stringtranslate.com

N-Формилметионин

N -Формилметионин (fMet, [2] HCO-Met, [3] For-Met [3] ) является производным аминокислоты метионина , в котором формильная группа была добавлена ​​к аминогруппе . Он специально используется для инициации синтеза белка из бактериальных и органеллярных генов и может быть удален посттрансляционно .

fMet играет важную роль в синтезе белка бактерий, митохондрий и хлоропластов . Он не используется в цитозольном синтезе белка эукариот , где транслируются ядерные гены эукариот . Он также не используется археями . В организме человека fMet распознается иммунной системой как чужеродный материал или как сигнал тревоги, вырабатываемый поврежденными клетками, и стимулирует организм к борьбе с потенциальной инфекцией.

Функция в синтезе белка

Перевод

fMet требуется для эффективного инициирования синтеза белка в большинстве групп бактерий. Комплекс 30S рибосома–мРНК специфически рекрутирует тРНК с формилированной аминокислотой – тРНК fMet, прикрепленной к fMet в естественном случае. [4]

Поскольку fMet управляет инициацией, белки в бактериях начинаются ( N -конец ) с остатка fMet вместо метионина. Дальнейшие появления кодона «AUG» приведут к нормальному метионину, поскольку используется нормальная «удлиняющаяся» тРНК Met . [4]

Добавление формильной группы к метионину катализируется ферментом метионил -тРНК формилтрансферазой . Эта модификация выполняется после того, как метионин был загружен на тРНК fMet аминоацил -тРНК синтетазой . Сам метионин может быть загружен либо на тРНК fMet , либо на тРНК Met . Однако формилтрансфераза будет катализировать добавление формильной группы к метионину только в том случае, если метионин был загружен на тРНК fMet , а не на тРНК Met . Это происходит потому, что формилтрансфераза распознает специфические особенности тРНК fMet . [4]

Митохондрии эукариотических клеток, включая клетки человека, и хлоропласты растительных клеток также инициируют синтез белка с fMet. Учитывая, что митохондрии и хлоропласты имеют этот начальный синтез белка с fMet, как и бактерии, это было приведено в качестве доказательства эндосимбиотической теории . [ 5 ]

Неожиданно оказалось, что формилтрансфераза может также воздействовать на эукариотическую инициирующую тРНК в живых дрожжевых клетках. Даже в нормальных условиях формилтрансфераза, кодируемая ядром, не полностью импортируется в митохондрии; еще больше ее остается в цитозоле при стрессе. Эти цитозольные формилтрансферазы производят fMet-тРНК i , которая может использоваться цитозольными рибосомами для производства белков с N-концевым fMet. Эти белки нацелены на деградацию специфическими процессами в клетке. [6]

Дальнейшая обработка

N - концевой fMet удаляется из большинства белков, как хозяйских, так и рекомбинантных, с помощью последовательности двух ферментативных реакций. Сначала пептиддеформилаза (PDF) деформилирует его, превращая остаток обратно в нормальный метионин. Затем метионинаминопептидаза (MetAP) удаляет остаток из цепи. [7] MetAP действует только на белки с остатками во второй позиции, которые менее объемны, чем валин. [8]

N - концевой fMet, если его не удалить с помощью PDF, по-видимому, действует как дегрон , сигнал к деградации белка. [8]

Вариация

Формильная группа не является строго обязательной для инициации. Бактерии с нокаутированной формилтрансферазой, которая не позволяет Met-tRNA fMet (т. е. метионину, загруженному на tRNA fMet ) превращаться в fMet-tRNA fMet , могут иметь различную степень остаточной способности начинать синтез белка. E. coli , S. pneumoniae и B. subtilis не показывают почти никакой остаточной способности к трансляции, в то время как P. aeruginosa , S. aureus , H. influenzae и, возможно, S. faecalis все еще производят много белка. У P. aeruginosa эта способность облегчается бактериальным фактором инициации 2 , который может переносить как Met-tRNA fMet , так и fMet-tRNA fMet в рибосому. [9]

Соответствие иммунологии

Поскольку fMet присутствует в белках, производимых бактериями, но не в белках, производимых эукариотами (за исключением органелл бактериального происхождения), иммунная система может использовать его для различения своего и чужого. Полиморфноядерные клетки могут связывать белки, начиная с fMet, и использовать их для инициирования привлечения лейкоцитов циркулирующей крови , а затем стимулировать микробицидную активность, такую ​​как фагоцитоз . [10] [11] [12]

Поскольку fMet присутствует в белках, вырабатываемых митохондриями и хлоропластами, более поздние теории не рассматривают его как молекулу, которую иммунная система может использовать для различения своего и чужого. [13] Вместо этого, fMet-содержащие олигопептиды и белки, по-видимому, высвобождаются митохондриями поврежденных тканей, а также поврежденными бактериями, и, таким образом, могут квалифицироваться как сигнал «тревоги», как обсуждалось в модели иммунитета Danger . Прототипическим fMet-содержащим олигопептидом является N -формилметионин-лейцил-фенилаланин (FMLP), который активирует лейкоциты и другие типы клеток, связываясь с рецепторами G-белка, сопряженными с формилпептидным рецептором 1 (FPR1) и формилпептидным рецептором 2 (FPR2) этих клеток (см. также формилпептидный рецептор 3 ). Действуя через эти рецепторы, fMet-содержащие олигопептиды и белки являются частью врожденной иммунной системы ; они функционируют для инициирования острых воспалительных реакций, но при других условиях функционируют для ингибирования и разрешения этих реакций. Олигопептиды и белки, содержащие fMet, также функционируют в других физиологических и патологических реакциях.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "N-Формил-DL-метионин". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  2. ^ PubChem. "N-Формил-DL-метионин". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 24.10.2020 .
  3. ^ ab Номенклатура и символика аминокислот и пептидов, 3AA-18 и 3AA-19
  4. ^ abc Shetty, S; Shah, RA; Chembazhi, UV; Sah, S; Varshney, U (28 февраля 2017 г.). «Две высококонсервативные особенности бактериальных инициаторных тРНК позволяют им проходить через различные контрольные точки при инициации трансляции». Nucleic Acids Research . 45 (4): 2040–2050. doi :10.1093/nar/gkw854. PMC 5389676 . PMID  28204695. 
  5. ^ Альбертс, Брюс (18 ноября 2014 г.). Молекулярная биология клетки (шестое изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк. С. 800. ISBN 978-0-8153-4432-2. OCLC  887605755.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  6. ^ Варшавский, Александр (8 января 2019 г.). "Пути деградации белков N-дегрона и C-дегрона". Труды Национальной академии наук . 116 (2): 358–366. Bibcode : 2019PNAS..116..358V. doi : 10.1073/pnas.1816596116 . PMC 6329975. PMID  30622213 . 
  7. ^ Шерман Ф., Стюарт Дж. В., Цунасава С. (июль 1985 г.). «Метионин или не метионин в начале белка». BioEssays . 3 (1): 27–31. doi :10.1002/bies.950030108. PMID  3024631. S2CID  33735710.
  8. ^ ab Piatkov, KI; Vu, TT; Hwang, CS; Varshavsky, A (2015). «Формилметионин как сигнал деградации на N-концах бактериальных белков». Microbial Cell (Грац, Австрия) . 2 (10): 376–393. doi :10.15698/mic2015.10.231. PMC 4745127. PMID  26866044 . 
  9. ^ Piatkov, KI; Vu, TT; Hwang, CS; Varshavsky, A (2015). «Формилметионин как сигнал деградации на N-концах бактериальных белков». Microbial Cell (Грац, Австрия) . 2 (10): 376–393. doi : 10.15698/mic2015.10.231 . PMC 4745127. PMID  26866044 . 
  10. ^ Иммунология в MCG 1/phagstep
  11. ^ "Врожденная иммунная система: рецепторы распознавания образов, антиген-неспецифические антимикробные молекулы тела и цитокины". Архивировано из оригинала 27-07-2010.
  12. ^ Detmers PA, Wright SD, Olsen E, Kimball B, Cohn ZA (сентябрь 1987 г.). «Агрегация рецепторов комплемента на человеческих нейтрофилах в отсутствие лиганда». The Journal of Cell Biology . 105 (3): 1137–45. doi : 10.1083/jcb.105.3.1137. PMC 2114803. PMID  2958480. 
  13. ^ Zhang Q, Raoof M, Chen Y, Sumi Y, Sursal T, Junger W, Brohi K, Itagaki K, Hauser CJ (4 марта 2010 г.). «Циркулирующие митохондриальные DAMP вызывают воспалительные реакции на травму». Nature . 464 (7285): 104–107. Bibcode :2010Natur.464..104Z. doi :10.1038/nature08780. PMC 2843437 . PMID  20203610. 

Внешние ссылки