A lipidhez lehorgonyzott vagy lipidhez kötött fehérjék olyan sejtmembránfehérjék , amelyek kovalensen kötődnek a sejtmembrán lipidjeihez . Ezek a lipidek zsírsavfarokkal egymás mellett kerülnek a membránba . A lipidekhez lehorgonyzott fehérjék a sejtmembrán mindkét oldalán elhelyezkedhetnek. Így a lipid egyfajta horgonyként szolgál, amely a fehérjét a sejtmembrán közelében rögzíti [1] [2] .
A fehérjékhez kapcsolódó lipidcsoportok részt vehetnek a fehérje-fehérje kölcsönhatásokban , és befolyásolhatják a hozzájuk kapcsolódó fehérjék működését [2] [3] . Például a lipidcsoportok fontos szerepet játszhatnak egy molekula hidrofóbságának növelésében . Ez biztosítja a lehorgonyzott fehérjék azon képességét, hogy kölcsönhatásba lépjenek a sejtmembránnal és a fehérjedoménekkel [ 4] .
A lipidhez rögzített fehérjék három típusa létezik:
Számos lipidcsoport kapcsolódhat kovalensen egy fehérjéhez, de a fehérje lipidhez való kötésének helye a lipidtől és magától a fehérjétől is függ [2] .
Ahogy a neve is sugallja, a prenilált fehérjék kovalensen kapcsolódnak izoprén hidrofób polimereihez (azaz egy elágazó láncú öt szénhidrogénhez [5] ) cisztein aminosav- maradékokon [2] [3] keresztül . Az izoprenoid csoportok, általában a farnezil (15 szénatom) és a geranilgeranil (20 szénatom ), tioéter kötéseken keresztül a fehérje C -terminálisához közeli cisztein -maradékokhoz kapcsolódnak [3] [4] . A fehérjék prenilációja megkönnyíti a sejtmembránnal való kölcsönhatásukat [1] .
A CAAX box néven ismert prenilációs motívum a legnépszerűbb fehérje prenilációs hely, vagyis az a hely, amelyhez a farnezil vagy geranilgeranil kovalensen kötődik [2] [3] . A CAAX mezőben C a prenilált cisztein, A az alifás aminosav, X pedig meghatározza, hogy milyen típusú preniláció fog végbemenni. Ha X jelentése Ala , Met , Ser vagy Gln , akkor a fehérjét a farneziltranszferáz enzim farnezilálja , ha pedig X jelentése Leu , akkor a fehérje geranilgeraniltranszferáz I [3] [4] . Ezek az enzimek hasonlóak, és mindkettő két alegységből áll [6] .
A prenilált fehérjék nagyon fontosak az eukarióta sejtek növekedésében , differenciálódásában és morfológiájában [6] . Ezenkívül a preniláció egy reverzibilis poszttranszlációs módosulás . A prenilált fehérjék és a sejtmembrán dinamikus kölcsönhatása elengedhetetlen a jelátvitelben való részvételükhöz, és gyakran megzavarodik olyan betegségekben, mint a rák [7] . Például a Ras egy olyan fehérje, amely a farnezil-transzferáz által preniláción megy keresztül, és amikor aktív állapotban van, bekapcsolhatja a sejtnövekedésben és -differenciálódásban részt vevő géneket . Ezért a túlzott Ras-aktivitás rákhoz vezethet [8] . A prenilált fehérjék hatásmechanizmusának vizsgálata fontos a rákellenes gyógyszerek kifejlesztése szempontjából [9] . A prenilált fehérjék közé tartoznak a Rab és Rho fehérjecsalád tagjai, valamint a laminok [6] .
A HGM-CoA reduktáz útvonalban [1] részt vevő néhány prenilcsoport - geranilgeraniol , farnezol és dolichol - pirofoszfát formájában részt vesz az olyan enzimek által felgyorsított kondenzációs reakciókban, mint a preniltranszferáz , és végül ciklusokat alkotnak a koleszterin képződése [2] .
A zsírsavakkal acilezett fehérjék olyan fehérjék, amelyek poszttranszlációs módosulásokon mentek keresztül, és bizonyos aminosavmaradékokon kovalensen kötődnek zsírsavakhoz [10] [11] . A fehérjékhez leggyakrabban kapcsolódó zsírsavak a 14 szénatomos telített mirisztinsav és a 16 szénatomos palmitinsav . A fehérjék e zsírsavak egyikéhez vagy kettőhöz kapcsolhatók [10] .
Az N -mirisztoilezés (azaz mirisztinsav hozzáadása) egy általában irreverzibilis fehérjemódosítás, amely általában a fehérjeszintézis során megy végbe [10] [12] , és mirisztinsav hozzáadása a glicin terminális aminosavának α- aminocsoportjához egy peptiden keresztül . kötvény [ 2] [11] . Ezt a reakciót az N-mirisztoil-transzferáz enzim gyorsítja . Az N -mirisztoiláción átmenő fehérjék a Met - Gly -vel kezdődnek, és az 5-ös pozícióban szerint vagy treonint tartalmaznak [10] . A mirisztoilezett fehérjék részt vesznek a jelátvitelben, a fehérje-fehérje kölcsönhatásokban, és olyan mechanizmusokban, amelyek szabályozzák más fehérjék célzását és működését [12] . Például a Bid fehérje mirisztoilezése fontos az apoptózis szabályozásában : a mirisztoilezett Bid a mitokondriumokba irányul, és onnan citokróm c felszabadulását idézi elő , ami végül apoptózishoz vezet. Az apoptózis szabályozásában részt vevő további mirisztoilezett fehérjék az aktin és a gelsolin [13] .
Az S -palmitoiláció (azaz palmitinsav hozzáadása) egy reverzibilis fehérjemódosítás, amelyben a palmitinsav tioéterkötésen keresztül egy specifikus cisztein-maradékhoz kapcsolódik [2] [10] . Amikor közepes vagy hosszú zsírsavak kapcsolódnak palmitoilezett fehérjékhez, az S -acilezés kifejezés használható. A palmitoilezésre vonatkozóan nem határoztak meg konszenzusos szekvenciát [10] . A palmitolált fehérjék főként a sejtmembrán citoplazmatikus oldalán találhatók, ahol a jelátvitelben vesznek részt [2] . A palmitoil-csoport palmitoil-tioészteráz enzimekkel távolítható el. Feltételezhető, hogy a reverzibilis palmitoiláció szabályozhatja a fehérje kölcsönhatását a sejtmembránnal, és így részt vehet a jelátvitelben. Emellett felhasználható az intracelluláris fehérje lokalizáció, stabilitás és forgalom szabályozására [14] . Például a szinapszisban a fehérje-palmitoiláció kulcsszerepet játszik a jelátvitelben a fehérje klaszterezés szabályozásával. Amikor a PSD-95 fehérje palmitoilezett, membránhoz kötődik, és ioncsatornákat köthet és csoportosíthat a posztszinaptikus membránon . Így a palmitoiláció szerepet játszhat a neurotranszmitterek felszabadulásának szabályozásában [15] .
A GPI fehérjék a fehérje C -terminális karboxilcsoportjának peptidkötésén keresztül kapcsolódnak a GPI komplexhez [16] . A GPI fehérje több rokon komponensből áll: foszfoetanolamin , egy lineáris tetraszacharid (három mannóz maradékból és egy glükózaminilből áll) és foszfatidil-inozitol [17] . A foszfatidil-inozit glikozidos kötéssel kapcsolódik a nem N-acetilezett glükózamin - tetraszacharidhoz. A tetraszacharid nem redukáló végén lévő mannóz és a foszfo-etanol-amin között foszfodiészter kötés jön létre . A foszfoetanol-amin továbbá peptidkötéssel kapcsolódik a megfelelő fehérje C-terminálisához [2] . A GPI komplexhez való fehérje kötődését a GPI-transzamidáz enzimkomplex közvetíti [17] . A foszfatidil-inozitol zsírsavak beépülnek a membránba, és rögzítik a fehérjét [16] . A GPI fehérjék csak a sejtmembrán külső oldalán helyezkednek el [2] .
A tetraszacharid cukormaradékai és a foszfatidil-inozitol zsírsavmaradékai fehérjéről-fehérjére változnak [2] . Ennek a sokféleségnek köszönhetően a GPI fehérjék sokféle funkciót elláthatnak: hidrolitikus enzimekként , adhéziós molekulákként , receptorokként , proteáz inhibitorokként működhetnek [18] . Ezenkívül a GPI fehérjék fontos szerepet játszanak az embriogenezisben , a fejlődésben, a neurogenezisben , az immunrendszer működésében és a megtermékenyítésben [16] . Például az ókori római termékenységistennőről elnevezett IZUMO1R/JUNO GPI fehérje, amely a tojás membránján található , szükséges a tojás és a spermium fúziójához . E fehérje nélkül a petesejt és a spermium nem tud egyesülni, így a megtermékenyítés utáni eltűnése lehet az egyik olyan mechanizmus, amely megvédi a polispermiát [19] . Más GPI fehérjék részt vesznek a membrán mikrodomén asszociációjában , a tranziens homodimerizációban és a polarizált sejtekben az apikális válogatásban [16] .
| Sejtmembrán szerkezetek | |
|---|---|
| Membrán lipidek | |
| Membránfehérjék |
|
| Egyéb |
|