Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Lipidation )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Липидная мембрана с различными белками

Заякоренные в липидах белки (также известные как липид-связанные белки ) - это белки, расположенные на поверхности клеточной мембраны , которые ковалентно прикреплены к липидам, встроенным в клеточную мембрану. Эти белки вставляются и занимают место в двухслойной структуре мембраны вместе с аналогичными хвостами жирных кислот . Заякоренный липидом белок может располагаться по обе стороны от клеточной мембраны. Таким образом, липид служит для закрепления белка на клеточной мембране. [1] [2] Это разновидность протеолипидов .

Липидные группы играют роль во взаимодействии белков и могут вносить вклад в функцию белка, к которому они присоединены. [2] Кроме того, липид служит посредником мембранных ассоциаций или детерминантом специфических белок-белковых взаимодействий. [3] Например, липидные группы могут играть важную роль в повышении молекулярной гидрофобности . Это позволяет белкам взаимодействовать с клеточными мембранами и белковыми доменами. [4] В динамической роли липидирование может изолировать белок от его субстрата, чтобы инактивировать белок, а затем активировать его презентацией субстрата .

В целом, существует три основных типа липидно-заякоренных белков, которые включают пренилированные белки , жирные ацилированные белки и гликозилфосфатидилинозитол-связанные белки (GPI) . [2] [5] Белок может иметь несколько липидных групп, ковалентно связанных с ним, но место, где липид связывается с белком, зависит как от липидной группы, так и от белка. [2]

Пренилированные белки [ править ]

Изопреновый блок

Пренилированные белки представляют собой белки с ковалентно присоединенными гидрофобными изопреновыми полимерами (т.е. разветвленным пятиуглеродным углеводородом [6] ) у цистеиновых остатков белка. [2] [3] Более конкретно, эти изопреноидные группы, обычно фарнезил (15 атомов углерода) и геранилгеранил (20 атомов углерода), присоединены к белку через тиоэфирные связи в остатках цистеина рядом с С-концом белка. [3] [4] Пренилирование липидных цепей до белков облегчает их взаимодействие с клеточной мембраной. [1]

Коробка Caax

Пренилирование мотив «СА окно» является наиболее распространенным сайтом пренилирования в белках, то есть месте , где фарнезили или геранилгеранильные ковалентно присоединять. [2] [3] В последовательности CAAX-бокса C представляет собой пренилированный цистеин, A представляет любую алифатическую аминокислоту, а X определяет тип пренилирования, которое будет происходить. Если X представляет собой Ala, Met, Ser или Gln, белок будет фарнезилироваться с помощью фермента фарнезилтрансферазы, а если X представляет собой Leu, то белок будет геранилгеранилироваться с помощью фермента геранилгеранилтрансферазы I. [3] [4] Оба эти фермента похожи, каждый из них содержит две субъединицы. [7]

Роли и функции [ править ]

Цепи пренилирования (например, геранилпирофосфат )

Пренилированные белки особенно важны для роста, дифференцировки и морфологии эукариотических клеток. [7] Кроме того, пренилирование белков является обратимой посттрансляционной модификацией клеточной мембраны. Это динамическое взаимодействие пренилированных белков с клеточной мембраной важно для их сигнальных функций и часто не регулируется при таких болезненных процессах, как рак. [8] Более конкретно, Ras - это белок, который подвергается пренилированию с помощью фарнезилтрансферазы, и когда он включается, он может включать гены, участвующие в росте и дифференцировке клеток. Таким образом, чрезмерная активация передачи сигналов Ras может привести к раку. [9]Понимание этих пренилированных белков и их механизмов было важным для усилий по разработке лекарств для борьбы с раком. [10] Другие пренилированные белки включают представителей семейств Rab и Rho, а также ламины . [7]

Некоторыми важными цепями пренилирования, которые участвуют в метаболическом пути HMG-CoA редуктазы [1], являются геранилгераниол , фарнезол и долихол . Эти изопреновые полимеры (например, геранилпирофосфат и фарнезилпирофосфат ) участвуют в конденсации через ферменты, такие как пренилтрансфераза, которая в конечном итоге циклизуется с образованием холестерина . [2]

Жирные ацилированные белки [ править ]

Жирные ацилированные белки - это белки, которые были посттрансляционно модифицированы, чтобы включать ковалентное присоединение жирных кислот к определенным аминокислотным остаткам. [11] [12] Наиболее распространенными жирными кислотами, которые ковалентно присоединены к белку, являются насыщенная миристиновая (14-углеродная) кислота и пальмитиновая кислота (16-углеродная). Белки можно модифицировать, чтобы они содержали одну или обе эти жирные кислоты. [11]

Миристоилирование

N- миристоилирование [ править ]

N -миристоилирование (то есть присоединение миристиновой кислоты), как правило, представляет собой необратимую модификацию белка, которая обычно происходит во время синтеза белка [11] [13], при котором миристиновая кислота присоединяется к α-аминогруппе N-концевого остатка глицина через амидная связь . [2] [12] Этой реакции способствует N -миристоилтрансфераза . Эти белки обычно начинаются с Met - Gly последовательности и с или серина или треонина в положении 5. [11] Белки , которые были myristoylated участвуют в сигнальной трансдукции каскада, белок-белковые взаимодействия и механизмы, регулирующие нацеливание и функцию белков. [13] Примером, в котором важно миристоилирование белка, является апоптоз , запрограммированная гибель клеток. После того, как агонист смерти взаимодействующего домена белка BH3 (Bid) был миристоилирован, он нацеливает белок на перемещение к митохондриальной мембране для высвобождения цитохрома c , что в конечном итоге приводит к гибели клетки. [14] Другие миристоилированные белки, участвующие в регуляции апоптоза, - это актин и гельсолин .

S- пальмитоилирование [ править ]

Пальмитоилирование

S-пальмитоилирование (т.е. присоединение пальмитиновой кислоты) представляет собой обратимую модификацию белка, при которой пальмитиновая кислота присоединяется к определенному остатку цистеина через тиоэфирную связь. [2] [11] Термин S-ацилирование может также использоваться, когда другие средние и длинные цепи жирных кислот также присоединены к пальмитоилированным белкам. Консенсусной последовательности пальмитоилирования белка не обнаружено. [11]Пальмитоилированные белки в основном обнаруживаются на цитоплазматической стороне плазматической мембраны, где они играют роль в трансмембранной передаче сигналов. Пальмитоильная группа может быть удалена пальмитоилтиоэстеразами. Считается, что это обратное пальмитоилирование может регулировать взаимодействие белка с мембраной и, таким образом, играть роль в процессах передачи сигналов. [2] Кроме того, это позволяет регулировать субклеточную локализацию, стабильность и транспортировку белков. [15] Примером, в котором пальмитоилирование белка играет роль в сигнальных путях клетки, является кластеризация белков в синапсе . Когда белок постсинаптической плотности 95 (PSD-95)пальмитоилирован, он ограничен мембраной и позволяет ему связываться и кластеризовать ионные каналы в постсинаптической мембране. Таким образом, пальмитоилирование может играть роль в регуляции высвобождения нейромедиаторов. [16]

Пальмитоилирование опосредует сродство белка к липидным рафтам и облегчает кластеризацию белков. [17] Кластеризация может увеличить расстояние между двумя молекулами. Альтернативно, кластеризация может изолировать белок от субстрата. Например, пальмитоилирование фосфолипазы D (PLD) изолирует фермент от его субстрата фосфатидилхолина. Когда уровни холестерина снижаются или уровни PIP2 повышаются, локализация, опосредованная пальмитатом , нарушается, фермент переходит в PIP2, где он встречает свой субстрат и активен за счет презентации субстрата . [18] [19] [20]

GPI белки [ править ]

Структура якоря гликофосфатидилинозитола в плазматической мембране эукариотической клетки

Гликозилфосфатидилинозитол-заякоренные белки (GPI-заякоренные белки) присоединяются к комплексной молекулярной группе GPI через амидную связь с С-концевой карбоксильной группой белка . [21] Этот комплекс GPI состоит из нескольких основных компонентов, которые все взаимосвязаны: фосфоэтаноламина , линейного тетрасахарида (состоящего из трех маннозы и глюкозаминила) и фосфатидилинозитола . [22] фосфатидилинозитолы группа гликозидная связана с не-N-ацетилированным глюкозамином в тетрасахариде. Фосфодиэфирная связьзатем образуется между маннозой на невосстанавливающем конце (тетрасахарида) и фосфоэтаноламином . Затем фосфоэтаноламин связывается амидом с С-концом карбоксильной группы соответствующего белка. [2] Присоединение GPI происходит за счет действия комплекса GPI-трансамидаза. [22] Цепи жирных кислот фосфатидилинозита вставлены в мембрану и, таким образом, являются тем, что закрепляет белок на мембране. [23] Эти белки расположены только на внешней поверхности плазматической мембраны. [2]

Роли и функции [ править ]

Остатки сахара в тетрасахариде и остатки жирных кислот в группе фосфатидилинозитола различаются в зависимости от белка. [2] Это большое разнообразие позволяет белкам GPI выполнять широкий спектр функций, включая действие в качестве гидролитических ферментов , молекул адгезии , рецепторов, ингибиторов протеаз и белков, регулирующих комплемент. [24] Кроме того, белки GPI играют важную роль в эмбриогенезе, развитии, нейрогенезе, иммунной системе и оплодотворении. [21] Более конкретно, белок GPI IZUMO1R / JUNO (названный в честь римской богини плодородия) на плазме яйца играет важную роль в слиянии сперматозоидов и яйцеклеток . Высвобождение белка IZUMO1R / JUNO GPI из плазматической мембраны яйца не позволяет сперматозоиду слиться с яйцеклеткой, и предполагается, что этот механизм может способствовать блоку полиспермии на плазматической мембране в яйцах. [25] Другая роль, которую допускает модификация GPI, заключается в ассоциации с мембранными микродоменами, временной гомодимеризации или апикальной сортировке в поляризованных клетках. [21]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Джеральд Карп (2009). Клеточная и молекулярная биология: концепции и эксперименты . Джон Уайли и сыновья. С. 128–. ISBN 978-0-470-48337-4. Проверено 13 ноября 2010 года .
  2. ^ Б с д е е г ч я J к л м Voet Д, Voet Ю.Г., Пратт CW (2013). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (4-е изд.). John Wiley & Sons, Inc. стр. 263. ISBN. 978-0470-54784-7.
  3. ^ а б в г д Кейси П.Дж., Seabra MC (март 1996 г.). «Белковые пренилтрансферазы» . Журнал биологической химии . 271 (10): 5289–92. DOI : 10.1074 / jbc.271.10.5289 . PMID 8621375 . 
  4. ^ a b c Novelli G, D'Apice MR (сентябрь 2012 г.). «Фарнезилирование белков и болезни». Журнал наследственных метаболических заболеваний . 35 (5): 917–26. DOI : 10.1007 / s10545-011-9445-у . PMID 22307208 . 
  5. Перейти ↑ Ferguson MA (август 1991). «Липидные якоря на мембранных белках». Текущее мнение в структурной биологии . 1 (4): 522–9. DOI : 10.1016 / s0959-440x (05) 80072-7 .
  6. ^ изопрен (2003). "Энциклопедия Миллера-Кина и словарь по медицине, уходу и смежному здоровью, седьмое издание" . Проверено 28 ноября 2015 года .
  7. ^ a b c Lane KT, Beese LS (апрель 2006 г.). «Серия тематических обзоров: посттрансляционные модификации липидов. Структурная биология протеина фарнезилтрансферазы и геранилгеранилтрансферазы I типа» . Журнал липидных исследований . 47 (4): 681–99. DOI : 10,1194 / jlr.R600002-JLR200 . PMID 16477080 . 
  8. ^ Штейн В, Кубала МН, Стин Дж, Grimmond С.М., Александров К (2015-01-01). «На пути к систематическому картированию и разработке механизма пренилирования белка у Saccharomyces cerevisiae» . PLOS ONE . 10 (3): e0120716. Bibcode : 2015PLoSO..1020716S . DOI : 10.1371 / journal.pone.0120716 . PMC 4358939 . PMID 25768003 .  
  9. ^ Goodsell DS (1999-01-01). «Молекулярная перспектива: онкоген ras» . Онколог . 4 (3): 263–4. DOI : 10.1634 / теонколог . 4-3-263 . PMID 10394594 . 
  10. ^ Reuter CW, Morgan MA, Bergmann L (сентябрь 2000). «Нацеливание на путь передачи сигналов Ras: рациональное, основанное на механизмах лечение гематологических злокачественных новообразований?». Кровь . 96 (5): 1655–69. DOI : 10.1182 / blood.V96.5.1655 . PMID 10961860 . 
  11. ^ a b c d e f Реш MD (ноябрь 2006 г.). «Передача и передача сигналов жирно-ацилированными и пренилированными белками». Природа Химическая биология . 2 (11): 584–90. DOI : 10,1038 / nchembio834 . PMID 17051234 . 
  12. ^ a b Уилсон Дж. П., Рагхаван А. С., Ян Ю. Ю., Чаррон Г., Ханг Х. С. (март 2011 г.). «Протеомный анализ жирно-ацилированных белков в клетках млекопитающих с использованием химических репортеров выявляет S-ацилирование вариантов гистона H3» . Молекулярная и клеточная протеомика . 10 (3): M110.001198. DOI : 10.1074 / mcp.M110.001198 . PMC 3047146 . PMID 21076176 .  
  13. ^ a b Фарази Т.А., Ваксман Г., Гордон Дж. И. (октябрь 2001 г.). «Биология и энзимология N-миристоилирования белков» . Журнал биологической химии . 276 (43): 39501–4. DOI : 10.1074 / jbc.R100042200 . PMID 11527981 . 
  14. ^ Martin DD, Beauchamp E, Berthiaume LG (январь 2011). «Посттрансляционное миристоилирование: жир имеет значение в жизни и смерти клеток». Биохимия . Биоактивные липиды, питание и здоровье. 93 (1): 18–31. DOI : 10.1016 / j.biochi.2010.10.018 . PMID 21056615 . 
  15. ^ Aicart-Ramos C, Валеро RA, Родригес-Креспо I (декабрь 2011). «Пальмитоилирование белков и субклеточный трафик» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 1808 (12): 2981–94. DOI : 10.1016 / j.bbamem.2011.07.009 . PMID 21819967 . 
  16. ^ Дитятев, Александр (2006). Эль-Хусейни, Алаа (ред.). Молекулярные механизмы синаптогенеза . Нью-Йорк: Спрингер. С. 72–75.
  17. ^ Levental, I .; Lingwood, D .; Гжибек, М .; Coskun, U .; Саймонс, К. (3 декабря 2010 г.). «Пальмитоилирование регулирует сродство рафта к большинству интегральных белков рафта» . Труды Национальной академии наук . 107 (51): 22050–22054. Bibcode : 2010PNAS..10722050L . DOI : 10.1073 / pnas.1016184107 . PMC 3009825 . PMID 21131568 .  
  18. ^ Петерсен, EN; Чанг, HW; Найебосадри, А; Хансен, С.Б. (15 декабря 2016 г.). «Кинетическое разрушение липидных рафтов является механосенсором фосфолипазы D.» Nature Communications . 7 : 13873. Bibcode : 2016NatCo ... 713873P . DOI : 10.1038 / ncomms13873 . PMC 5171650 . PMID 27976674 .   
  19. ^ Робинсон, резюме; Рохач, Т; Хансен, SB (сентябрь 2019 г.). «Инструменты для понимания наноуровневой регуляции липидов ионных каналов» . Направления биохимических наук . 44 (9): 795–806. DOI : 10.1016 / j.tibs.2019.04.001 . PMC 6729126 . PMID 31060927 .  
  20. ^ Петерсен, EN; Павел, Массачусетс; Wang, H; Хансен, SB (28 октября 2019 г.). «Нарушение опосредованной пальмитатом локализации; общий путь силы и анестезирующей активации каналов TREK-1» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . Тысяча восемьсот шестьдесят-дв (1): 183091. DOI : 10.1016 / j.bbamem.2019.183091 . PMC 6907892 . PMID 31672538 .  
  21. ^ a b c Киношита Т., Фудзита М. (январь 2016 г.). «Биосинтез GPI-заякоренных белков: особый упор на ремоделирование липидов GPI» . Журнал липидных исследований . 57 (1): 6–24. DOI : 10.1194 / jlr.R063313 . PMC 4689344 . PMID 26563290 .  
  22. ^ a b Икэдзава, Хиро (01.01.2002). «Гликозилфосфатидилинозитол (GPI) -закоренные белки» . Биологический и фармацевтический бюллетень . 25 (4): 409–417. DOI : 10.1248 / bpb.25.409 . PMID 11995915 . 
  23. Перейти ↑ Kinoshita T, Fujita M (январь 2016). «Биосинтез GPI-заякоренных белков: особый упор на ремоделирование липидов GPI» . Журнал липидных исследований . 57 (1): 6–24. DOI : 10.1194 / jlr.R063313 . PMC 4689344 . PMID 26563290 .  
  24. Перейти ↑ Kinoshita T (2014). «Биосинтез и дефицит гликозилфосфатидилинозита» . Труды Японской академии. Серия B, Физические и биологические науки . 90 (4): 130–43. Bibcode : 2014PJAB ... 90..130K . DOI : 10,2183 / pjab.90.130 . PMC 4055706 . PMID 24727937 .  
  25. ^ Coonrod SA, Naaby-Hansen S, Шетти J, Shibahara H, Chen M, Белый JM, г - н JC (март 1999). «Обработка ооцитов мышей с помощью PI-PLC высвобождает кластеры белка массой 70 кДа (pI 5) и от 35 до 45 кДа (pI 5,5) с поверхности яйца и ингибирует связывание и слияние сперматозоидов». Биология развития . 207 (2): 334–49. DOI : 10,1006 / dbio.1998.9161 . PMID 10068467 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с липид-заякоренным белком на Викискладе?