Введение
Миристоилирование – это модификация липидирования, при которой миристоильная группа, производная от миристиновой кислоты, ковалентно присоединяется амидной связью к альфа-аминогруппе N-терминального остатка глицина. Миристиновая кислота – это насыщенная жирная кислота, содержащая 14 атомов углерода (14:0), с систематическим названием н-тетрадекановая кислота. Эта модификация может происходить как ко-трансляционно, так и пост-трансляционно. N-миристоилтрансфераза (NMT) катализирует реакцию присоединения миристиновой кислоты в цитоплазме клеток. Это липидирование является наиболее распространенным типом ацилирования жирами и встречается у многих организмов, включая животных, растения, грибы, простейших и вирусы. Миристоилирование обеспечивает слабые белок-белковые и белок-липидные взаимодействия. Практически одновременно в лаборатории Клода Б. Клея эта же N-терминальная блокирующая группа была дополнительно идентифицирована как миристиновая кислота. Обе лаборатории сделали это открытие, используя схожие методы: масс-спектрометрию и газовую хроматографию.
Структура
Кристаллическая структура NMT демонстрирует наличие двух идентичных субъединиц, каждая из которых содержит собственный участок связывания миристоил-КоА. Каждая субъединица состоит из крупного седловидного β-листа, окруженного α-спиралями. Симметрия укладки псевдодвойная. Миристоил-КоА связывается с N-концевой областью, а C-концевая область связывается с белком.
Миристоилирующий молекулярный переключатель
Миристоилирование не только расширяет функциональность белка, но и добавляет уровни его регуляции. Одной из наиболее распространенных функций миристоильной группы является ее участие в связывании с мембранами и клеточной локализации модифицированного белка. Несмотря на то, что миристоильная группа присоединяется к N-концу белка, в некоторых случаях она оказывается скрыта в гидрофобных областях белка, а не экспонирована на поверхности, контактирующей с растворителем.
Двойные модификации миристоилированных белков
Дальнейшие модификации N-миристоилированных белков могут добавить еще один уровень регуляции для миристоилированных белков. Двойная ацилирование может способствовать более жестко регулируемой локализации белка, в частности, направляя белки к липидным плотам в мембранах или обеспечивая диссоциацию миристоилированных белков от мембран. Миристоилирование и пальмитоилирование – часто сопряженные модификации. Миристоилирование само по себе может способствовать временным взаимодействиям с мембранами в ответ растений на экологический стресс. Кроме того, в процессе передачи сигнала через G-белок, пальмитоилирование α-субъединицы, пренилирование γ-субъединицы и миристоилирование участвуют в закреплении G-белка на внутренней поверхности плазматической мембраны, что позволяет G-белку взаимодействовать со своим рецептором.
Апоптоз
Миристоилирование является неотъемлемой частью апоптоза, или запрограммированной гибели клеток. Апоптоз необходим для поддержания клеточного гомеостаза и происходит, когда клетки испытывают стресс, такой как гипоксия или повреждение ДНК. Апоптоз может запускаться как митохондриальным, так и рецептор-опосредованным путем. При рецептор-опосредованном апоптозе апоптотические пути активируются при связывании клетки с рецептором смерти. В одном из таких случаев связывание рецептора смерти инициирует формирование комплекса индукции сигналов смерти – комплекса, состоящего из множества белков, включая несколько каспаз, в том числе каспазу-3. Каспаза-3 расщепляет ряд белков, которые впоследствии миристоилируются с помощью NMT. Проапоптотический агонист BH3-взаимодействующего домена смерти (Bid) – один из таких белков, который после миристоилирования перемещается в митохондрии, где стимулирует высвобождение цитохрома c, приводящее к гибели клетки. Активация c-Src может приводить к так называемым "признакам рака", среди которых повышение ангиогенеза, пролиферация и инвазия.
Вирусная инфекционность
ВИЧ-1 – это ретровирус, для успешной упаковки генома, сборки и созревания в новую инфекционную частицу которому необходимо миристоилирование одного из его структурных белков. Миристоилируется вирусный белок матрикса – N-концевой домен полипротеина gag. Эта модификация посредством миристоилирования направляет gag к мембране клетки-хозяина. Используя миристоил-электростатический переключатель, включающий основной участок на белке матрикса, gag способен собираться в липидных плотах плазматической мембраны для сборки вируса, почкования и дальнейшего созревания. Для предотвращения вирусной инфективности миристоилирование белка матрикса может стать перспективной мишенью для разработки лекарственных препаратов.
Прокариотические и эукариотические инфекции
Некоторые NMT являются терапевтическими мишенями для разработки лекарств против бактериальных инфекций. Показано, что миристоилирование необходимо для выживания ряда патогенных грибов, включая C. albicans и C. neoformans. Помимо прокариотических бактерий, NMT множества патогенных эукариотических организмов также были идентифицированы как потенциальные лекарственные мишени. Нормальное функционирование NMT у простейших Leishmania major и Leishmania donovani (возбудителей лейшманиоза), Trypanosoma brucei (возбудителя африканского трипаносомоза) и P. falciparum (возбудителя малярии) необходимо для выживания паразитов. Ведутся исследования ингибиторов этих организмов. Был идентифицирован ингибитор пиразолсульфонамида, который селективно связывается с T. brucei, конкурируя за пептидсвязывающий центр, тем самым ингибируя ферментативную активность и элиминируя паразита из кровотока мышей, инфицированных африканским трипаносомозом.