Białko zakotwiczone w lipidach
Białka zakotwiczone w lipidach (znane również jako białka związane z lipidami ) to białka znajdujące się na powierzchni błony komórkowej [ czego? ] , które są kowalencyjnie przyłączone do lipidów osadzonych w błonie komórkowej. Białka te wstawiają się i zajmują miejsce w dwuwarstwowej strukturze błony obok podobnych kwasów tłuszczowych . Białko zakotwiczone w lipidach może znajdować się po obu stronach błony komórkowej. W ten sposób lipid służy do zakotwiczenia białka w błonie komórkowej. Są rodzajem proteolipidy .
Grupy lipidowe odgrywają rolę w interakcjach białek i mogą przyczyniać się do funkcji białka, do którego są przyłączone. Ponadto lipid służy jako mediator asocjacji błonowych lub jako wyznacznik specyficznych interakcji białko-białko. Na przykład grupy lipidowe mogą odgrywać ważną rolę w zwiększaniu hydrofobowości cząsteczkowej . Pozwala to na interakcję białek z błonami komórkowymi i domenami białkowymi . Pełniąc dynamiczną rolę [ potrzebne wyjaśnienie ] , lipidacja może oddzielić białko od jego substratu w celu inaktywacji białka , a następnie aktywować je poprzez prezentacja podłoża .
Ogólnie rzecz biorąc, istnieją trzy główne typy białek zakotwiczonych w lipidach, które obejmują białka prenylowane , białka acylowane tłuszczami i białka związane z glikozylofosfatydyloinozytolem (GPI) . Białko może mieć kowalencyjnie przyłączone do niego wiele grup lipidowych, ale [ wymagane wyjaśnienie ] miejsce, w którym lipidy wiążą się z białkiem, zależy zarówno od grupy lipidowej, jak i białka.
Białka prenylowane
prenylowane to białka z kowalencyjnie przyłączonymi hydrofobowymi polimerami izoprenowymi (tj. rozgałęzionymi pięciowęglowymi węglowodorami) przy resztach cysteiny białka. Dokładniej, te grupy izoprenoidowe, zwykle farnezyl (15-węglowy) i geranylgeranyl (20-węglowy) są przyłączone do białka poprzez wiązania tioeterowe przy resztach cysteiny w pobliżu C-końca białka. Ta prenylacja łańcuchów lipidowych do białek ułatwia ich interakcję z błoną komórkową.
Motyw prenylacji „CaaX box” jest najczęstszym miejscem prenylacji w białkach, to znaczy miejscem, w którym kowalencyjnie przyłączają się farnezyl lub geranylgeranyl. W sekwencji CaaX box C oznacza cysteinę, która jest prenylowana, A oznacza dowolny alifatyczny , a X określa typ prenylacji, który nastąpi. Jeśli X to Ala, Met, Ser lub Gln, białko będzie farnezylowane przez enzym farnezylotransferazę , a jeśli X to Leu, to białko będzie geranylgeranylowane przez geranylogeranylotransferazę I enzym. Oba te enzymy są podobne, a każdy zawiera dwie podjednostki.
Role i funkcja
Białka prenylowane są szczególnie ważne dla wzrostu, różnicowania i morfologii komórek eukariotycznych. Ponadto prenylacja białek jest odwracalną potranslacyjną modyfikacją błony komórkowej. Ta dynamiczna interakcja prenylowanych białek z błoną komórkową jest ważna dla ich funkcji sygnalizacyjnych i często ulega deregulacji w procesach chorobowych, takich jak rak. Mówiąc dokładniej, Ras jest białkiem, które podlega prenylacji za pośrednictwem farnezylotransferazy , a kiedy jest włączone, może włączyć geny zaangażowane we wzrost i różnicowanie komórek. Zatem nadmierna aktywacja sygnalizacji Ras może prowadzić do raka. Zrozumienie tych prenylowanych białek i ich mechanizmów było ważne dla prac nad lekami do walki z rakiem. Inne prenylowane białka obejmują członków Rab i Rho oraz laminy .
Niektóre ważne łańcuchy prenylacji zaangażowane w szlak metaboliczny reduktazy HMG-CoA to geranylgeraniol , farnezol i dolichol . Te polimery izoprenowe (np. pirofosforan geranylu i pirofosforan farnezylu ) biorą udział w kondensacji za pośrednictwem enzymów, takich jak prenylotransferaza , która ostatecznie cyklizuje, tworząc cholesterol .
Tłuszczowe acylowane białka
Tłuszczowe acylowane białka to białka, które zostały zmodyfikowane posttranslacyjnie w celu włączenia kowalencyjnego przyłączenia kwasów tłuszczowych do pewnych reszt aminokwasowych. Najczęstszymi kwasami tłuszczowymi, które są kowalencyjnie przyłączone do białka, są nasycony mirystynowy (14-węglowy) i kwas palmitynowy (16-węglowy). Białka można modyfikować tak, aby zawierały jeden lub oba te kwasy tłuszczowe.
N- mirystoilacja
N -mirystoilacja (tj. przyłączenie kwasu mirystynowego) jest generalnie nieodwracalną modyfikacją białka, która zwykle występuje podczas syntezy białka, w której kwas mirystynowy jest przyłączony do grupy α-aminowej N-końcowej reszty glicyny poprzez wiązanie amidowe . Reakcję tę ułatwia N -mirystoilotransferaza . Białka te zwykle rozpoczynają się Met - Gly oraz seryną lub treoniną w pozycji 5. Białka, które zostały mirystoilowane, biorą udział w kaskadzie transdukcji sygnału , interakcjach białko-białko oraz w mechanizmach regulujących kierowanie i funkcję białek. Przykładem, w którym ważna jest mirystoilacja białka, jest apoptoza , zaprogramowana śmierć komórki. Po mirystoilacji agonisty śmierci domeny oddziałującej z białkiem BH3 (Bid), celuje w białko, aby przejść do błony mitochondrialnej, aby uwolnić cytochrom c , co ostatecznie prowadzi do śmierci komórki. Inne białka, które są mirystoilowane i biorą udział w regulacji apoptozy, to aktyna i gelsolina .
S -palmitoilacja
S-palmitoilacja (tj. przyłączenie kwasu palmitynowego) jest odwracalną modyfikacją białka, w której kwas palmitynowy jest przyłączony do określonej reszty cysteiny poprzez wiązanie tioestrowe . Terminu S-acylowanie można również użyć, gdy inne średnie i długie łańcuchy kwasów tłuszczowych są również przyłączone do palmitoilowanych białek. Nie zidentyfikowano sekwencji konsensusowej dla palmitoilacji białek. Białka palmitoilowane znajdują się głównie po cytoplazmatycznej stronie błony komórkowej, gdzie odgrywają rolę w sygnalizacji przezbłonowej. Grupę palmitoilową można usunąć za pomocą tioesterazy palmitoilowej. Uważa się, że ta odwrotna palmitoilacja może regulować oddziaływanie białka z błoną, a tym samym odgrywać rolę w procesach sygnalizacyjnych. Ponadto pozwala to na regulację subkomórkowej lokalizacji, stabilności i przemieszczania białek. Przykładem, w którym palmitoilacja białka odgrywa rolę w szlakach sygnalizacji komórkowej, jest grupowanie białek w synapsa . Kiedy białko gęstości postsynaptycznej 95 (PSD-95) jest palmitoilowane, jest ograniczone do błony i umożliwia jej wiązanie się i tworzenie skupisk kanałów jonowych w błonie postsynaptycznej . Zatem palmitoilacja może odgrywać rolę w regulacji uwalniania neuroprzekaźników.
Palmitoilacja pośredniczy w powinowactwie białka do tratw lipidowych i ułatwia grupowanie białek. Grupowanie może zwiększyć bliskość dwóch cząsteczek. Alternatywnie, grupowanie może oddzielić białko od substratu. Na przykład palmitoilacja fosfolipazy D (PLD) oddziela enzym od jego substratu fosfatydylocholiny. Gdy poziom cholesterolu spada lub poziom PIP2 wzrasta, lokalizacja, w której pośredniczy palmitynian, zostaje zakłócona, enzym przemieszcza się do PIP2, gdzie napotyka swój substrat i jest aktywny przez prezentację substratu .
białka GPI
Białka zakotwiczone w glikozylofosfatydyloinozytolu (białka zakotwiczone w GPI) są przyłączone do złożonej grupy molekularnej GPI poprzez wiązanie amidowe do C-końcowej grupy karboksylowej białka . Ten kompleks GPI składa się z kilku głównych składników, które są ze sobą połączone: fosfoetanoloaminy , liniowego tetrasacharydu (składającego się z trzech mannozy i glukozaminylu) oraz fosfatydyloinozytolu . Grupa fosfatydyloinozytolu jest glikozydowa połączone z nie-N-acetylowaną glukozaminą tetrasacharydu. Następnie tworzy się wiązanie fosfodiestrowe między mannozą na nieredukującym końcu (tetrasacharydu) a fosfoetanoloaminą . Fosfoetanoloamina jest następnie amidem przyłączona do C-końca grupy karboksylowej grupę odpowiedniego białka. Przyłączenie GPI następuje poprzez działanie kompleksu GPI-transamidaza. Łańcuchy kwasów tłuszczowych fosfatydyloinozytolu są wstawiane do błony i tym samym zakotwiczają białko w błonie. Białka te znajdują się tylko na zewnętrznej powierzchni błony plazmatycznej.
Role i funkcja
Reszty cukrowe w tetrasacharydzie i reszty kwasów tłuszczowych w grupie fosfatydyloinozytolu różnią się w zależności od białka. Ta wielka różnorodność pozwala białkom GPI pełnić szeroki zakres funkcji, w tym działać jako enzymy hydrolityczne , cząsteczki adhezyjne , receptory, inhibitory proteazy i białka regulatorowe dopełniacza. Ponadto białka GPI odgrywają ważną rolę w embriogenezie, rozwoju, neurogenezie, układzie odpornościowym i zapłodnieniu. Dokładniej, białko GPI IZUMO1R /JUNO (nazwane na cześć rzymska bogini płodności ) na osoczu komórki jajowej odgrywa zasadniczą rolę w fuzji nasienia z komórką jajową . Uwolnienie białka IZUMO1R/JUNO GPI z błony plazmatycznej jaja uniemożliwia plemnikom fuzję z komórką jajową i sugeruje się, że ten mechanizm może przyczyniać się do blokowania polispermii w błonie komórkowej jaja. Inne role, na które pozwala modyfikacja GPI, to powiązanie z mikrodomenami błonowymi, przejściową homodimeryzacją lub sortowaniem wierzchołkowym w spolaryzowanych komórkach.
Linki zewnętrzne
-
Media związane z białkiem zakotwiczonym w lipidach w Wikimedia Commons
