Jump to content

Протеолипид

(Перенаправлено из «Липидирование белков »)

Протеолипид ковалентно — это белок, связанный с молекулами липидов , которые могут представлять собой жирные кислоты , изопреноиды или стеролы . Процесс такой связи известен как липидирование белка и попадает в более широкую категорию ацилирования и посттрансляционной модификации . Протеолипиды в изобилии присутствуют в тканях головного мозга, а также во многих других тканях животных и растений. Они включают грелин , пептидный гормон, связанный с питанием. Многие протеолипиды состоят из белков, ковалентно связанных с цепями жирных кислот. [ 1 ] часто предоставляя им интерфейс для взаимодействия с биологическими мембранами . [ 2 ] Их не следует путать с липопротеинами , своего рода сферическими образованиями, состоящими из множества молекул липидов и некоторых аполипопротеинов .

Структура

[ редактировать ]

В зависимости от типа жирной кислоты, присоединенной к белку, протеолипид часто может содержать миристоильные , пальмитоильные или пренильные группы . Каждая из этих групп выполняет разные функции и имеет разные предпочтения в отношении того, к какому аминокислотному остатку они присоединяются. Эти процессы называются соответственно миристоилированием (обычно по N-концевому Gly ), пальмитоилированием (до цистеина ) и пренилированием (также до цистеина). Несмотря на кажущиеся специфические названия, N-миристоилирование и S-пальмитоилирование могут также включать в себя некоторые другие жирные кислоты, чаще всего в растениях и вирусных протеолипидах. [ 2 ] [ 3 ] В статье о белках, заякоренных в липидах, содержится дополнительная информация об этих канонических классах.

Липидированные пептиды представляют собой тип пептидных амфифилов, которые включают одну или несколько алкил/липидных цепей, присоединенных к головной группе пептида. Как и в случае с пептидными амфифилами , они самособираются в зависимости от гидрофильного/гидрофобного баланса, а также от взаимодействия между пептидными единицами, которое зависит от заряда аминокислотных остатков. [ 4 ] Липидированные пептиды сочетают в себе структурные особенности амфифильных поверхностно-активных веществ с функциями биоактивных пептидов , и известно, что они собираются в различные наноструктуры. [ 5 ] [ 6 ]

Функция и применение

[ редактировать ]

Благодаря желаемым свойствам пептидов, таким как высокое сродство к рецепторам и биологическая активность , а также низкая токсичность, использование пептидов в терапии (т.е. в качестве пептидной терапии ) имеет большой потенциал; о чем свидетельствует быстрорастущий рынок, на котором представлено более 100 одобренных препаратов на основе пептидов. [ 7 ] Недостатком является то, что пептиды имеют низкую биодоступность и стабильность при пероральном приеме. Липидация как инструмент химической модификации при разработке терапевтических средств оказалась полезной для решения этих проблем: четыре липидизированных пептидных препарата в настоящее время одобрены для использования на людях, а некоторые другие проходят клинические испытания. [ 8 ] Двумя одобренными препаратами являются противодиабетические аналоги ГПП-1 длительного действия лираглутид (Виктоза®) и инсулин детемир (Левемир®). Два других — антибиотики даптомицин и полимиксин B.

Липидированные пептиды также находят применение в других областях, например, в косметической промышленности. [ 4 ] Коммерчески доступный липидный пептид Matrixyl используется в кремах против морщин. Матриксил представляет собой пентапептид и имеет последовательность KTTKS с присоединенной пальмитоиловой липидной цепью , которая способна стимулировать выработку коллагена и фибронектина в фибробластах. [ 9 ] Несколько исследований показали многообещающие результаты пальмитоил-КТТКС, а составы для местного применения значительно уменьшают тонкие линии и морщины, помогая замедлить процесс старения кожи. [ 10 ] Группа Хэмли также провела исследования пальмитоил-КТТКС и обнаружила, что он самоорганизуется в наноленты в диапазоне pH 3-7, в дополнение к стимуляции фибробластов кожи и роговицы человека в зависимости от концентрации, что позволяет предположить, что стимуляция происходит выше критической концентрации агрегации. [ 11 ]

Существуют некоторые более редкие формы ацилирования белков, которые могут не иметь мембранной функции. Они включают O-октаноилирование серина в грелине , O- пальмитолеоилирование серина в белках Wnt и O-пальмитоилирование в гистоне H4 с помощью LPCAT1 . Белки ежей дважды модифицированы (N-)пальмитатом и холестерином. кожи Некоторые церамиды представляют собой протеолипиды. [ 2 ] Аминогруппа лизина также может подвергаться миристоилированию по плохо изученному механизму. [ 12 ]

У бактерий

[ редактировать ]

Все бактерии используют в своей клеточной мембране протеолипиды, которые иногда ошибочно называют бактериальными липопротеинами. Обычная модификация состоит из N-ацил- и S-диацилглицерина, присоединенного к N-концевому остатку цистина. Липопротеин Брауна , обнаруженный у грамотрицательных бактерий , является представителем этой группы. Кроме того, белки Mycobacterium O- миколата предназначены для внешней мембраны. [ 13 ] растений Хлоропласты способны совершать многие из тех же модификаций, которые бактерии производят с протеолипидами. [ 14 ] Одной из баз данных таких N-ацилдиацилглицерилированных протеолипидов клеточной стенки является DOLOP. [ 15 ]

Патогенные спирохеты, в том числе B. burgdorferi и T. pallidum , используют свои протеолипидные адгезины для прикрепления к клеткам-жертвам. [ 16 ] Эти белки также являются мощными антигенами и фактически являются основными иммуногенами этих двух видов. [ 17 ]

Протеолипиды включают бактериальные антибиотики, которые не синтезируются в рибосоме . [ 8 ] Продукты нерибосомальной пептидсинтазы также могут включать пептидную структуру, связанную с липидами. Их обычно называют «липопептидами». [ 13 ] Бактериальные «липопротеины» и «липопептиды» (ЛП) являются мощными индукторами сепсиса , уступая только липополисахариду (ЛПС) по способности вызывать воспалительную реакцию. В то время как LPS обнаруживается толл -подобным рецептором TLR4, LP обнаруживаются TLR2. [ 18 ]

Многие протеолипиды производятся семейством Bacillus subtilis и состоят из циклической структуры, состоящей из 7-10 аминокислот, и цепи β-гидроксижирной кислоты различной длины, составляющей от 13 до 19 атомов углерода. [ 19 ] В зависимости от структуры циклической пептидной последовательности их можно разделить на три семейства: сурфактины, итурины и фенгицины. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Липидированные пептиды, продуцируемые штаммами Bacillus, обладают многими полезными биологическими свойствами, такими как антибактериальные, противовирусные, противогрибковые и противоопухолевые свойства. [ 19 ] [ 20 ] что делает их очень привлекательными для использования в широком спектре отраслей.

Сурфактины

[ редактировать ]

Как следует из названия, сурфактины являются мощными биосурфактантами ( поверхностно-активные вещества, вырабатываемые бактериями , дрожжами или грибами ), и было показано, что они снижают поверхностное натяжение воды с 72 до 27 мН/м при очень низких концентрациях. [ 23 ] Кроме того, сурфактины также способны проникать через липидные мембраны , что позволяет им оказывать специфическое противомикробное и противовирусное действие. [ 20 ] [ 24 ] [ 25 ] Поскольку сурфактины являются биосурфактантами, они обладают разнообразными функциональными свойствами. К ним относятся низкая токсичность, биоразлагаемость и более высокая устойчивость к изменению температуры и pH. [ 20 ] что делает их очень интересными для использования в широком спектре приложений.

Итурины представляют собой порообразующие липопептиды с противогрибковой активностью, которая зависит от взаимодействия с цитоплазматической мембраной клеток-мишеней. [ 20 ] [ 21 ] [ 26 ] Микосубтилин представляет собой изоформу итурина, которая может взаимодействовать с мембранами через свою стерол- спиртовую группу, воздействуя на эргостерин (соединение, обнаруженное в грибах), придавая ему противогрибковые свойства. [ 19 ] [ 27 ]

Фенгичинс

[ редактировать ]

Фенгицины — еще один класс биосурфактантов, продуцируемых Bacillus subtilis, обладающих противогрибковой активностью в отношении нитчатых грибов. [ 22 ] [ 26 ] [ 28 ] Существует два класса фенгицинов: фенгицин А и фенгицин В, причем два из них отличаются только одной аминокислотой в положении 6 в пептидной последовательности, причем первый имеет остаток аланина, а второй - валин. [ 29 ]

Стрептомицеты

[ редактировать ]

Даптомицин — еще один встречающийся в природе липидный пептид, продуцируемый грамположительной бактерией Streptomycesroseoporous . Структура даптомицина состоит из деканоильной липидной цепи, присоединенной к частично циклизованной головной группе пептида. [ 4 ] Он обладает очень сильными антимикробными свойствами и используется в качестве антибиотика для лечения опасных для жизни состояний, вызванных грамположительными бактериями, включая MRSA (метициллин-резистентный золотистый стафилококк) и ванкомицин-резистентные энтерококки. [ 6 ] [ 30 ] [ 31 ] Как и в случае с липидными пептидами Bacillus subtilis, именно проникновение через клеточную мембрану придает ему свои свойства, а механизм действия даптомицина, как полагают, включает в себя вставку деканоильной цепи в бактериальную мембрану, вызывающую разрушение. Затем это вызывает серьезную деполяризацию, приводящую к ингибированию различных процессов синтеза, включая процессы синтеза ДНК, белков и РНК, что приводит к апоптозу . [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]

См. также

[ редактировать ]

В эту статью включен текст Джессики Хатчинсон, доступный по лицензии CC BY-SA 3.0 .

  1. ^ «MeSH-браузер» . meshb.nlm.nih.gov . Проверено 11 марта 2018 г.
  2. ^ Jump up to: а б с «Протеолипиды — белки, модифицированные путем ковалентного присоединения к липидам — N-миристоилированные, S-пальмитоилированные, пренилированные белки, грелин, белки ежа» . ЛипидВеб . Проверено 18 июля 2019 г.
  3. ^ Ли Ю, Ци Би (2017). «Прогресс в понимании S-ацилирования белка: перспективы у растений» . Границы в науке о растениях . 8 : 346. дои : 10.3389/fpls.2017.00346 . ПМЦ   5364179 . ПМИД   28392791 .
  4. ^ Jump up to: а б с Хэмли И.В. (май 2015 г.). «Липопептиды: от самосборки к биологической активности» . Химические коммуникации . 51 (41): 8574–83. дои : 10.1039/C5CC01535A . ПМИД   25797909 .
  5. ^ Куи Х., Уэббер М.Дж., Ступп С.И. (2010). «Самосборка пептидных амфифилов: от молекул к наноструктурам и биоматериалам» . Биополимеры . 94 (1): 1–18. дои : 10.1002/бип.21328 . ПМЦ   2921868 . ПМИД   20091874 .
  6. ^ Jump up to: а б Лёвик Д.В., ван Хест Дж.К. (май 2004 г.). «Амфифилы на основе пептидов» (PDF) . Обзоры химического общества . 33 (4): 234–45. дои : 10.1039/B212638A . hdl : 2066/13849 . ПМИД   15103405 . S2CID   1517441 .
  7. ^ Бруно Б.Дж., Миллер Г.Д., Лим К.С. (ноябрь 2013 г.). «Основы и последние достижения в области доставки пептидных и белковых лекарств» . Терапевтическая доставка . 4 (11): 1443–67. дои : 10.4155/tde.13.104 . ПМЦ   3956587 . ПМИД   24228993 .
  8. ^ Jump up to: а б Чжан Л., Булай Г. (31 марта 2012 г.). «Превращение пептидов в лекарственные препараты путем липидирования». Современная медицинская химия . 19 (11): 1602–18. дои : 10.2174/092986712799945003 . ПМИД   22376031 .
  9. ^ Катаяма К., Армендарис-Борунда Дж., Рагоу Р., Канг А.Х., Сейер Дж.М. (май 1993 г.). «Пентапептид из проколлагена I типа способствует выработке внеклеточного матрикса» . Журнал биологической химии . 268 (14): 9941–4. дои : 10.1016/S0021-9258(18)82153-6 . ПМИД   8486721 .
  10. ^ Робинсон Л.Р., Фицджеральд, Северная Каролина, Даути Д.Г., Дауэс, Северная Каролина, Бердж, Калифорния, Биссетт Д.Л. (июнь 2005 г.). «Местное применение пальмитоилпентапептида обеспечивает улучшение фотостареющей кожи лица человека». Международный журнал косметической науки . 27 (3): 155–60. дои : 10.1111/j.1467-2494.2005.00261.x . ПМИД   18492182 . S2CID   70695 .
  11. ^ Джонс Р.Р., Кастеллетто В., Коннон С.Дж., Хэмли И.В. (март 2013 г.). «Коллагенстимулирующее действие пептида-амфифила C16-KTTKS на фибробласты человека». Молекулярная фармацевтика . 10 (3): 1063–9. дои : 10.1021/mp300549d . ПМИД   23320752 .
  12. ^ Ланьон-Хогг Т., Фаронато М., Серва Р.А., Тейт Э.В. (июль 2017 г.). «Динамическое ацилирование белков: новые субстраты, механизмы и мишени лекарств». Тенденции биохимических наук . 42 (7): 566–581. дои : 10.1016/j.tibs.2017.04.004 . hdl : 10044/1/48121 . ПМИД   28602500 .
  13. ^ Jump up to: а б «Микробные протеолипиды и липопептиды – гликопептидолипиды, сурфактин, итурнины, полимиксины, даптомицин» . ЛипидВеб . Проверено 21 июля 2019 г.
  14. ^ Гленц К., Бушон Б., Стел Т., Валлич Р., Саймон М.М., Варцеха Х. (январь 2006 г.). «Производство рекомбинантного бактериального липопротеина в хлоропластах высших растений». Природная биотехнология . 24 (1): 76–7. дои : 10.1038/nbt1170 . ПМИД   16327810 . S2CID   7029129 .
  15. ^ «ДОЛОП — База данных бактериальных липопротеинов» . cam.ac.uk. ​Проверено 2 января 2017 г.
  16. ^ Чан К., Насереддин Т., Альтер Л., Центурион-Лара А., Джакани Л., Парвин Н. (май 2016 г.). «Липопротеин Treponema pallidum TP0435, экспрессируемый в Borrelia burgdorferi, продуцирует множество поверхностных/периплазматических изоформ и опосредует прилипание» . Научные отчеты . 6 : 25593. Бибкод : 2016NatSR...625593C . дои : 10.1038/srep25593 . ПМК   4861935 . ПМИД   27161310 .
  17. ^ Порселла С.Ф., Шван Т.Г. (март 2001 г.). «Borrelia burgdorferi и Treponema pallidum: сравнение функциональной геномики, адаптации к окружающей среде и патогенных механизмов» . Журнал клинических исследований . 107 (6): 651–6. дои : 10.1172/JCI12484 . ПМК   208952 . ПМИД   11254661 .
  18. ^ де Техада, Гильермо Мартинес; Хейнбокель, Лена; Феррер-Эспада, Ракель; Гейне, Хольгер; Александр, Кристиан; Барсена-Варела, Серхио; Гольдманн, Торстен; Корреа, Вильмар; Висмюллер, Карл-Хайнц; Гиш, Николас; Санчес-Гомес, Сусана; Фукуока, Сатоши; Шюрхольц, Тобиас; Гутсманн, Томас; Бранденбург, Клаус (ноябрь 2015 г.). «Липопротеины/пептиды представляют собой токсины бактерий, вызывающие сепсис, которые можно нейтрализовать синтетическими антиэндотоксиновыми пептидами» . Научные отчеты . 5 (1): 14292. Бибкод : 2015NatSR...514292D . дои : 10.1038/srep14292 . ПМЦ   4585737 . ПМИД   26390973 .
  19. ^ Jump up to: а б с Чжао Х., Шао Д., Цзян С., Ши Дж., Ли Ц., Хуан Ц. и др. (август 2017 г.). «Биологическая активность липопептидов Bacillus». Прикладная микробиология и биотехнология . 101 (15): 5951–5960. дои : 10.1007/s00253-017-8396-0 . ПМИД   28685194 . S2CID   3756911 .
  20. ^ Jump up to: а б с д и Мниф И, Гриби Д. (май 2015 г.). «Обзор липопептидных биосурфактантов: средние классы и новые идеи для промышленного, биомедицинского и экологического применения». Биополимеры . 104 (3): 129–47. дои : 10.1002/bip.22630 . ПМИД   25808118 . S2CID   25521354 .
  21. ^ Jump up to: а б Сингх П., Cameotra SS (март 2004 г.). «Потенциальные применения микробных поверхностно-активных веществ в биомедицинских науках». Тенденции в биотехнологии . 22 (3): 142–6. дои : 10.1016/j.tibtech.2004.01.010 . ПМИД   15036865 .
  22. ^ Jump up to: а б Стеллер С., Волленбройх Д., Леендерс Ф., Стейн Т., Конрад Б., Хофмейстер Дж. и др. (январь 1999 г.). «Структурная и функциональная организация мультиферментной системы фенгицин-синтетазы Bacillus subtilis b213 и A1/3» . Химия и биология . 6 (1): 31–41. дои : 10.1016/S1074-5521(99)80018-0 . ПМИД   9889147 .
  23. ^ Оно А., Ано Т., Шода М. (июль 1995 г.). «Производство липопептидного антибиотика сурфактина рекомбинантной Bacillus subtilis в процессе твердофазной ферментации». Биотехнология и биоинженерия . 47 (2): 209–14. дои : 10.1002/бит.260470212 . ПМИД   18623394 . S2CID   30547894 .
  24. ^ Херклотц Х., Силиг Дж. (сентябрь 2001 г.). «Детергентное действие антибиотика пептида сурфактина на липидные мембраны» . Биофизический журнал . 81 (3): 1547–54. Бибкод : 2001BpJ....81.1547H . дои : 10.1016/S0006-3495(01)75808-0 . ПМК   1301632 . ПМИД   11509367 .
  25. ^ Каррильо С., Теруэль Х.А., Аранда Ф.Дж., Ортис А. (апрель 2003 г.). «Молекулярный механизм проницаемости мембран пептидным антибиотиком сурфактином» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1611 (1–2): 91–7. дои : 10.1016/S0005-2736(03)00029-4 . ПМИД   12659949 .
  26. ^ Jump up to: а б Хэмли И.В., Дехсорхи А., Джауреги П., Сейтсонен Дж., Руоколайнен Дж., Кутте Ф. и др. (октябрь 2013 г.). «Самосборка трех биоактивных липопептидов бактериального происхождения» . Мягкая материя . 9 (40): 9572–8. Бибкод : 2013SMat....9.9572H . дои : 10.1039/c3sm51514a . ПМИД   26029764 .
  27. ^ Насир М.Н., Бессон Ф. (май 2012 г.). «Взаимодействие противогрибкового микосубтилина с эргостеринсодержащими межфазными монослоями» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1818 (5): 1302–8. дои : 10.1016/j.bbamem.2012.01.020 . ПМИД   22306791 .
  28. ^ Делеу М., Пакуот М., Нюландер Т. (апрель 2008 г.). «Влияние фенгицина, липопептида, продуцируемого Bacillus subtilis, на модельные биомембраны» . Биофизический журнал . 94 (7): 2667–79. Бибкод : 2008BpJ....94.2667D . дои : 10.1529/biophysj.107.114090 . ПМК   2267117 . ПМИД   18178659 .
  29. ^ Мина КР, Канвар СС (2015). «Липопептиды как противогрибковые и антибактериальные средства: применение в пищевой безопасности и терапии» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2015 : 473050. doi : 10.1155/2015/473050 . ПМК   4303012 . ПМИД   25632392 .
  30. ^ Вудворт-младший, Найхарт Э.Х., Брайер Г.Л., Уолни Дж.Д., Блэк HR (февраль 1992 г.). «Фармакокинетика однократного приема и антибактериальная активность даптомицина, нового липопептидного антибиотика, у здоровых добровольцев» . Антимикробные средства и химиотерапия . 36 (2): 318–25. дои : 10.1128/AAC.36.2.318 . ЧВК   188435 . ПМИД   1318678 .
  31. ^ Бальц Р.Х., Мяо В., Ригли С.К. (декабрь 2005 г.). «Натуральные продукты для лекарств: даптомицин и родственные липопептидные антибиотики». Отчеты о натуральных продуктах . 22 (6): 717–41. дои : 10.1039/b416648p . ПМИД   16311632 .
  32. ^ Сильверман Дж.А., Перлмуттер Н.Г., Шапиро Х.М. (август 2003 г.). «Корреляция бактерицидной активности даптомицина и деполяризации мембраны у Staphylococcus aureus» . Антимикробные средства и химиотерапия . 47 (8): 2538–44. doi : 10.1128/aac.47.8.2538-2544.2003 . ПМК   166110 . ПМИД   12878516 .
  33. ^ Алборн М.Е., Аллен Н.Е., Престон Д.А. (ноябрь 1991 г.). «Даптомицин нарушает мембранный потенциал растущего золотистого стафилококка» . Антимикробные средства и химиотерапия . 35 (11): 2282–7. дои : 10.1128/AAC.35.11.2282 . ПМК   245372 . ПМИД   1666494 .
  34. ^ Киркхэм С., Кастеллетто В., Хэмли И.В., Иноуэ К., Рэмбо Р., Реза М., Руоколайнен Дж. (июль 2016 г.). «Самосборка циклического липопептида даптомицина: образование сферических мицелл не зависит от присутствия хлорида кальция» (PDF) . ХимияФизХим . 17 (14): 2118–22. дои : 10.1002/cphc.201600308 . ПМИД   27043447 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8a9fb0d5047cca3ff7ee005e34b07d00__1711172400
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8a/00/8a9fb0d5047cca3ff7ee005e34b07d00.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Proteolipid - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)