stringtranslate.com

Проект:NatB

NatB — это название фермента из группы ферментов, называемых N-концевыми ацетилтрансферазами (NAT), которые модифицируют белки, выполняя N-концевое ацетилирование . NAT принадлежит к суперсемейству N-ацетилтрансфераз (GNAT), родственному GCN5. N-концевое ацетилирование — это процесс добавления ацетильной группы во время или после синтеза белка . [1] . NatB — один из основных NAT в клетке и представляет собой гетеродимерный комплекс, обнаруженный в цитозоле, состоящий из вспомогательной субъединицы NAA25 и каталитической субъединицы NAA20 [2] [3] . Субъединица NAA25 прикрепляется к рибосоме , а субъединица NAA20 является ферментативной субъединицей. Комплекс NatB добавляет ацетильную группу непосредственно к субстратному белку, когда он производится на рибосоме, что также известно как котрансляционная модификация. Изучение связывания комплекса NatB с рибосомой в дрожжах показало, что NatB локализуется в выходном туннеле рибосомы, а связывание субъединиц NatB с рибосомой зависит от ES27a (малый рибосомальный субъединичный белок) [4] . NatB структурно и биологически консервативен у дрожжей ( Saccharomyces cerevisiae ) и людей [3] .

Структура комплекса NatB в дрожжах ( Candida albicans ) была изучена в 2017 году [5] , и NAA25, по-видимому, создает карман для NAA20, где связывается целевой белок. Структура NAA20 в термофильном грибе Chaetomium thermophilum была успешно охарактеризована в 2020 году [6] , и было обнаружено, что NAA20 способен ацетилировать целевые белки в отсутствие NAA25, хотя и с более низкой скоростью ацетилирования, чем комплекс NAA20/NAA25 NatB [6] . Однако NAA20 у людей нестабилен в отсутствие NAA25, и поэтому NatB образует комплекс in vivo [3] .

NatB отвечает за N-концевое ацетилирование приблизительно 20% человеческого протеома [7] . NatB ацетилирует N-концевые белки, начиная с метионина (iMet), за которым следуют кислые или амидные аминокислоты , делая целевой пул M D , ME , M N и M Q . Почти 100% всех белков, которые являются целевыми субстратами NatB, ацетилированы на N-конце, что является уникальной особенностью NatB по сравнению с другими NAT [7] [8] . Поиск субстратов и белков, которые ацетилируются на N-конце NatB, изучался на дрожжах и людях с целью понимания биологической функции NatB. У дрожжей отсутствие активности ацетилирования N-конца NatB влияет на взаимодействия актина и тропомиозин [2] [9] . Субъединица NF-κB p65 также была предложена в качестве целевого белка у людей [3] , а также тропомиозин 1 [8] . NatB также, по-видимому, потенциально регулирует белок субъединицы Set-COMPASS Swd1 путем ацетилирования N-конца, и, следовательно, NatB может регулировать метилирование H3K4 вместе с NatA [10] . NatB также может регулировать метаболизм NAD + у дрожжей, где нокаут nat3 Δ ( NAA25 ) и mdm20 Δ ( NAA20 ) снизил уровни белков никотинамидмононуклеотидаденилилтрансферазы (Nmnat) Nma1 и Nma2 [11] .

Фенотипы NatB

Изучение влияния мутаций в гене NAA20 и гене NAA25 в клетках человека показало схожие клеточные фенотипы , среди прочего, что подавление активности NatB снижает стабильность цитоскелета , влияя на актиновые микрофиламенты и фокальную адгезию [8] . При отключении гена NAA20 или NAA25 в клетках человека наблюдалось то же самое, что и в клетках дрожжей; уменьшение актиновых микрофибрилл, а также уменьшение фокальных адгезий в клетке. Результаты этого исследования также показали, что человеческий NatB с большей вероятностью ацетилирует N-концы белка MQ с более высокой скоростью, чем дрожжевой NatB. Это означает, что NatB важен для поддержания структуры и движения клетки.

NatB также может быть связан с белками, участвующими в клеточном росте, поскольку подавление как NAA20, так и NAA25 приводило к снижению пролиферации клеток . Однако подавление либо NAA20 , либо NAA25 приводило к снижению пролиферации клеток, большей гибели клеток или застреванию клеток на стадии интерфазы (G 0 /G 1 ) соответственно [3] .

NatB также изучался в клетках эмбриональных фибробластов мышей (MEF) путем отключения гена NAA20 , и, как у человека и дрожжей, снизилась пролиферация клеток, а также актиновый цитоскелет, дезорганизация и снижение фокальной адгезии. Репликация ДНК также была затронута отрицательно, что, вероятно, вызвало старение клеток [12] .

Заболевания

Есть некоторые указания на то, что NatB может ацетилировать на N-конце α-синуклеин , белок, участвующий в болезни Паркинсона [7] [13] . α-синуклеин является потенциальным аналогом ферментативной активности NatB, поскольку белок начинается с MD. Было обнаружено, что N-концевое ацетилирование α-синуклеина стабилизирует белок и регулирует уровень нейрональной токсичности [14] . Также обнаружено, что NatB необходим для выключения активности PA-X, белка вируса гриппа A [15] . PA-X влияет на экспрессию генов и иммунный ответ у хозяина, а NatB вносит свой вклад, выключая репликацию РНК вируса , хотя механизм, стоящий за этим, неизвестен.

Существуют некоторые фенотипы, связанные с раком , где экспрессия NAA20 была повышена при гепатокарциноме и раке печени [16] [17] . Экспрессия NAA20 также была повышена в клетках тройного негативного рака молочной железы (TNBC), и исследования показали, что NAA20 может быть мишенью для клеток TNBC, чтобы способствовать пролиферации клеток путем активации сигнализации EGFR через Rab5A . Нокдаун NAA20 in vivo показал снижение роста опухоли [18].

Недавно были проведены исследования с участием пациентов с мутациями в гене NAA20 , которые были обнаружены с помощью генетического скрининга. Было обнаружено, что эти мутации пациентов влияют на ферментативные свойства NatB, таким образом, вероятно, являясь причиной различных симптомов, влияющих на их жизнь. Эти мутации редки, и на данный момент о них сообщалось всего с семью людьми из трех разных семей, но все различные мутации, которые были обнаружены, находятся в гене NAA20 . Первым случаем патогенного варианта NAA20 были два брата с миссенс-мутацией Met54Val и три брата с гомозиготным миссенс-вариантом Ala80Val [19] , а вторым случаем были около двух братьев с биаллельной мутацией Gln34Ter/Leu4Pro [20] . Общим эффектом этих мутаций является более слабое связывание NAA20 с NAA25, тем самым снижая способность комплекса NatB добавлять ацетильную группу к целевому белку.

Имеются некоторые небольшие различия в клинических симптомах у семи пациентов, главным из которых является то, что у пациентов с мутацией Met54Val или Ala80Val наблюдалось уменьшение окружности головы, состояние, известное как микроцефалия . Общими симптомами у всех семи пациентов являются различные формы задержки развития в виде нарушения речи, нарушения ходьбы и изменения черт лица. Какие белки затронуты и могут вызывать патогенные симптомы, на сегодняшний день неизвестно и должно быть дополнительно изучено, поскольку эффект потери функции NAA20 весьма сказывается на здоровье и качестве жизни пациентов.

Лечение в будущем

N-концевое ацетилирование играет большую роль в общем гомеостазе клеток , и изменение одного из NAT имеет большое влияние, в основном из-за огромного количества субстратов, которые подвергаются N-концевому ацетилированию. Механизм и влияние на уровне протеома крайне необходимо изучить, чтобы понять молекулярные механизмы, лежащие в основе фенотипов затронутых лиц. В таких механизмах может быть задействовано много белков, и это необходимо изучить, чтобы выявить новые углы для улучшения лечения.

Ссылки

  1. ^ Дэн, С. и Р. Марморштейн, N-концевое ацетилирование белков: структурная основа, механизм, универсальность и регуляция. Тенденции в биохимических науках, 2020.
  2. ^ ab Полевода, Б. и др., Nat3p и Mdm20p необходимы для функционирования дрожжевой NatB Nα-терминальной ацетилтрансферазы и актина и тропомиозина*. Журнал биологической химии, 2003. 278 (33): стр. 30686-30697.
  3. ^ abcde Starheim, KK, et al., Идентификация комплекса B человеческой N(альфа)-ацетилтрансферазы (hNatB): комплекс, важный для прогрессирования клеточного цикла. Biochem J, 2008. 415 (2): стр. 325-31.
  4. ^ Knorr, AG, et al., Динамическая архитектура комплексов Map1- и NatB-рибосомы координирует последовательные модификации зарождающихся полипептидных цепей. PLoS Biol, 2023. 21 (4): стр. e3001995.
  5. ^ Хонг, Х. и др., Молекулярная основа субстрат-специфического ацетилирования N-концевой ацетилтрансферазой NatB. Структура, 2017. 25 (4): стр. 641-649.e3.
  6. ^ ab Layer, D., et al., Структурная основа активности Naa20 по отношению к каноническому субстрату NatB. Commun Biol, 2021. 4 (1): стр. 2.
  7. ^ abc Aksnes, H., N. McTiernan и T. Arnesen, NATs at a look. J Cell Sci, 2023. 136 (14).
  8. ^ abc Ван Дамм, П. и др., Анализ N-концевого ацетилома и функциональные аспекты N-концевой ацетилтрансферазы NatB. Труды Национальной академии наук, 2012. 109 (31): стр. 12449-12454.
  9. ^ Сингер, Дж. М. и Дж. М. Шоу, Белок Mdm20 функционирует вместе с белком Nat3, ацетилируя белок Tpm1 и регулируя взаимодействия тропомиозин-актин у почкующихся дрожжей. Proc Natl Acad Sci USA, 2003. 100 (13): стр. 7644-9.
  10. ^ Woo, H., et al., N-концевое ацетилирование Set1-COMPASS тонко настраивает паттерны метилирования H3K4. Sci Adv, 2024. 10 (28): стр. eadl6280.
  11. ^ Крофт, Т. и др., Ацетилирование N-концевого белка NatB модулирует уровни Nmnats, ферментов биосинтеза НАД+ в Saccharomyces cerevisiae. Журнал биологической химии, 2020. 295 (21): стр. 7362-7375.
  12. ^ Elurbide, J., et al., Истощение каталитической субъединицы NatB нарушает инициацию репликации ДНК, что приводит к старению в MEF. Int J Mol Sci, 2023. 24 (10).
  13. ^ Дэн, С. и др., Молекулярная основа ацетилирования N-концевого альфа-синуклеина человеческим NatB. eLife, 2020. 9 : стр. e57491.
  14. ^ Винуэза-Гавиланес, Р. и др., Мутанты N-концевого ацетилирования влияют на стабильность альфа-синуклеина, уровни белка и нейрональную токсичность. Нейробиология болезней, 2020. 137 : стр. 104781.
  15. ^ Ойши, К. и др., N-концевое ацетилирование с помощью NatB необходимо для выключения активности вируса гриппа А PA-X. Cell Rep, 2018. 24 (4): стр. 851-860.
  16. ^ Юнг, Т.-Й. и др., Naa20, каталитическая субъединица комплекса NatB, способствует развитию гепатоцеллюлярной карциномы, регулируя ось LKB1–AMPK–mTOR. Экспериментальная и молекулярная медицина, 2020. 52 (11): стр. 1831-1844.
  17. ^ Аметзазурра, А. и др., Роль человеческой N-α-ацетилтрансферазы 5 в клеточной пролиферации и канцерогенезе. Онкоген, 2008. 27 (58): стр. 7296-7306.
  18. ^ Qiao, L., et al., NAA20 рекрутирует Rin2 и способствует прогрессированию тройного негативного рака молочной железы, регулируя активацию сигнала EGFR, опосредованную Rab5A. Cell Signal, 2023. 112 : стр. 110922.
  19. ^ Моррисон, Дж. и др., Варианты миссенс NAA20, нарушающие N-концевую ацетилтрансферазу белка NatB, вызывают аутосомно-рецессивную задержку развития, умственную отсталость и микроцефалию. Генетика в медицине: официальный журнал Американского колледжа медицинской генетики, 2021. 23 (11): стр. 2213-2218.
  20. ^ D'Onofrio, G., et al., Новые биаллельные варианты расширяют фенотип синдрома, связанного с NAA20. Clin Genet, 2023. 104 (3): стр. 371-376.