小腸上皮細胞（腸細胞）のサイトゾルに見られる豊富な15,124-DAポリペプチドです。これは、腸細胞と肝細胞に見られる14,273-DAサイトゾルタンパク質であるラット肝臓脂肪酸結合タンパク質（L-FABP）と相同です。なぜ小腸上皮に2つの豊富な脂肪酸結合タンパク質が含まれているのかは不明です。2つのFABPのリガンド結合特性の体系的な比較分析は報告されていません。このような研究を実施するために、大腸菌で完全な長さのI-FABP cDNAのコーディング領域を発現させ、大量のタンパク質を精製しました。また、以前に記載された類似の発現システムからラットL-FABPを精製しました（Lowe、J。B.、Strauss、A。W.、およびGordon、J。I.（1984）J。Biol。Chem。259、12696-12704）。均質な大腸菌由来FABPのそれぞれに関連する脂肪酸の分析は、2つのタンパク質がリガンド結合の特異性と能力が異なることを示唆しました。I-FABPに関連するすべての脂肪酸は飽和していましたが、L-FABPに結合した大腸菌脂肪酸の30％は不飽和でした（16：1、18：1、18：2）。Hydroxyalkoxypropyl dextranベースのアッセイを使用して、異なる鎖の長さと飽和度の脂肪酸を結合するI-およびL-FABPの能力を直接分析しました。スキャッチャード分析により、L-FABPの各モルが最大2分間の長鎖脂肪酸を結合できる一方で、I-FABPの各モルは1モルの脂肪酸のみを結合できることが明らかになりました。L-FABPは、飽和脂肪酸（パルミチン酸）よりも、不飽和脂肪酸（オレイン酸、アラキドネート）に対して比較的高い親和性を示しました。対照的に、パルミチン酸、オレアチド、およびアラキドネートのI-FABPの親和性に有意な違いを検出することはできませんでした。どちらのタンパク質も、鎖の長さがC16よりも少ない脂肪酸に対してかなりの親和性を示しませんでした。観察されたリガンドの親和性と容量の違いは、これらのタンパク質が腸細胞内の脂肪酸の代謝および/または区画化に異なる役割を持っている可能性があることを示唆しています。

Rat intestinal fatty acid-binding protein (I-FABP) is an abundant, 15,124-Da polypeptide found in the cytosol of small intestinal epithelial cells (enterocytes). It is homologous to rat liver fatty acid-binding protein (L-FABP), a 14,273-Da cytosolic protein which is found in enterocytes as well as hepatocytes. It is unclear why the small intestinal epithelium contains two abundant fatty acid-binding proteins. A systematic comparative analysis of the ligand binding characteristics of the two FABPs has not been reported. To undertake such a study we expressed the coding region of a full length I-FABP cDNA in Escherichia coli and purified large quantities of the protein. We also purified rat L-FABP from a similar, previously described expression system (Lowe, J. B., Strauss, A. W., and Gordon, J. I. (1984) J. Biol. Chem. 259, 12696-12704). Analysis of fatty acids associated with each of the homogeneous E. coli-derived FABPs suggested that the two proteins differed in their ligand binding specificity and capacity. All of the fatty acids associated with I-FABP were saturated while 30% of the E. coli fatty acids bound to L-FABP were unsaturated (16:1, 18:1, 18:2). We directly analyzed the ability of I- and L-FABP to bind fatty acids of different chain length and degree of saturation using a hydroxyalkoxypropyl dextran-based assay. Scatchard analysis revealed that each mole of L-FABP can bind up to 2 mol of long chain fatty acid while each mole of I-FABP can bind only 1 mole of fatty acid. L-FABP exhibited a relatively higher affinity for unsaturated fatty acids (oleate, arachidonate) than for saturated fatty acid (palmitate). By contrast, we were not able to detect a significant difference in the affinity of I-FABP for palmitate, oleate, and arachidonate. Neither protein exhibited any appreciable affinity for fatty acids whose chain length was less than C16. The observed differences in ligand affinities and capacities suggest that these proteins may have distinct roles in metabolism and/or compartmentalization of fatty acids within enterocytes.