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115年:營養營養學(2)

當細胞內低密度脂蛋白（LDL）累積過多時，細胞膜上的LDL受體表現量將有何變化？

ALDL受體的基因轉錄作用（transcription）增加
BLDL受體的基因轉錄作用（transcription）降低
CLDL受體受到HMG-CoA reductase的調控作用而減少
DLDL受體受到HMG-CoA reductase的調控作用而增加

詳細解析

本題觀念

細胞會透過一套精密的負回饋機制來調節膽固醇的吸收與合成。當細胞內低密度脂蛋白（LDL）累積過多時，細胞內的膽固醇濃度隨之升高，此時一種關鍵的轉錄因子——固醇調節元件結合蛋白 2（SREBP-2，Sterol Regulatory Element-Binding Protein 2）會受到抑制，使得 LDL 受體的基因轉錄減少，細胞表面的 LDL 受體數量因此下降。這就像一個自動調節開關：膽固醇太多時，細胞主動減少「搬運入口」的數量，避免再攝入更多膽固醇。

選項分析

(A) LDL 受體的基因轉錄作用增加 此選項方向相反。當細胞內 LDL 累積、膽固醇過多時，SREBP-2 無法被活化並進入細胞核，LDL 受體基因的轉錄會下降而非增加。

(B) LDL 受體的基因轉錄作用降低 ✅ 正確。膽固醇濃度升高時，內質網上的 SCAP（SREBP 裂解活化蛋白）會與 Insig 蛋白結合，將 SCAP-SREBP-2 複合體留在內質網中，阻止 SREBP-2 移動到高基氏體（Golgi）進行蛋白酶切割活化。沒有活化的 SREBP-2 進入細胞核，LDL 受體基因的轉錄自然降低，細胞表面的 LDL 受體因此減少。

(C) LDL 受體受到 HMG-CoA reductase 的調控作用而減少 HMG-CoA 還原酶（HMG-CoA reductase）是膽固醇生合成的關鍵限速酵素，但它並不直接調控 LDL 受體的表現。兩者同樣受 SREBP-2 調控，屬於「並行被調控」的關係，而非上下游的調節關係。

(D) LDL 受體受到 HMG-CoA reductase 的調控作用而增加 同選項 C 的問題，HMG-CoA 還原酶不負責調控 LDL 受體基因的表現。此外，細胞內膽固醇過多時，HMG-CoA 還原酶本身的表現也會下降（同樣因 SREBP-2 被抑制），方向也不正確。

答案解析

本題的核心在於 SREBP-2 的負回饋調控。正常情況下，SCAP 會將 SREBP-2 從內質網護送到高基氏體，經蛋白酶切割後釋放出具有活性的 N 端片段進入細胞核，與 LDL 受體基因啟動子上的固醇調節元件（SRE）結合，促進轉錄。但當細胞內膽固醇濃度高時，膽固醇使 SCAP 構形改變並與 Insig 蛋白結合，整個複合體被「鎖」在內質網，SREBP-2 無法活化，LDL 受體基因的轉錄下降。值得注意的是，HMG-CoA 還原酶也受同一條 SREBP-2 路徑的轉錄調控，並且在高膽固醇情況下還會經由 Insig 介導的泛素化被蛋白酶體降解——這是額外的轉譯後調節機制，但都不代表 HMG-CoA 還原酶「調控」LDL 受體。

核心知識點

  • SREBP-2 是 LDL 受體與 HMG-CoA 還原酶基因的共同轉錄調控因子
  • 細胞內膽固醇高 → SCAP 被 Insig 留在內質網 → SREBP-2 無法活化 → LDL 受體轉錄下降
  • HMG-CoA 還原酶與 LDL 受體是被 SREBP-2 並行調控的下游基因，兩者無直接調控關係

參考資料

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