Prezentace substrátu - Substrate presentation
Prezentace substrátu je biologický proces, který aktivuje a protein. Protein je izolován od svého substrátu a poté aktivován uvolněním a expozicí proteinu jeho substrátu.[1][2] A Podklad je obvykle látka, na které enzym působí, ale může to být také povrch bílkovin, ke kterému a ligand váže. Substrát je materiál, na který se působí. V případě interakce s enzymem typicky mění protein nebo organický substrát chemickou formu. Prezentace podkladu se liší od alosterická regulace v tom, že enzym nemusí měnit svoji konformaci, aby zahájil katalýzu.

Typy
SARS-CoV-2
(Furin ) (produkující buňka, replikace). Když jsou buňky naloženy přenosem cholesterolu s furinem na lipidové rafty GM1, kde je lokalizován palmitoylovaným špičkovým proteinem SARS-CoV-2 a připraví to pro virový vstup[3].
(ACE2 ) (cílová buňka, vstup viru), receptor pro transport SARS-CoV-2 ACE2 SARS-CoV-2 na lipidové rafty GM1, kde je endocytován a vystaven katepsinu pro štěpení a optimální fúzi buněk[4]. Při obchodování s nízkým obsahem cholesterolu ACE2 virus přenáší na TMPRSS2, který také štěpí a umožňuje vstup viru, ale prostřednictvím povrchového mechanismu, který je mnohem méně účinný. Citlivost ACE2 na cholesterol se považuje za méně závažnou COVID-19 příznaky u dětí.
Amyloidový prekurzorový protein
Amyloidní prekurzorový protein (APP) je štěpen beta a gama sekretáza za vzniku peptidu o délce 40 až 42 aminokyselin odpovědného za beta amyloidové plaky spojené s Alzheimerovou chorobou. Enzymy jsou regulovány prezentací substrátu.[5] Substrát APP je palmitoylován a pohybuje se dovnitř a ven z lipidových rafů GM1 v reakci na cholesterol astrocytů. Cholesterol dodávaný apolipoproteinem E (ApoE) vede APP k asociaci s lipidovými rafty GM1. Když je cholesterol nízký, přenáší se bílkoviny do neuspořádané oblasti a štěpí se alfa sekretázou za vzniku neamylogenního produktu. Zdá se, že enzymy neodpovídají na cholesterol, pohybuje se pouze substrát.
Hydrofobicita řídí dělení molekul. V buňce to vede k rozčlenění uvnitř buňky a uvnitř buněčné membrány. Pro lipidové rafty, palmitoylace reguluje afinitu raftu pro většinu integrovaných raftových proteinů.[6] Regulaci voru reguluje signalizace cholesterolu.
Fosfolipáza D2
(PLD2 ) je dobře definovaný příklad enzymu aktivovaného prezentací substrátu.[7] Enzym je palmitoylovaný způsobující přenos enzymu do lipidových domén GM1 nebo "lipidové rafty ". Substrát fosfolipáza D je fosfatidylcholin (PC), který je nenasycený a má nízkou hojnost v lipidových raftech. PC se lokalizuje do neuspořádané oblasti buňky spolu s polynenasyceným lipidem fosfatidylinositol 4,5-bisfosfát (PIP2 ). PLD2 má PIP2 vazebná doména. Když se zvyšuje koncentrace PIP2 v membráně, PLD2 opouští domény GM1 a váže se na PIP2, kde pak získává přístup ke svému substrátu PC a zahajuje katalýzu na základě prezentace substrátu. Pravděpodobně je enzym schopný katalyzovat reakci v lipidovém voru, ale postrádá substrát pro aktivitu.

Mechanismy aktivace
sekvestrace
Fázová separace, endometrióza, váček formace, pašování organel Substrát enzymu se může pohybovat. Pohyb je obvykle narušení palmitátem zprostředkovaná lokalizace. U proteinů, které jsou palmitoylované a váží PIP2, zvyšuje koncentrace PIP2 přednost přenosu enzymu z lipidových raftů na PIP2. PIP2 je primárně polynenasycený, což způsobuje lokalizaci lipidů mimo lipidové rafty a umožňuje PIP2 bránit palmitátem zprostředkované lokalizaci.[8]
Nařízení
Cholesterol
Cholesterol a polynenasycené mastné kyseliny (PUFA) regulují tvorbu lipidových vorů, tedy biologickou funkci vorů. Když se nasycené lipidy a cholesterol zvýší v membráně, lipidové rafty zvyšují jejich afinitu k palmitoylovaným proteinům[9]. PUFA mají opačný účinek, fluidizují membránu.
PUFA
PUFA mohou také zvyšovat koncentraci signálních lipidů. Kyselina arachidonová, velmi častá PUFA v mozku, se začleňuje do PC[10]. Arachidonyl PC je výhodný substrát PLD, který pravděpodobně zvyšuje množství PA v buňce. Regulace funkce raftu cholesterolem účinně reguluje prezentaci substrátu a mnoho palmitoylovaných proteinů, které využívají prezentaci substrátu jako mechanismus aktivace. Zatímco spekulativní, hluboký účinek cholesterolu a PUFA na lidské zdraví je pravděpodobně způsoben fyziologickou regulací funkce lipidových raftů v buňkách.
Role v biologii
mechanosenzace
Mechanická síla (střih nebo bobtnání) může nezávisle narušit těsnění a výslednou afinitu palmitátu k lipidovým raftům. Toto narušení také způsobí, že PLD2 upřednostňuje obchodování s doménami PIP2.[11]
anestézie
Celkové anestetikum propofol a inhalační anestetika xeon, chloroform, isofluran, diethylether narušit funkci lipidového voru včetně palmitátem zprostředkovaná lokalizace PLD2 na lipidové rafty.[12][13] Aktivace PLD poté aktivuje kanály TREK-1. Membránou zprostředkovaná aktivace PLD2 mohla být přenesena do anesteticky necitlivého homologu TRAAK, čímž se kanál citlivě anestetizuje.
Reference
- ^ Petersen, EN; Pavel, MA; Wang, H; Hansen, SB (28. října 2019). „Narušení lokalizace zprostředkované palmitátem; sdílená cesta síly a anestetická aktivace kanálů TREK-1“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembrány. 1862 (1): 183091. doi:10.1016 / j.bbemem.2019.183091. PMC 6907892. PMID 31672538.
- ^ Robinson, CV; Rohacs, T; Hansen, SB (září 2019). „Nástroje pro porozumění regulaci lipidů nanočástic iontových kanálů“. Trendy v biochemických vědách. 44 (9): 795–806. doi:10.1016 / j.tibs.2019.04.001. PMC 6729126. PMID 31060927.
- ^ Wang, Hao; Yuan, Zixuan; Pavel, Mahmud Arif; Hansen, Scott B. (29. května 2020). „Role vysokého cholesterolu v letalitě související s věkem COVID19“. bioRxiv: 2020.05.09.086249. doi:10.1101/2020.05.09.086249.
- ^ Wang, Hao; Yuan, Zixuan; Pavel, Mahmud Arif; Hansen, Scott B. (29. května 2020). „Role vysokého cholesterolu v letalitě související s věkem COVID19“. bioRxiv: 2020.05.09.086249. doi:10.1101/2020.05.09.086249.
- ^ Wang, Hao; Kulas, Joshua A .; Ferris, Heather A .; Hansen, Scott B. (18. června 2020). „Regulace zpracování amyloidů v neuronech cholesterolem odvozeným od astrocytů“. bioRxiv: 2020.06.18.159632. doi:10.1101/2020.06.18.159632.
- ^ Levental, I; Lingwood, D; Grzybek, M; Coskun, U; Simons, K (21. prosince 2010). „Palmitoylace reguluje afinitu raftu pro většinu integrálních raftových proteinů“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (51): 22050–4. Bibcode:2010PNAS..10722050L. doi:10.1073 / pnas.1016184107. PMC 3009825. PMID 21131568.
- ^ Petersen, EN; Chung, HW; Nayebosadri, A; Hansen, SB (15. prosince 2016). „Kinetické narušení lipidových vorů je mechanosenzorem pro fosfolipázu D.“ Příroda komunikace. 7: 13873. Bibcode:2016NatCo ... 713873P. doi:10.1038 / ncomms13873. PMC 5171650. PMID 27976674.
- ^ Hansen, SB (květen 2015). „Lipidový agonismus: PIP2 paradigma iontových kanálů řízených ligandem“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - molekulární a buněčná biologie lipidů. 1851 (5): 620–8. doi:10.1016 / j.bbalip.2015.01.011. PMC 4540326. PMID 25633344.
- ^ Levental, I; Lingwood, D; Grzybek, M; Coskun, U; Simons, K (21. prosince 2010). „Palmitoylace reguluje afinitu raftu pro většinu integrálních raftových proteinů“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (51): 22050–4. Bibcode:2010PNAS..10722050L. doi:10.1073 / pnas.1016184107. PMID 21131568.
- ^ Petersen, E. Nicholas; Gudheti, Manasa; Pavel, Mahmud Arif; Murphy, Keith R .; Ja, William W .; Jorgensen, Erik M .; Hansen, Scott B. (5. září 2019). „Fosfolipáza D přenáší sílu na kanály TREK-1 v biologické membráně“. bioRxiv 10.1101/758896.
- ^ Petersen, EN; Pavel, MA; Wang, H; Hansen, SB (28. října 2019). „Narušení lokalizace zprostředkované palmitátem; sdílená cesta síly a anestetická aktivace kanálů TREK-1“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembrány. 1862 (1): 183091. doi:10.1016 / j.bbemem.2019.183091. PMC 6907892. PMID 31672538.
- ^ Petersen, EN; Pavel, MA; Wang, H; Hansen, SB (1. ledna 2020). „Narušení lokalizace zprostředkované palmitátem; sdílená cesta síly a anestetická aktivace kanálů TREK-1“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembrány. 1862 (1): 183091. doi:10.1016 / j.bbemem.2019.183091. PMID 31672538.
- ^ Pavel, Mahmud Arif; Petersen, E. Nicholas; Wang, Hao; Lerner, Richard A .; Hansen, Scott B. (19. června 2019). "Studie mechanismu membránou zprostředkované celkové anestézie". bioRxiv 10.1101/313973.