N-Формилметионин: Бактериялық және Эукариоталық Жүйелердегі Рөлі мен Иммундық Сигналдамасы
N-Formylmethionine
Бактериялардағы және эукариоттардағы N-формилметионин (fMet) – протеин синтезінің бастамасы. Жаңа зерттеулер цитоплазмада fMet-тің пайда болуын көрсетеді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
N Формилметионин (fMet, HCO Met, For Met)
N Formylmethionine (fMet, HCO Met, For Met
fMet бастауды бағыттайтындықтан, бактериялардағы ақуыздар (N-терминалы) метиониннің орнына fMet қалдығымен басталады. "AUG" кодоны кейінрек кездессе, қалыпты метионин пайда болады, себебі қалыпты "ұзартушы" tRNAMet қолданылады. Күтпегендей, формилтрансфераза тірі ашытқы жасушаларындағы эукариоттық бастаушы тРНК-ға да әсер ете алады. Тіпті қалыпты жағдайда, ядролық кодталған формилтрансфераза митохондрияға толық импортталмайды, ал стресс кезінде цитозольде одан да көп мөлшерде қалады. Бұл цитозольдік формилтрансферазалар fMet tRNAi-ды өндіреді, оны цитозольдік рибосомалар N-терминалы fMet-пен ақуыздарды жасау үшін пайдалана алады. Бұл ақуыздар жасушадағы белгілі бір процестер арқылы ыдырауға бағытталатын болады.
Because the fMet directs initiation, proteins in bacteria start (N terminus) with a fMet residue instead of a methionine. Further occurrences of the "AUG" codon will result in a normal methionine, because a normal "elongating" tRNAMet is used. Unexpectedly, formyltransferase can also act upon eukaryotic initiator tRNA in living yeast cells. Even under normal conditions, the nuclear encoded formyltransferase is not completely imported into mitochondria; even more is left in the cytosol under stress. These cytosolic formyltransferase produce fMet tRNAi, which can be used by cytosolic ribosomes to produce proteins with a N terminal fMet. These proteins are targeted for degredagtion by specific processes in the cell.
Қосымша өңдеу
N-терминалындағы fMet көптеген ақуыздардан – жаңашыл және рекомбинанттықтардан – екі ферменттік реакциялар тізбегі арқылы алынып тасталады. Біріншіден, пептид деформилаза (PDF) оны деформилдейді, нәтижесінде қалдық қалыпты метионинге айналады. Содан кейін метионин аминопептидазасы (MetAP) тізбектен осы қалдықты жояды. MetAP тек екінші позицияда валинге қарағанда көлемі кішірек қалдықтары бар ақуыздарға ғана әсер етеді.
The N terminal fMet is removed from majority of proteins, both host and recombinant, by a sequence of two enzymatic reactions. First, peptide deformylase (PDF) deformylates it, converting the residue back to a normal methionine. Then methionine aminopeptidase (MetAP) removes the residue from the chain. MetAP only acts on proteins with second position residues that are less bulky than valine.
Түрлілігі
Формил тобы бастау үшін қатаң түрде қажет емес. Формилтрансферазасы жойылған бактериялар, бұл Met tRNAfMet (яғни, tRNAfMet-ге жүктелген метионин) fMet tRNAfMet-ке айналуына кедерес келтіреді, ақуыз синтезін бастау қабілетінің әртүрлі деңгейлерін сақтай алады. E. coli, S. pneumoniae және B. subtilis көбінесе қалдық аударма қабілетін көрсетпейді, ал P. aeruginosa, S. aureus, H. influenzae және, мүмкін, S. faecalis әлі де көп мөлшерде ақуыз синтездейді. P. aeruginosa-да бұл қабілет бактериялық бастау факторы 2 арқылы қамтамасыз етіледі, ол Met tRNAfMet және fMet tRNAfMet-ті рибосомаға жеткізе алады.
The formyl group is not strictly required for initiation. Bacteria with their formyltransferase knocked out, which prevents Met tRNAfMet (i. e. methionine loaded onto tRNAfMet) from turning into fMet tRNAfMet, can have varying degrees of residual ability to start protein synthesis. E. coli, S. pneumoniae and B. subtilis show almost no remaining translation ability, while P. aeruginosa, S. aureus, H. influenzae, and possibly S. faecalis still churn out plenty of protein. In P. aeruginosa, this ability is facilitated by bacterial initiation factor 2, which can carry both Met tRNAfMet and fMet tRNAfMet to the ribosome.
Иммунологияға қатысты
fMet бактериялар жасаған белоктарда ғана кездеседі, бірақ эукариоттар жасаған белоктарда (бактериялардан алынған органеллалардан басқа) жоқ. Сондықтан иммундық жүйе оны өзіндік пен өзгеше арасын ажыратуға көмектесу үшін пайдалануы мүмкін. Полиморфонуклеарлы жасушалар fMet-пен басталатын белоктарды байланыстыра алады және оларды қан ағынындағы лейкоциттерді тарту үшін пайдаланады, содан кейін фагоцитоз сияқты микробицидтік әрекеттерді ынталандырады. fMet митохондриялар мен хлоропластардың белоктарында кездесетіндіктен, соңғы теориялар оны иммундық жүйе өзіндік пен өзгеше арасын ажырату үшін қолданатын молекула деп қарамайды. Керісінше, fMet-ті қамтитын олигопептидтер мен белоктар зақымдалған тіндердің митохондрияларынан, сондай-ақ зақымдалған бактериялардан бөлінеді де, иммунитеттің қауіптілік моделінде талқыланғандай, «дабыл» сигналы ретінде қарастырылады. fMet-ті қамтитын олигопептидтердің прототипі – N-формальметионин лейцил фенилаланин (FMLP), ол лейкоциттер мен басқа жасуша түрлерін формаль пептиді рецепторы 1 (FPR1) және формаль пептиді рецепторы 2 (FPR2) G белокпен байланысқан рецепторлармен байланысу арқылы белсендіреді (формаль пептиді рецепторы 3-ті де қараңыз). Осы рецепторлар арқылы әрекет ететін fMet-ті қамтитын олигопептидтер мен белоктар туа біткен иммундық жүйенің құрамына кіреді; олар жедел қабыну реакцияларын бастауға, ал басқа жағдайларда осы реакцияларды тежеуге және аяқтауға қатысады. fMet-ті қамтитын олигопептидтер мен белоктар басқа физиологиялық және патологиялық реакцияларда да қатысады.
Because fMet is present in proteins made by bacteria but not in those made by eukaryotes (other than in bacterially derived organelles), the immune system might use it to help distinguish self from non self. Polymorphonuclear cells can bind proteins starting with fMet, and use them to initiate the attraction of circulating blood leukocytes and then stimulate microbicidal activities such as phagocytosis. Since fMet is present in proteins made by mitochondria and chloroplasts, more recent theories do not see it as a molecule that the immune system can use to distinguish self from non self. Instead, fMet containing oligopeptides and proteins appear to be released by the mitochondria of damaged tissues as well as by damaged bacteria, and can thus qualify as an "alarm" signal, as discussed in the Danger model of immunity. The prototypical fMet containing oligopeptide is N formylmethionine leucyl phenylalanine (FMLP) which activates leukocytes and other cell types by binding with these cells' formyl peptide receptor 1 (FPR1) and formyl peptide receptor 2 (FPR2) G protein coupled receptors (see also formyl peptide receptor 3). Acting through these receptors, the fMet containing oligopeptides and proteins are part of the innate immune system; they function to initiate acute inflammation responses but under other conditions function to inhibit and resolve these responses. fMet containing oligopeptides and proteins also function in other physiological and pathological responses.