A general structure of lipoprotein particles: a new approach for determining lipid distributions

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Location:
P1 Ark TF80

Authors

Date

2006

Department

Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto

Major/Subject

Laskennallinen tekniikka

Mcode

S-114

Degree programme

Language

en

Pages

103

Series

Abstract

Lipoproteiinit ovat pieniä hiukkasia, joiden tehtävänä on kuljettaa veteen liukenemattomia rasvoja eli lipidejä verenkierron mukana eri puolille kehoa solujen energialähteeksi tai varastoitavaksi. Ne jaetaan tiheyden, koon sekä lipidi- ja proteiinikoostumuksen perusteella kylomikroneihin, VLDL, IDL, LDL ja HDL hiukkasiin. Lisäksi HDL hiukkaset jaetaan usein edelleen HDL2 ja HDL3 hiukkasiin niiden tärkeiden toiminnallisten eroavaisuuksien vuoksi. Lipoproteiinit sisältävät erilaisia rasvoja kuten triglyserideja, esteröityneitä ja esteröimättömiä kolesterolimolekyylejä sekä fosfolipidejä. Ne sisältävät myös apolipoproteiineiksi kutsuttuja proteiineja, jotka pääosin määräävät lipoproteiinien toiminnan. Lipoproteiinien rakennetta on tutkittu lähes puoli vuosisataa mutta silti niiden molekyylitason rakennetta ja molekyylien välisiä vuorovaikutussuhteita ei tunneta tarkasti. Lipoproteiinit ovat fysiologisissa lämpötiloissa pallomaisia hiukkasia. Pienimpien lipoproteiinien halkaisija on vain muutamia nanometrejä kun taas suurimpien halkaisija on useita satoja nanometrejä. Lipoproteiinien rakenne voidaan jakaa karkeasti ottaen kahteen osaan: ytimeen ja sitä ympäröivään muutaman nanometrin paksuiseen kerrokseen. Koska fosfolipideillä, esteröimättömillä kolesterolimolekyyleillä ja proteiineilla on sekä veteen liukenemattomia että liukenevia osia, ne voivat sijaita lipoproteiinien pinnalle siten että niiden veteen liukenemattomat osat ovat lipoproteiinien ytimiin päin. Myös osa esteröimättömistä kolesterolimolekyyleistä sijaitsee ytimessä. Koska triglyseridit ja esteröityneet kolesterolimolekyylit eivät ole vesiliukoisia, on kauan oletettu että kaikki niistä sijaitsee lipoproteiinien ytimissä. On kuitenkin mahdollista, että osa niistä sijaitsee lipoproteiinien pintaosissa mutta eivät silti ole kosketuksissa vesiympäristön kanssa. Tässä diplomityössä esitettiin uusi menetelmä lipoproteiinien lipidijakaumien selvittämiseksi. Lipoproteiineja mallinnettiin pallomaisilla hiukkasilla, jotka oli jaettu ytimeen ja kuoriosaan. Mallissa oletettiin myös että kaikki fosfolipidit ja proteiinit sijaitsevat kuorikerroksessa nykyisen käsityksen mukaisesti. Työn tarkoituksena oli määrittää triglyseridien sekä esteröitymättömien ja esteröityneiden kolesterolimolekyylien suhteellinen osuus lipoproteiinien ytimessä, ja siten myös ulkokerroksessa, käyttämällä rajoitettua optimointia. Optimoinnissa käytettiin sekä Monte Carlo- menetelmää että funktion arvon minimoivaa algoritmia valitun virhefunktion globaalin minimin löytämiseksi. Menetelmää testattiin myös simuloidulla datalla, jolloin huomattiin, että menetelmä löytää jakaumat vaikka datassa olisi kohinaa. Tällöin kuitenkin tarvittavan datan määrä oli suurempi. Käytettävissä oleva data sisälsi lipidikonsentraatiota ja proteiinitiheyksiä VLDL, IDL, LDL, HDL2 ja HDL3 hiukkasista noin 300 henkilöltä. Optimoinnin seurauksena triglyserideille ja esteröityneille kolesterolimolekyyleille saatiin hyvin määritellyt jakaumat, mutta esteröimättömien kolesterolimolekyylien jakauma jäi luotettavasti määrittymättä. Tulokset osoittavat että huomattava osa triglyserideistä ja esteröityneistä kolesterolimolekyyleistä sijaitsee lipoproteiinien kuorikerroksissa: Mitä pienempi lipoproteiini, sitä korkeampi on myös veteen liukenemattomien rasvojen osuus niiden pinnalle.

Description

Supervisor

Kaski, Kimmo

Thesis advisor

Ala-Korpela, Mika

Keywords

lipoprotein, lipoproteiini, structure, rakenne, shape, rasvojen jakauma, lipid distribution, muoto

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120552486

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK