Пальмитоилирование - Palmitoylation

При пальмитоилировании пальмитоильная группа (полученная из пальмитиновая кислота, изображенный выше).
Пальмитоилирование остатка цистеина
Оставили Пальмитоилированные (красные) якоря Анкирин G к плазматической мембране. Правильно Закройте вверх. Остаток пальмитила желтого цвета.
Пальмитоилирование Гефирин Контролирует кластеризацию рецепторов и пластичность ГАМКергических синапсов[1]

Пальмитоилирование ковалентное присоединение жирные кислоты, Такие как пальмитиновая кислота, к цистеин (S-пальмитоилирование) и реже до серин и треонин (О-пальмитоилирования) остатков белков, которые обычно мембрана белки.[2] Точная функция пальмитоилирования зависит от конкретного рассматриваемого белка. Пальмитоилирование увеличивает гидрофобность белков и способствует их мембранной ассоциации. Пальмитоилирование также, по-видимому, играет важную роль в субклеточном перемещении белков между компартментами мембраны,[3] а также в модулировании белок-белковые взаимодействия.[4] В отличие от пренилирование и миристоилирование, пальмитоилирование обычно обратимо (потому что связь между пальмитиновой кислотой и белком часто является тиоэфир связь). Обратная реакция в млекопитающее клеток катализируется ацилпротеиновые тиоэстеразы (АПТ) в цитозоль и пальмитоил протеин тиоэстеразы в лизосомы. Поскольку пальмитоилирование является динамическим посттрансляционным процессом, считается, что оно используется клеткой для изменения субклеточной локализации, межбелковых взаимодействий или связывающей способности белка.

Примером белка, который подвергается пальмитоилированию, является гемагглютинин, мембранный гликопротеин, используемый грипп прикрепляться к рецепторам клетки-хозяина.[5] Циклы пальмитоилирования широкого спектра ферменты были охарактеризованы в последние несколько лет, в том числе H-Ras, Gsα, то β2-адренорецептор, и эндотелиальный синтаза оксида азота (eNOS). При передаче сигнала через G-белок пальмитоилирование α-субъединицы, пренилирование субъединицы γ и миристоилирование участвует в прикреплении G-белка к внутренней поверхности плазматической мембраны, так что G-белок может взаимодействовать со своим рецептором.[6]

Механизм

S-пальмитоилирование обычно осуществляется белками с Домен DHHC. Исключения составляют неферментативные реакции. Ацил-протеинтиоэстераза (APT) катализирует обратную реакцию.[7] Другие ацильные группы, такие как стеарат (C18: 0) или олеат (C18: 1) также часто принимаются, особенно в растительных и вирусных белках, что делает S-ацилирование более полезное имя.[8][9]

Некоторые структуры домена DHHC были определены с помощью рентгеновской кристаллографии. Он содержит линейно расположенный каталитическая триада из Asp153, His154 и Cys156. Он работает на механизм для пинг-понга, где цистеин атакует ацил-КоА с образованием S-ацилированного DHHC, а затем ацильная группа переносится на субстрат. Существуют ферменты DHHR, и он (как и некоторые ферменты DHHC) может использовать тройной комплекс механизм вместо этого.[10]

Ингибитор S-пальмитоилирования DHHC является 2-бромопальмитат (2-БП). 2-BP является неспецифическим ингибитором, который также останавливает многие другие ферменты, перерабатывающие липиды.[7]

Пальмитойлом

А метаанализ из 15 исследований составлено около 2000 млекопитающее белки, которые пальмитоилированы. Самые высокие ассоциации пальмитойлома с раки и расстройства нервная система. Примерно 40% синаптический белки были обнаружены в пальмитоиломе.[11]

Биологическая функция

Презентация субстрата

Пальмитоилирование опосредует сродство белка к липидные рафты и облегчает кластеризацию белков.[12] Кластеризация может увеличить близость двух молекул. Альтернативно, кластеризация может изолировать белок от субстрата. Например, пальмитоилирование фосфолипазы D (PLD) изолирует фермент от его субстрата фосфатидилхолина. Когда уровень холестерина снижается или уровень PIP2 увеличивается, пальмитат-опосредованная локализация нарушается, фермент переходит к PIP2, где он встречает свой субстрат и активен презентация субстрата.[13][14][15]

Формирование синапсов

Ученые оценили важность присоединения длинных гидрофобных цепей к определенным белкам в сигнальных путях клетки. Хороший пример его значения - кластеризация белков в синапсе. Основным медиатором кластеризации белков в синапсе является белок постсинаптической плотности (95 кДа). PSD-95. Когда этот белок пальмитоилирован, он ограничивается мембраной. Это ограничение мембраны позволяет ей связываться с ионными каналами кластера в постсинаптический мембрана. Также в пресинаптическом нейроне пальмитоилирование SNAP-25 направляет его к разделению в клеточной мембране [16] и позволяет SNARE комплекс диссоциировать во время слияния везикул. Это обеспечивает роль пальмитоилирования в регулировании нейротрансмиттер релиз.[17]

Пальмитоилирование дельта катенин по-видимому, координирует зависимые от активности изменения в молекулах синаптической адгезии, структуре синапсов и локализации рецепторов, которые участвуют в формировании памяти.[18]

Пальмитоилирование гефирин сообщалось о влиянии ГАМКергический синапсы.[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Деянович Б., Земтнер М., Эберт С., Ламкемейер Т., Нойзер Ф., Люшер Б., Мейер Дж. К., Шварц Г. (июль 2014 г.). «Пальмитоилирование гефирина контролирует кластеризацию рецепторов и пластичность ГАМКергических синапсов». PLOS Биология. 12 (7): e1001908. Дои:10.1371 / journal.pbio.1001908. ЧВК  4099074. PMID  25025157.
  2. ^ Линдер, М.Е., "Обратимая модификация белков жирными кислотами, связанными с тиоэфиром". Липидизация белков, F. Tamanoi и D.S. Sigman, ред., Стр. 215-40 (Сан-Диего, Калифорния: Academic Press, 2000).
  3. ^ Рокс О., Пейкер А., Камс М., Вервеер П. Дж., Кернер С., Лумбьеррес М., Кульман Дж., Вальдманн Х., Виттингхофер А., Бастиаенс П. И. (2005). «Цикл ацилирования регулирует локализацию и активность пальмитоилированных изоформ Ras». Наука. 307 (5716): 1746–1752. Bibcode:2005Научный ... 307.1746R. Дои:10.1126 / science.1105654. PMID  15705808.
  4. ^ Басу, Дж., "Пальмитоилирование белков и динамическая модуляция функции белков". Текущая наука, Vol. 87, No. 2, pp. 212-17 (25 июля 2004 г.), http://www.ias.ac.in/currsci/jul252004/contents.htm
  5. ^ Палезе, Питер; Гарсия-Састре, Адольфо (1999). «ВИРУСЫ ГРИППА (ORTHOMYXOVIRIDAE) | Молекулярная биология». Энциклопедия вирусологии. С. 830–836. Дои:10.1006 / rwvi.1999.0157. ISBN  9780122270307. Архивировано из оригинал на 2012-09-12.
  6. ^ Уолл, Массачусетс; Coleman, DE; Ли, Э; Iñiguez-Lluhi, JA; Познер, BA; Gilman, AG; Спранг, SR (15 декабря 1995 г.). «Структура гетеротримеров G-белка Gi альфа 1 бета 1 гамма 2». Клетка. 83 (6): 1047–58. Дои:10.1016/0092-8674(95)90220-1. PMID  8521505.
  7. ^ а б Ланьон-Хогг, Т., Фаронато, М., Серва, Р.А., и Тейт, Э.В. (2017). Динамическое ацилирование белков: новые субстраты, механизмы и мишени для лекарств. Тенденции в биохимических науках, 42 (7), 566–581. DOI: 10.1016 / j.tibs.2017.04.004
  8. ^ Ли, У; Ци, Б. (2017). «Прогресс в понимании S-ацилирования белков: перспективы на растениях». Границы науки о растениях. 8: 346. Дои:10.3389 / fpls.2017.00346. ЧВК  5364179. PMID  28392791.
  9. ^ «Протеолипиды - белки, модифицированные ковалентным присоединением к липидам - ​​N-миристоилированные, S-пальмитоилированные, пренилированные белки, грелин, хэджхог белки». www.lipidhome.co.uk. Получено 18 июля 2019.
  10. ^ Рана, MS; Ли, CJ; Банерджи, А (28 февраля 2019 г.). «Молекулярный механизм белковых ацилтрансфераз DHHC». Сделки Биохимического Общества. 47 (1): 157–167. Дои:10.1042 / BST20180429. PMID  30559274.
  11. ^ Сандерс СС, Мартин Д.Д., Батланд С.Л., Лавалле-Адам М., Кальцолари Д., Кей С., Йейтс-младший, Хайден М.Р. (август 2015 г.). «Лечение пальмитойлома млекопитающих указывает на ключевую роль пальмитоилирования в заболеваниях и расстройствах нервной системы и раковых заболеваниях». PLOS вычислительная биология. 11 (8): e1004405. Bibcode:2015PLSCB..11E4405S. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1004405. ЧВК  4537140. PMID  26275289.
  12. ^ 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. Дои:10.1073 / pnas.1016184107. ЧВК  3009825. PMID  21131568.
  13. ^ Петерсен, EN; Чанг, HW; Найебосадри, А; Хансен, С.Б. (15 декабря 2016 г.). «Кинетическое разрушение липидных рафтов - это механосенсор фосфолипазы D.» Nature Communications. 7: 13873. Bibcode:2016НатКо ... 713873P. Дои:10.1038 / ncomms13873. ЧВК  5171650. PMID  27976674.
  14. ^ Робинсон, резюме; Рохач, Т; Хансен, SB (сентябрь 2019 г.). «Инструменты для понимания наноуровневой регуляции липидов ионных каналов». Тенденции в биохимических науках. 44 (9): 795–806. Дои:10.1016 / j.tibs.2019.04.001. ЧВК  6729126. PMID  31060927.
  15. ^ Петерсен, EN; Павел, Массачусетс; Wang, H; Хансен, С.Б. (28 октября 2019 г.). «Нарушение опосредованной пальмитатом локализации; общий путь силы и анестезирующей активации каналов TREK-1». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны. 1862 (1): 183091. Дои:10.1016 / j.bbamem.2019.183091. ЧВК  6907892. PMID  31672538.
  16. ^ Гривз, Дженнифер (март 2011 г.). «Дифференциальное пальмитоилирование регулирует формирование внутриклеточного паттерна SNAP25». Журнал клеточной науки. 124 (8): 1351–1360. Дои:10.1242 / jcs.079095. ЧВК  3065388. PMID  21429935.
  17. ^ «Молекулярные механизмы синаптогенеза». Под редакцией Александра Дитяева и Алаа Эль-Хусейни. Спрингер: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. 2006. стр. 72-75
  18. ^ Бриджиди Г.С., Сан Й., Беккано-Келли Д., Питман К., Джобассер М., Боргланд С.Л., Милнервуд А.Дж., Бамджи С.Х. (23 января 2014 г.). «Пальмитоилирование дельта-катенина с помощью DHHC5 опосредует индуцированную активностью пластичность синапсов». Природа Неврология. 17 (4): 522–532. Дои:10.1038 / №3657. ЧВК  5025286. PMID  24562000.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка