Proteolipid

Ej att förväxla med Lipoprotein .

En proteolipid är ett protein som är kovalent kopplat till lipidmolekyler , som kan vara fettsyror , isoprenoider eller steroler . Processen för en sådan länkning är känd som proteinlipidering och faller in i den bredare kategorin acylering och posttranslationell modifiering . Proteolipider är rikligt förekommande i hjärnvävnad och finns även i många andra djur- och växtvävnader. De inkluderar ghrelin , ett peptidhormon associerat med matning. Många proteolipider är sammansatta av proteiner som är kovalent bundna till fettsyrakedjor, vilket ofta ger dem en gränsyta för att interagera med biologiska membran . De ska inte förväxlas med lipoproteiner , en sorts sfärisk sammansättning som består av många molekyler av lipider och några apolipoproteiner .

Strukturera

Beroende på vilken typ av fettsyra som är fäst vid proteinet kan en proteolipid ofta innehålla myristoyl- , palmitoyl- eller prenylgrupper . Dessa grupper fyller var och en olika funktioner och har olika preferenser för vilken aminosyrarest de binder till. Processerna benämns respektive myristoylering (vanligtvis vid N-terminal Gly ), palmitoylering (till cystein ) och prenylering (även till cystein). Trots de till synes specifika namnen kan N-myristoylering och S-palmitoylering också involvera vissa andra fettsyror, oftast i växter och virala proteolipider. Artikeln om lipidförankrade proteiner har mer information om dessa kanoniska klasser.

Lipiderade peptider är en typ av peptidamfifil som innehåller en eller flera alkyl/lipidkedjor, bundna till en peptidhuvudgrupp. Liksom med peptidamfifiler , sätts de ihop sig själv beroende på den hydrofila/hydrofoba balansen, samt interaktioner mellan peptidenheterna, vilket är beroende av laddningen av aminosyraresterna. Lipiderade peptider kombinerar de strukturella egenskaperna hos amfifila ytaktiva ämnen med funktionerna hos bioaktiva peptider, och de är kända för att samlas i en mängd olika nanostrukturer.

Funktion och tillämpning

På grund av de önskvärda egenskaperna hos peptider såsom hög receptoraffinitet och bioaktivitet , och låg toxicitet, har användningen av peptider i terapeutika (dvs som peptidterapeutika ) stor potential; visat av en snabbt växande marknad med över 100 godkända peptidbaserade läkemedel. Nackdelarna är att peptider har låg oral biotillgänglighet och stabilitet. Lipidering som ett kemiskt modifieringsverktyg i utvecklingen av terapeutiska medel har visat sig vara användbart för att övervinna dessa problem, med fyra lipidiserade peptidläkemedel som för närvarande är godkända för användning på människor och flera andra i kliniska prövningar. Två av de godkända läkemedlen är långverkande antidiabetiska GLP-1-analoger liraglutid (Victoza®) och insulin detemir (Levemir®). De andra två är antibiotika daptomycin och polymyxin B .

Lipiderade peptider har även tillämpningar inom andra områden, såsom användning inom kosmetisk industri. En kommersiellt tillgänglig lipiderad peptid, Matrixyl , används i krämer mot rynkor. Matrixyl är en pentapeptid och har sekvensen KTTKS, med en fäst palmitoyl-lipidkedja , som kan stimulera kollagen- och fibronektinproduktion i fibroblaster. Flera studier har visat lovande resultat av palmitoyl-KTTKS, och topikala formuleringar har visat sig avsevärt minska fina linjer och rynkor, vilket hjälper till att fördröja åldringsprocessen i huden. Hamley-gruppen har också genomfört undersökningar av palmitoyl-KTTKS, och funnit att det så självmonterar till nanoband i pH-intervallet 3-7, förutom att stimulera mänskliga hud- och hornhinnefibroblaster på ett koncentrationsberoende sätt, vilket tyder på att stimulering sker över den kritiska aggregationskoncentrationen.

Det finns några mer sällsynta former av proteinacylering som kanske inte har en membranrelaterad funktion. De inkluderar serin O-oktanoylering i ghrelin , serin O- palmitoleoylering i Wnt-proteiner och O-palmitoylering i histon H4 med LPCAT1 . Hedgehog-proteiner är dubbelmodifierade av (N-)palmitat och kolesterol. Vissa hudceramider är proteolipider. Aminogruppen på lysin kan också vara myristoylering via en dåligt förstådd mekanism.

I bakterier

Alla bakterier använder proteolipider, ibland förvirrande kallade bakteriella lipoproteiner, i sina cellmembran. En vanlig modifiering består av N-acyl- och S-diacylglycerol fäst till en N-terminal cystinrest. Brauns lipoprotein , som finns i gramnegativa bakterier , är en representant för denna grupp. Dessutom Mycobacterium O- mycolate proteiner avsedda för det yttre membranet. Växten kloroplast är kapabel till många av samma modifieringar som bakterier utför på proteolipider. En databas för sådana N-Acyl Diacyl Glycerylerade cellväggsproteolipider är DOLOP.

Patogena spiroketer, inklusive B. burgdorferi och T. pallidum , använder sina proteolipidadhesiner för att fästa vid offerceller. Dessa proteiner är också potenta antigener och är i själva verket de viktigaste immunogenerna för dessa två arter.

Proteolipider inkluderar bakteriella antibiotika som inte syntetiseras i ribosomen . Produkter av icke-ribosomalt peptidsyntas kan också involvera en peptidstruktur kopplad till lipider. Dessa kallas vanligtvis "lipopeptider". Bakteriella "lipoproteiner" och "lipopeptider" (LP) är potenta inducerare av sepsis , näst efter lipopolysackarid (LPS) i dess förmåga att orsaka ett inflammationssvar . Medan LPS detekteras av den tollliknande receptorn TLR4, detekteras LPs av TLR2.

Bacill

Många proteolipider produceras av familjen Bacillus subtilis och är sammansatta av en cyklisk struktur som består av 7-10 aminosyror och en β-hydroxifettsyrakedja av varierande längd som sträcker sig från 13-19 kolatomer. Dessa kan delas in i tre familjer beroende på strukturen av den cykliska peptidsekvensen: surfaktiner, ituriner och fengyciner. Lipiderade peptider som produceras av Bacillus-stammar har många användbara bioaktiviteter såsom antibakteriella, antivirala, antisvamp- och antitumöregenskaper, vilket gör dem mycket attraktiva för användning i ett brett spektrum av industrier.

Surfaktiner

Som namnet antyder är ytaktiva ämnen potenta biosurfaktanter ( tensider som produceras av bakterier , jäst eller svampar ), och de har visat sig minska ytspänningen hos vatten från 72 till 27 mN/m vid mycket låga koncentrationer. Dessutom kan surfaktiner också permeabilisera lipidmembran , vilket gör att de kan ha specifika antimikrobiella och antivirala aktiviteter. Eftersom ytaktiva ämnen är bioytaktiva ämnen har de olika funktionella egenskaper. Dessa inkluderar låg toxicitet, biologisk nedbrytbarhet och en högre tolerans mot variationer av temperatur och pH, ​​vilket gör dem mycket intressanta för användning i ett brett spektrum av tillämpningar.

Iturins

Ituriner är porbildande lipopeptider med svampdödande aktivitet, och detta är beroende av interaktionen med målcellernas cytoplasmatiska membran. Mycosubtilin är en iturinisoform som kan interagera med membran via sin sterolalkoholgrupp , för att rikta mot ergosterol (en förening som finns i svampar) för att ge den svampdödande egenskaper.

Fengyciner

Fengyciner är en annan klass av bioytaktiva ämnen som produceras av Bacillus subtilis, med svampdödande aktivitet mot filamentösa svampar. Det finns två klasser av Fengyciner, Fengycin A och Fengycin B, där de två endast skiljer sig åt med en aminosyra vid position 6 i peptidsekvensen, där den förra har en alaninrest och den senare har valin.

Streptomyces

Daptomycin är en annan naturligt förekommande lipiderad peptid, producerad av den grampositiva bakterien Streptomyces roseoporous . Strukturen av Daptomycin består av en dekanoyllipidkedja fäst vid en partiellt cykliserad peptidhuvudgrupp. Det har mycket potenta antimikrobiella egenskaper och används som ett antibiotikum för att behandla livshotande tillstånd orsakade av grampositiva bakterier inklusive MRSA (meticillinresistent Staphylococcus aureus) och vankomycinresistenta enterokocker. Liksom med Bacillus subtilis lipiderade peptider, är genomträngningen av cellmembranet det som ger det dess egenskaper, och verkningsmekanismen med daptomycin tros involvera införandet av dekanoylkedjan i bakteriemembranet för att orsaka störningar. Detta orsakar sedan en allvarlig depolarisering som resulterar i hämning av olika syntesprocesser inklusive de av DNA, protein och RNA, vilket leder till apoptos .

Se även

Den här artikeln innehåller text av Jessica Hutchinson tillgänglig under licensen CC BY-SA 3.0 .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Proteolipid&oldid=1139913931 "