Loading AI tools
Из Википедии, свободной энциклопедии
Белки́, зая́коренные липи́дами, или липидосвя́занные белки́ (англ. Lipid-anchored proteins, lipid-linked proteins) — белки клеточной мембраны, ковалентно связанные с липидами клеточной мембраны. Эти липиды вставлены в мембрану бок о бок с хвостами жирных кислот. Белки, заякоренные липидами, могут находиться с любой стороны клеточной мембраны. Таким образом, липид служит своего рода якорем, закрепляющим белок вблизи клеточной мембраны[1][2].
Липидные группы, связанные с белками, могут принимать участие в белок-белковых взаимодействиях и влиять на работу белков, которые к ним прикреплены[2][3]. Например, липидные группы могут играть важную роль в увеличении гидрофобности молекулы. Это обеспечивает способность заякоренных белков взаимодействовать с клеточной мембраной и белковыми доменами[4].
Существует три типа белков, заякоренных липидами:
К белку могут быть ковалентно присоединены несколько липидных групп, однако место, которым белок связан с липидом, зависит и от липида, и от самого белка[2].
Как и следует из названия, пренилированные белки ковалентно связаны с гидрофобными полимерами изопрена (то есть разветвлённого пятиуглеродного углеводорода[5]) через аминокислотные остатки цистеина[2][3]. Изопреноидные группы, обычно фарнезил (15 атомов углерода) и геранилгеранил[англ.] (20 атомов углерода), прикрепляются к белку при помощи тиоэфирных связей с остатками цистеина, расположенными рядом с С-концом белка[3][4]. Пренилирование белков облегчает их взаимодействие с клеточной мембраной[1].
Мотив пренилирования, известный как CAAX-бокс — наиболее популярный сайт пренилирования белков, то есть сайт, к которому ковалентно прикрепляются фарнезил или геранилгеранил[2][3]. В CAAX-боксе С — это пренилируемый остаток цистеина, А — алифатический аминокислотный остаток и Х определяет, какой тип пренилирования будет иметь место. Если Х — это Ala, Met, Ser или Gln, то белок будет фарнезилирован при помощи фермента фарнезилтрансферазы[англ.], а если Х — это Leu, то белок будет геранилгеранилирован ферментом геранилгеранилтрансферазой I[англ.][3][4]. Эти ферменты схожи и оба состоят из двух субъединиц[6].
Пренилированные белки очень важны для роста эукариотической клетки, дифференцировки и морфологии[6]. Более того, пренилирование — это обратимая посттрансляционная модификация. Динамическое взаимодействие пренилированных белков с клеточной мембраной необходимо для их участия в передаче сигнала и часто расстроено при таких заболеваниях, как рак[7] . Например, Ras — это белок, подвергающийся пренилированию фарнезилтрансферазой, и когда он находится в активном состоянии, он может включать гены, участвующие в клеточном росте и дифференцировке. Поэтому чрезмерная активность Ras может привести к раку[8]. Изучение механизма действия пренилированных белков важно для разработки противораковых препаратов[9]. К пренилированным белкам также относятся члены белковых семейств Rab[англ.] и Rho, а также ламины[6].
Некоторые пренильные группы, участвующие в метаболическом пути HGM-КоА редуктазы[1], — геранилгераниол[англ.], фарнезол и долихол — в связанном с пирофосфатом виде участвуют в реакциях конденсации, ускоряемых такими ферментами, как пренилтрансфераза[англ.], и в итоге образуют циклы с образованием холестерина[2].
Белки, ацилированные жирными кислотами, — это белки, которые подверглись посттрансляционным модификациям и стали ковалентно связанными с жирными кислотами по некоторым аминокислотным остаткам[10][11]. К числу жирных кислот, наиболее часто связанных с белками, относят насыщенную 14-углеродную миристиновую кислоту и 16-углеродную пальмитиновую кислоту. Белки могут быть связаны как с одной из этих жирных кислот, так и с двумя[10].
N-миристоилирование (то есть присоединение миристиновой кислоты) — это, как правило, необратимая белковая модификация, которая обычно происходит во время синтеза белка[10][12] и представляет собой присоединение миристиновой кислоты к α-аминогруппы концевого остатка глицина посредством пептидной связи[2][11]. Эта реакция ускоряется ферментом N-миристоилтрансферазой[англ.]. Белки, подвергающиеся N-миристоилированию, начинаются с Met-Gly и имеют серин или треонин в позиции 5[10]. Миристоилированные белки участвуют в передаче сигнала, белок-белковых взаимодействиях и механизмах, которые регулируют нацеливание и функционирование других белков[12]. Например, миристоилирование белка Bid[англ.] важно для регуляции апоптоза: миристоилированный Bid направляется к митохондриям и вызывает выход оттуда цитохрома с, что в конечном счёте приводит к апоптозу. Другие миристоилированные белки, участвующие в регуляции апоптоза, — актин и гельзолин[англ.][13].
S-пальмитоилирование (то есть присоединение пальмитиновой кислоты) — это обратимая белковая модификация, при которой пальмитиновая кислота присоединяется к специфическому остатку цистеина посредством тиоэфирной связи[2][10]. Когда к пальмитоилированным белкам присоединяются жирные кислоты средней и большой длины, может использоваться термин S-ацилирование. Для пальмитоилирования не было определено консенсусной последовательности[10]. Пальмитолированные белки в основном встречаются на цитоплазматической стороне клеточной мембраны, где они участвуют в передаче сигнала[2]. Пальмитоильная группа может быть удалена ферментами пальмитоилтиоэстеразами. Предполагается, что обратимое пальмитоилирование может регулировать взаимодействие белка с клеточной мембраной и таким образом принимать участие в передаче сигнала. Кроме того, оно может использоваться для регуляции внутриклеточной локализации белка, стабильности и кругооборота[14]. Например, в синапсе пальмитоилирование белков играет ключевую роль в передаче сигнала, регулируя кластеризацию белков. Когда белок PSD-95[англ.] пальмитоилирован, он связан с мембраной и может связываться и кластеризовать ионные каналы на постсинаптической мембране. Таким образом, пальмитоилирование может играть роль в регуляции высвобождения нейромедиаторов[15].
GPI-белки присоединяются к комплексу GPI через пептидную связь С-концевой карбоксильной группы белка[16]. GPI-белок состоит из нескольких связанных компонентов: фосфоэтаноламина[англ.], линейного тетрасахарида (состоящего из трёх остатков маннозы и одного глюкозаминила) и фосфатидилинозитола[17]. Фосфатидилинозитол связан гликозидной связью с не-N-ацетилированным глюкозамином тетрасахарида. Между маннозой на нередуцирующем конце тетрасахарида и фосфоэтаноламином образуется фосфодиэфирная связь. Фосфоэтаноламин далее связан с С-концом соответствующего белка пептидной связью[2]. Прикрепление белка к комплексу GPI опосредуется ферментным комплексом GPI-трансамидаза[17]. Жирные кислоты фосфатидилинозитола вставлены в мембрану и заякоривают белок[16]. GPI-белки располагаются только с внешней стороны клеточной мембраны[2].
Остатки сахаров в тетрасахариде и остатки жирных кислот фосфатидилинозитола варьируют от белка к белку[2]. Благодаря этому разнообразию GPI-белки могут выполнять самые разнообразные функции: выступая как гидролитические ферменты, адгезионные молекулы, рецепторы, ингибиторы протеаз[18]. Более того, GPI-белки играют важные роли в эмбриогенезе, развитии, нейрогенезе, работе иммунной системы и оплодотворении[16]. Например, GPI-белок IZUMO1R/JUNO, названный в честь древнеримской богини плодородия и расположенный на мембране яйцеклетки, необходим для слияния яйцеклетки и сперматозоида. Без этого белка яйцеклетка и сперматозоид не могут слиться, поэтому его исчезнвение после оплодотворения может быть одним из механизмов, защищающих от полиспермии[19]. Другие GPI-белки участвуют в ассоциации мембранных микродоменов, временной гомодимеризации и апикальной сортировке у поляризованных клеток[16].
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.