إن -فورميل ميثيونين

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

إن -فورميل ميثيونين (fMet، [ 2 ] HCO-Met، [ 3 ] For-Met [ 3 ] ) هو مشتق من الحمض الأميني ميثيونين ، حيثأُضيفت مجموعة فورميل إلى مجموعة الأمين . يُستخدم تحديدًا لبدء تخليق البروتين من الجينات البكتيرية والعضية، ويمكن إزالته بعد الترجمة .

يلعب fMet دورًا حاسمًا في تخليق البروتين في البكتيريا والميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء. ولا يُستخدم في تخليق البروتين السيتوبلازمي في حقيقيات النوى، حيث تُترجم الجينات النووية . كما لا تستخدمه العتائق . في جسم الإنسان ، يتعرف الجهاز المناعي على fMet كجسم غريب، أو كإشارة إنذار تُطلقها الخلايا التالفة، فيحفز الجسم على مكافحة العدوى المحتملة.

الوظيفة في تخليق البروتين

ترجمة

يُعدّ fMet ضروريًا لبدء عملية تخليق البروتين بكفاءة في معظم مجموعات البكتيريا. يقوم معقد الريبوسوم 30S - mRNA بتجنيد جزيئات tRNA التي تحتوي على حمض أميني مُفرمل - tRNA fMet المرتبط بـ fMet في الحالة الطبيعية. [ 4 ]

لأن fMet يوجه عملية البدء، تبدأ البروتينات في البكتيريا ( من الطرف الأميني ) ببقايا fMet بدلاً من الميثيونين. وسيؤدي تكرار كودون "AUG" إلى ميثيونين طبيعي، لأنه يتم استخدام tRNA Met "المطيل" الطبيعي. [ 4 ]

يُحفز إنزيم ميثيونيل-tRNA فورميل ترانسفيراز إضافة مجموعة الفورميل إلى الميثيونين . ويتم هذا التعديل بعد تحميل الميثيونين على tRNA fMet بواسطة إنزيم أمينو أسيل-tRNA سينثيتاز . يمكن تحميل الميثيونين نفسه إما على tRNA fMet أو tRNA Met . ومع ذلك، فإن إنزيم فورميل ترانسفيراز لا يُحفز إضافة مجموعة الفورميل إلى الميثيونين إلا إذا كان الميثيونين قد تم تحميله على tRNA fMet ، وليس على tRNA Met . وذلك لأن إنزيم فورميل ترانسفيراز يتعرف على خصائص محددة لـ tRNA fMet . [ 4 ]

تبدأ الميتوكوندريا في الخلايا حقيقية النواة ، بما في ذلك خلايا الإنسان، والبلاستيدات الخضراء في الخلايا النباتية ، عملية تخليق البروتين باستخدام fMet. ونظرًا لأن الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء تشترك مع البكتيريا في هذه العملية الأولية لتخليق البروتين باستخدام fMet، فقد استُشهد بذلك كدليل على نظرية التكافل الداخلي . [ 5 ]

على نحو غير متوقع، يمكن لإنزيم فورميل ترانسفيراز أن يؤثر أيضًا على الحمض النووي الريبوزي الناقل البادئ في خلايا الخميرة الحية. حتى في الظروف الطبيعية، لا يتم استيراد إنزيم فورميل ترانسفيراز المشفر نوويًا بالكامل إلى الميتوكوندريا؛ بل يبقى جزء منه في السيتوسول تحت ظروف الإجهاد. ينتج عن هذا الإنزيم السيتوسولي فورميل ترانسفيراز fMet-tRNA i ، الذي يمكن أن تستخدمه الريبوسومات السيتوسولية لإنتاج بروتينات ذات طرف أميني يحتوي على fMet. تُستهدف هذه البروتينات للتحلل بواسطة عمليات محددة في الخلية. [ 6 ]

مزيد من الإجراءات

تُزال مجموعة الميثيونين الطرفية N من معظم البروتينات، سواءً كانت طبيعية أو مُعاد تركيبها، عبر سلسلة من تفاعلين إنزيميين. أولًا، يقوم إنزيم ديفورميلاز الببتيد (PDF) بإزالة مجموعة الفورميل، مُعيدًا الحمض الأميني إلى ميثيونين طبيعي. ثم يقوم إنزيم أمينوببتيداز الميثيونين (MetAP) بإزالة الحمض الأميني من السلسلة. [ 7 ] يعمل إنزيم MetAP فقط على البروتينات التي تحتوي على أحماض أمينية في الموضع الثاني أقل حجمًا من الفالين. [ 8 ]

يبدو أن جزيء fMet الطرفي N ، إذا لم تتم إزالته بواسطة PDF، يعمل كإشارة تحلل البروتين. [ 8 ]

تفاوت

لا تُعدّ مجموعة الفورميل ضروريةً لبدء عملية الترجمة. فالبكتيريا التي تم تعطيل إنزيم الفورميل ترانسفيراز فيها، والذي يمنع تحويل Met-tRNA fMet (أي الميثيونين المحمّل على tRNA fMet ) إلى fMet-tRNA fMet ، قد تمتلك درجات متفاوتة من القدرة المتبقية على بدء عملية تخليق البروتين. تُظهر بكتيريا الإشريكية القولونية ، والمكورات الرئوية ، والعصوية الرقيقة قدرةً شبه معدومة على الترجمة، بينما لا تزال بكتيريا الزائفة الزنجارية ، والمكورات العنقودية الذهبية ، والمستدمية النزلية ، وربما المكورات المعوية البرازية ، تُنتج كميات وفيرة من البروتين. في بكتيريا الزائفة الزنجارية ، تُسهّل هذه القدرة بواسطة عامل بدء الترجمة البكتيري 2 ، الذي يستطيع نقل كلٍّ من Met-tRNA fMet و fMet-tRNA fMet إلى الريبوسوم. [ 9 ]

أهمية ذلك في علم المناعة

نظرًا لوجود fMet في البروتينات التي تُنتجها البكتيريا دون تلك التي تُنتجها حقيقيات النوى (باستثناء العضيات المشتقة من البكتيريا)، فقد يستخدمه الجهاز المناعي للمساعدة في التمييز بين الذات وغير الذات. تستطيع الخلايا متعددة النوى الارتباط بالبروتينات التي تبدأ بـ fMet، واستخدامها لبدء جذب كريات الدم البيضاء المنتشرة في الدم ، ثم تحفيز الأنشطة المضادة للميكروبات مثل البلعمة . [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

بما أن الفورميل ميثيونين (fMet) موجود في البروتينات التي تُنتجها الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء، فإن النظريات الحديثة لا تعتبره جزيئًا يستخدمه الجهاز المناعي للتمييز بين الذات وغير الذات. [ 13 ] بدلاً من ذلك، يبدو أن الببتيدات والبروتينات قليلة الوحدات المحتوية على fMet تُفرز من ميتوكوندريا الأنسجة المتضررة، وكذلك من البكتيريا المتضررة، وبالتالي يمكن اعتبارها إشارة "إنذار"، كما هو موضح في نموذج الخطر للمناعة. يُعدّ N- فورميل ميثيونين-ليوسيل-فينيل ألانين (FMLP) الببتيد الأولي النموذجي المحتوي على fMet، والذي يُنشّط الكريات البيضاء وأنواعًا أخرى من الخلايا عن طريق الارتباط بمستقبلات الببتيد الفورميل 1 (FPR1) ومستقبلات الببتيد الفورميل 2 (FPR2) المقترنة بالبروتين G (انظر أيضًا مستقبل الببتيد الفورميل 3 ). تعمل الببتيدات والبروتينات الحاوية على fMet، من خلال هذه المستقبلات، كجزء من جهاز المناعة الفطرية ؛ إذ تُسهم في بدء استجابات الالتهاب الحادة ، بينما تعمل في ظروف أخرى على تثبيط هذه الاستجابات وحلها. كما تُسهم هذه الببتيدات والبروتينات في استجابات فسيولوجية ومرضية أخرى.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "N-Formyl-DL-methionine" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  2. ↑ PubChem. "N-Formyl-DL-methionine" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-10-2020 .
  3. 1 2 تسمية ورمزية الأحماض الأمينية والببتيدات، 3AA-18 و3AA-19
  4. شيتي ، إس؛ شاه، آر إيه؛ تشيمبازي، يو في؛ ساه، إس؛ فارشني، يو (28 فبراير 2017). " سمتان محفوظتان للغاية في الحمض النووي الريبوزي الناقل البكتيري تسمحان له بالمرور عبر نقاط تفتيش متميزة في بدء الترجمة" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 45 (4): 2040-2050 . doi : 10.1093/nar/ gkw854 . PMC 5389676. PMID 28204695 .  
  5. ↑ ألبرتس، بروس (18 نوفمبر 2014). البيولوجيا الجزيئية للخلية ( الطبعة السادسة). نيويورك، نيويورك. ص 800. ISBN   978-0-8153-4432-2. OCLC 887605755 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  6. ↑ فارشافسكي، ألكسندر (8 يناير 2019). "مسارات تحلل البروتين N-degron وC-degron" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 116 (2): 358-366 . Bibcode : 2019PNAS..116..358V . doi : 10.1073 / pnas.1816596116 . PMC 6329975. PMID 30622213 .  
  7. ↑ شيرمان ف، ستيوارت جيه دبليو، تسوناسوا إس (يوليو 1985). "وجود الميثيونين أو عدم وجوده في بداية البروتين". مقالات بيولوجية . 3 (1): 27-31 . doi : 10.1002/bies.950030108 . PMID 3024631. S2CID 33735710 .  
  8. 1 2 بياتكوف، كي آي؛ فو، تي تي؛ هوانغ، سي إس؛ فارشافسكي، أ (2015). " الفورميل ميثيونين كإشارة تحلل في الطرف الأميني للبروتينات البكتيرية" . الخلية الميكروبية (غراتس، النمسا) . 2 (10): 376-393 . doi : 10.15698/mic2015.10.231 . PMC 4745127. PMID 26866044 .  
  9. ↑ بياتكوف، كي آي؛ فو، تي تي؛ هوانغ، سي إس؛ فارشافسكي، أ (2015). " الفورميل ميثيونين كإشارة تحلل في الطرف الأميني للبروتينات البكتيرية" . الخلية الميكروبية (غراتس، النمسا) . 2 (10): 376-393 . doi : 10.15698/mic2015.10.231 . PMC 4745127. PMID 26866044 .  
  10. ↑ علم المناعة في كلية الطب بجامعة جورجيا 1/phagstep
  11. ↑ "جهاز المناعة الفطري: مستقبلات التعرف على الأنماط، وجزيئات الجسم المضادة للميكروبات غير النوعية للمستضدات، والسيتوكينات" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-07-2010.
  12. ↑ ديتميرز، ب. أ.، رايت، س. د.، أولسن، إ.، كيمبال، ب.، كوهن، ز. أ. (سبتمبر 1987). " تجمع مستقبلات المتممة على العدلات البشرية في غياب الربيطة" . مجلة بيولوجيا الخلية . 105 (3): 1137-1145 . doi : 10.1083/jcb.105.3.1137 . PMC 2114803. PMID 2958480 .  
  13. ↑ تشانغ كيو، رؤوف إم، تشين واي، سومي واي، سورسال تي، يونغر دبليو، بروهي كيه، إيتاغاكي كيه، هاوزر سي جيه (4 مارس 2010). " تُسبب جزيئات DAMPs الميتوكوندرية المنتشرة استجابات التهابية للإصابة" . مجلة نيتشر . 464 (7285): 104-107 . Bibcode : 2010Natur.464..104Z . doi : 10.1038/nature08780 . PMC 2843437. PMID 20203610 .