Proteolipid

Nie mylić z lipoproteiną .

Proteolipid to białko kowalencyjnie połączone z cząsteczkami lipidów , którymi mogą być kwasy tłuszczowe , izoprenoidy lub sterole . Proces takiego wiązania znany jest jako lipidacja białek i należy do szerszej kategorii acylacji i modyfikacji potranslacyjnych . Proteolipidy występują obficie w tkance mózgowej, występują także w wielu innych tkankach zwierzęcych i roślinnych. Należą do nich grelina , hormon peptydowy związany z karmieniem. Wiele proteolipidów składa się z białek kowalencyjnie związanych z łańcuchami kwasów tłuszczowych, co często zapewnia im interfejs do interakcji z błony biologiczne . Nie należy ich mylić z lipoproteinami , rodzajem kulistego zestawu składającego się z wielu cząsteczek lipidów i niektórych apolipoprotein .

Struktura

W zależności od rodzaju kwasu tłuszczowego przyłączonego do białka, proteolipid może często zawierać grupy mirystoilowe , palmitoilowe lub prenylowe . Każda z tych grup pełni różne funkcje i ma różne preferencje co do tego, do której reszty aminokwasowej się przyłącza. Procesy te nazywane są odpowiednio mirystoilacją (zwykle na N-końcowym Gly ), palmitoilacją (do cysteiny ) i prenylacją (również do cysteiny). Pomimo pozornie specyficznych nazw, N-mirystoilacja i S-palmitoilacja może również obejmować inne kwasy tłuszczowe, najczęściej występujące w roślinach i proteolipidach wirusowych. Artykuł na temat białek zakotwiczonych w lipidach zawiera więcej informacji na temat tych klas kanonicznych.

Lipidowane peptydy są rodzajem peptydów amfifilowych, które zawierają jeden lub więcej łańcuchów alkilowych/lipidowych, przyłączonych do głównej grupy peptydu. Podobnie jak amfifile peptydowe , ulegają one samoorganizacji w zależności od równowagi hydrofilowej/hydrofobowej, a także interakcji między jednostkami peptydowymi, co zależy od ładunku reszt aminokwasowych. Lipidowane peptydy łączą cechy strukturalne amfifilowych środków powierzchniowo czynnych z funkcjami bioaktywnych peptydów i wiadomo, że łączą się w różnorodne nanostruktury.

Funkcja i zastosowanie

Ze względu na pożądane właściwości peptydów, takie jak wysokie powinowactwo do receptorów i bioaktywność oraz niska toksyczność, zastosowanie peptydów w lecznictwie (tj. jako środki peptydowe ) ma ogromny potencjał; pokazuje szybko rozwijający się rynek z ponad 100 zatwierdzonymi lekami na bazie peptydów. Wadą jest to, że peptydy mają niską biodostępność i stabilność po podaniu doustnym. Lipidacja jako narzędzie modyfikacji chemicznej w opracowywaniu środków terapeutycznych okazała się przydatna w przezwyciężaniu tych problemów, przy czym cztery leki peptydowe zawierające lipidy są obecnie zatwierdzone do stosowania u ludzi, a różne inne są przedmiotem badań klinicznych. Dwa z zatwierdzonych leków to długo działające przeciwcukrzycowe analogi GLP-1, liraglutyd (Victoza®) i insulina detemir (Levemir®). Pozostałe dwa to antybiotyki daptomycyna i polimyksyna B.

Lipidowane peptydy mają również zastosowanie w innych obszarach, np. w przemyśle kosmetycznym. W kremach przeciwzmarszczkowych stosowany jest dostępny na rynku lipidowany peptyd Matrixyl . Matrixyl jest pentapeptydem o sekwencji KTTKS, z przyłączonym łańcuchem palmitoilolipidowym , który jest w stanie stymulować produkcję kolagenu i fibronektyny w fibroblastach. Kilka badań wykazało obiecujące wyniki stosowania palmitoilo-KTTKS i stwierdzono, że preparaty do stosowania miejscowego znacznie zmniejszają drobne linie i zmarszczki, pomagając opóźnić proces starzenia się skóry. Grupa Hamley przeprowadziła również badania palmitoilo-KTTKS i stwierdziła, że ​​w zakresie pH 3–7 samoorganizuje się on w nanotaśmy, a także stymuluje ludzkie fibroblastów skóry i rogówki w sposób zależny od stężenia, co sugeruje, że stymulacja zachodzi powyżej krytycznego stężenia agregacji.

Istnieją rzadsze formy acylowania białek, które mogą nie mieć funkcji związanej z błoną. Należą do nich O-oktanoilacja seryny w grelinie , O- palmitoilacja seryny w białkach Wnt i O-palmitoilacja w histonie H4 za pomocą LPCAT1 . Białka Hedgehog są podwójnie modyfikowane przez (N-)palmitynian i cholesterol. Niektóre ceramidy skórne są proteolipidami. Grupa aminowa lizyny może być również mirystoilacją poprzez słabo poznany mechanizm.

W bakteriach

Wszystkie bakterie wykorzystują w swojej błonie komórkowej proteolipidy, czasami myląco określane jako lipoproteiny bakteryjne. Powszechna modyfikacja składa się z N-acylo- i S-diacyloglicerolu przyłączonego do N-końcowej reszty cystyny. Przedstawicielem tej grupy jest lipoproteina Brauna , występująca u bakterii Gram-ujemnych . Dodatkowo białka Mycobacterium O- mycolate przeznaczone na błonę zewnętrzną. Chloroplast roślinny jest zdolny do wielu takich samych modyfikacji, jakie bakterie dokonują w proteolipidach. Jedną z baz danych dla takich N-acylodiacyloglicerylowanych proteolipidów ściany komórkowej jest DOLOP.

Krętki chorobotwórcze, w tym B. burgdorferi i T. pallidum , wykorzystują swoje adhezyny proteolipidowe do przylegania do komórek ofiary. Białka te są również silnymi antygenami i w rzeczywistości głównymi immunogenami tych dwóch gatunków.

Do proteolipidów zaliczają się antybiotyki bakteryjne, które nie są syntetyzowane w rybosomach . Produkty nierybosomalnej syntazy peptydowej mogą również obejmować strukturę peptydową połączoną z lipidami. Nazywa się je zwykle „lipopeptydami”. Bakteryjne „lipoproteiny” i „lipopeptydy” (LP) są silnymi induktorami sepsy , ustępując jedynie lipopolisacharydom (LPS) pod względem zdolności do wywoływania reakcji zapalnej . Podczas gdy LPS jest wykrywany przez receptor Toll-podobny TLR4, LP są wykrywane przez TLR2.

Bakcyl

Wiele proteolipidów jest wytwarzanych przez rodzinę Bacillus subtilis i składa się z cyklicznej struktury składającej się z 7–10 aminokwasów i łańcucha β-hydroksy kwasów tłuszczowych o różnej długości w zakresie od 13–19 atomów węgla. Można je podzielić na trzy rodziny w zależności od struktury cyklicznej sekwencji peptydowej: surfaktyny, ituryny i fengycyny. Lipidowane peptydy wytwarzane przez szczepy Bacillus mają wiele przydatnych właściwości biologicznych, takich jak właściwości antybakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze i przeciwnowotworowe, co czyni je bardzo atrakcyjnymi do stosowania w wielu gałęziach przemysłu.

Surfaksyny

Jak sama nazwa wskazuje, surfaktyny są silnymi biosurfaktantami ( środkami powierzchniowo czynnymi wytwarzanymi przez bakterie , drożdże lub grzyby ) i wykazano, że zmniejszają napięcie powierzchniowe wody z 72 do 27 mN/m przy bardzo niskich stężeniach. Ponadto surfaktyny są również w stanie przepuszczać błony lipidowe , dzięki czemu mają specyficzne działanie przeciwdrobnoustrojowe i przeciwwirusowe. Ponieważ surfaktyny są biosurfaktantami, mają różnorodne właściwości funkcjonalne. Należą do nich niska toksyczność, biodegradowalność oraz wyższą tolerancję na zmiany temperatury i pH, co czyni je bardzo interesującymi do stosowania w szerokim zakresie zastosowań.

Ituryn

Ituryny są lipopeptydami tworzącymi pory i wykazują działanie przeciwgrzybicze, które zależy od interakcji z błoną cytoplazmatyczną komórek docelowych. Mykosubtylina jest izoformą ituryny, która może oddziaływać z błonami poprzez grupę alkoholu sterolowego , celując w ergosterol (związek występujący w grzybach) i nadając mu właściwości przeciwgrzybicze.

Fengycyny

Fengycyny to kolejna klasa biosurfaktantów wytwarzanych przez Bacillus subtilis, wykazujących działanie przeciwgrzybicze przeciwko grzybom nitkowatym. Istnieją dwie klasy fengycyn, Fengycyna A i Fengycyna B, przy czym obie różnią się tylko jednym aminokwasem w pozycji 6 w sekwencji peptydowej, przy czym pierwsza zawiera resztę alaniny, a druga walinę.

Streptomyces

Daptomycyna jest kolejnym naturalnie występującym lipidowanym peptydem wytwarzanym przez bakterię Gram-dodatnią Streptomyces Roseoporous . Struktura daptomycyny składa się z dekanoilowego łańcucha lipidowego przyłączonego do częściowo cyklizowanej grupy głowy peptydu. Ma bardzo silne właściwości przeciwdrobnoustrojowe i jest stosowany jako antybiotyk w leczeniu stanów zagrażających życiu wywołanych przez bakterie Gram-dodatnie, w tym MRSA (metycylinooporny Staphylococcus aureus) i Enterococcus oporny na wankomycynę. Podobnie jak w przypadku lipidowanych peptydów Bacillus subtilis, jego właściwości nadaje przenikanie przez błonę komórkową i uważa się, że mechanizm działania daptomycyny polega na wstawieniu łańcucha dekanoilowego do błony bakteryjnej, powodując rozerwanie. To z kolei powoduje poważną depolaryzację powodując hamowanie różnych procesów syntezy, w tym DNA, białka i RNA, prowadząc do apoptozy .

Zobacz też

Artykuł ten zawiera tekst Jessiki Hutchinson dostępny na licencji CC BY-SA 3.0 .

Linki zewnętrzne

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Proteolipid&oldid=1139913931 ”