Miristoilación
La miristoilación es una modificación de la lipidación en la que un grupo miristoilo, derivado del ácido mirístico, se une covalentemente mediante un enlace amida al grupo alfa-amino de un residuo de glicina N-terminal. El ácido mirístico es un ácido graso saturado de 14 carbonos (14:0) con el nombre sistemático de ácido n-Tetradecanoico. Esta modificación puede añadirse de forma cotraduccional o postraduccional. La N-miristoiltransferasa (NMT) cataliza la reacción de adición del ácido mirístico en el citoplasma de las células. Este evento de lipidación es el tipo de acilación grasa más encontrado y es común entre muchos organismos, incluidos animales, plantas, hongos, protozoos y virus. La miristoilación permite interacciones débiles proteína-proteína y proteína-lípido y desempeña un papel esencial en la orientación de la membrana, las interacciones proteína-proteína y funciona ampliamente en una variedad de vías de transducción de señales.
Descubrimiento[editar]
En 1982, el laboratorio de Koiti Titani identificó un «grupo de bloqueo N-terminal» en la subunidad catalítica de la proteína cinasa dependiente del AMP cíclico en vacas como n-tetradecanoil. Casi simultáneamente, en el laboratorio de Claude B. Klee, este mismo grupo de bloqueo N-terminal se caracterizó además como ácido mirístico. Ambos laboratorios hicieron este descubrimiento mediante el uso de técnicas similares: espectrometría de masas y cromatografía de gases.
N-miristoiltransferasa[editar]
La enzima N-miristoiltransferasa (NMT) o glipéptido N-tetradecanoiltransferasa es responsable de la adición irreversible de un grupo miristoilo a los residuos N-terminales o internos de glicina de las proteínas. Esta modificación puede darse de forma cotraduccional o postraduccional. En los vertebrados, esta modificación se lleva a cabo por dos NMT, la NMT1 y la NMT2, ambas miembros de la superfamilia de acetiltransferasas GCN5.
Estructura[editar]
La estructura cristalina de la NMT revela dos subunidades idénticas, cada una con su propio punto de unión al miristoil CoA.Cada subunidad está formada por una gran hoja β en forma de silla de montar rodeada de hélices α. La simetría del pliegue es pseudodoble. El miristoil CoA se une a la porción N-terminal, mientras que el extremo C-terminal une la proteína.
Mecanismo[editar]
La adición del grupo miristoilo se produce mediante una reacción nucleófila de adición-eliminación. En primer lugar, el miristoil coenzima A (CoA) se sitúa en su bolsillo de unión de la NMT de forma que el carbonilo queda orientado hacia dos residuos de aminoácidos, la fenilalanina 170 y la leucina 171. Esto polariza el carbonilo de modo que hay una carga positiva neta en el carbono, haciéndolo susceptible al ataque nucleofílico por el residuo de glicina de la proteína que va a ser modificada. Cuando se une el miristoil CoA, la NMT se reorienta para permitir la unión del péptido. El C-terminal de la NMT actúa entonces como una base general para desprotonar el NH3+, lo cual activa el grupo amino para atacar al grupo carbonilo del miristoil-CoA. El paso intermedio tetraédrico resultante se estabiliza por la interacción entre un hueco de oxoanión cargado positivamente y el anión alcóxido cargado negativamente. Así, se libera CoA libre, lo que provoca un cambio conformacional en la enzima que permite la liberación del péptido miristoilado.
Adición cotraduccional frente a adición postraduccional[editar]
Las modificaciones covalentes cotraduccionales y postraduccionales permiten a las proteínas desarrollar mayores niveles de complejidad en la función celular, añadiendo aún más diversidad al proteoma. La adición de miristoil-CoA a una proteína puede producirse durante la traducción de esta o después. Durante la adición cotraduccional del grupo miristoilo, la glicina N-terminal se modifica tras la escisión del residuo de metionina N-terminal en el polipéptido recién formado y en crecimiento. La miristoilación postraduccional suele producirse tras un evento de escisión de la caspasa, lo que da lugar a la exposición de un residuo interno de glicina, que queda así disponible para la adición de ácido mirístico.
Funciones[editar]
Proteínas miristoiladas[editar]
Interruptor molecular de miristoilación[editar]
La miristoilación no sólo diversifica la función de una proteína, sino que también le añade capas de regulación. Una de las funciones más comunes del grupo miristoilo está en la asociación a la membrana y la localización celular de la proteína modificada. Aunque el grupo miristoilo se añade al extremo de la proteína, en algunos casos queda aislado dentro de regiones hidrofóbicas de la proteína en lugar de estar expuesto al disolvente. Al regular la orientación del grupo miristoilo, estos procesos pueden estar altamente coordinados y estrechamente controlados. Así pues, la miristoilación supone una forma de «interruptor molecular».
Tanto los grupos miristoilos hidrofóbicos como los «parches básicos» (regiones altamente positivas en la proteína) caracterizan los interruptores miristoilo-electrostáticos. El parche básico permite que se produzcan interacciones electrostáticas favorables entre las cabezas de los fosfolípidos de la membrana, cargadas negativamente, y la superficie positiva de la proteína asociada. Esto permite una asociación más estrecha y una localización dirigida de las proteínas.
Los interruptores conformacionales de miristoil pueden presentarse de varias formas. La unión del ligando a una proteína miristoilada con su grupo miristoilo aislado puede provocar un cambio conformacional en la proteína, lo que da lugar a que el grupo miristoilo quede expuesto. Del mismo modo, algunas proteínas miristoiladas no se activan por un ligando designado, sino por el intercambio de GDP por GTP mediante factores de intercambio de nucleótidos de guanina en la célula. Una vez que el GTP se une a la proteína miristoilada, se activa, lo que deja expuesto al grupo miristoilo.Estos interruptores conformacionales pueden utilizarse como señal para la localización celular y las interacciones membrana-proteína y proteína-proteína.
Modificaciones duales de las proteínas miristoiladas[editar]
Modificaciones adicionales en las proteínas N-miristoiladas pueden añadir otro nivel de regulación para la proteína miristoilada. La doble acilación puede facilitar una localización más estricta de las proteínas, dirigiéndolas específicamente a las balsas lipídicas de las membranas o permitiendo la disociación de las proteínas miristoiladas de las membranas.
La miristoilación y la palmitoilación son modificaciones comúnmente asociadas.La miristoilación por sí sola puede promover interacciones transitorias de membrana que permiten a las proteínas anclarse a las membranas pero disociarse fácilmente. La palmitoilación adicional permite un anclaje más firme y una disociación más lenta de las membranas cuando la célula lo requiere.Esta doble modificación específica es importante para las vías de los receptores acoplados a proteínas G y se denomina interruptor de acilación grasa dual.
La miristoilación suele ir seguida de la fosforilación de los residuos cercanos. La fosforilación adicional de la misma proteína puede disminuir la afinidad electrostática de la proteína miristoilada por la membrana, lo que provoca la translocación de dicha proteína al citoplasma tras su disociación de la membrana.
Transducción de señales[editar]
La miristoilación desempeña un papel vital en la orientación de la membrana y la transducción de señales en las respuestas de las plantas al estrés medioambiental. Asimismo, en la transducción de señales a través de la proteína G, la palmitoilación de la subunidad α, la prenilación de la subunidad γ y la miristoilación intervienen en el anclaje de la proteína G a la superficie interna de la membrana plasmática para que la proteína G pueda interactuar con su receptor.
Apoptosis[editar]
La miristoilación es una parte integral de la apoptosis, o muerte celular programada.La apoptosis es necesaria para la homeostasis celular y se produce cuando las células están sometidas a estrés, como la hipoxia o los daños en el ADN. La apoptosis puede darse por activación mitocondrial o por activación mediada por receptores. En la apoptosis mediada por receptores, las vías apoptóticas se activan cuando la célula se une a un receptor de muerte. En uno de estos casos, la unión del receptor de muerte inicia la formación del complejo de señalización inductor de la muerte, un complejo compuesto por numerosas proteínas entre las que se encuentran varias caspasas, incluida la caspasa 3. La caspasa 3 escinde una serie de proteínas que posteriormente son miristoiladas por la NMT. El agonista proapoptótico de la muerte con dominio de interacción BH3 (Bid) es una de esas proteínas que, una vez miristoilada, se transfiere a la mitocondria, donde provoca la liberación de citocromo c, lo que conduce a la muerte celular. La actina, la gelsolina y la quinasa activada por p21 2 PAK2 son otras tres proteínas que se miristoilan tras la escisión por parte de la caspasa 3, lo que conduce a la regulación al alza o a la baja de la apoptosis.
Impacto en la salud humana[editar]
Cáncer[editar]
El c-Src es un gen que codifica el protooncogén tirosina-proteína quinasa Src, una proteína importante para el ciclo mitótico normal. Se fosforila y desfosforila para activar y desactivar la señalización. El protooncogén tirosina-proteína quinasa Src debe localizarse en la membrana plasmática para poder fosforilar otras dianas descendentes; la miristoilación es responsable de este evento de focalización en la membrana. El aumento de la miristoilación de c-Src puede conducir a una mayor proliferación celular y ser responsable de transformar células normales en cancerosas. La activación de c-Src puede dar lugar a las denominadas características distintivas del cáncer: aumento de la angiogénesis, proliferación e invasión.
Infectividad vírica[editar]
El VIH-1 es un retrovirus que depende de la miristoilación de una de sus proteínas estructurales para empaquetar con éxito su genoma, ensamblarse y madurar en una nueva partícula infecciosa. Proteína de matriz viral, el dominio más N-terminal de la poliproteína Gag está miristoilado. Esta modificación por miristoilación dirige la Gag a la membrana de la célula huésped. Al utilizar el interruptor miristoil-electrostático, incluyendo un parche básico en la proteína matriz, la Gag puede ensamblarse en las balsas lipídicas de la membrana plasmática para el ensamblaje viral, la gemación y la posterior maduración. Para prevenir la infectividad vírica, la miristoilación de la proteína matriz podría convertirse en un buen objetivo farmacológico.
Infecciones procarióticas y eucarióticas[editar]
Algunas NMT son objetivos terapéuticos para el desarrollo de fármacos contra las infecciones bacterianas. Se ha demostrado que la miristoilación es necesaria para la supervivencia de varios hongos causantes de enfermedades, entre ellos C. albicans y C. neoformans. Además de las bacterias procariotas, también se han identificado como objetivos farmacológicos las NMT de numerosos organismos eucariotas causantes de enfermedades. El correcto funcionamiento de la NMT en los protozoos Leishmania major y Leishmania donovani (leishmaniasis), Trypanosoma brucei (enfermedad del sueño africana) y P. falciparum (malaria) es necesario para la supervivencia de los parásitos. Actualmente se están investigando inhibidores de estos organismos. Se ha identificado un inhibidor de la sulfonamida de pirazol que se une de forma selectiva a T. brucei, compitiendo por el sitio de unión del péptido, lo que inhibe la actividad enzimática y elimina el parásito del torrente sanguíneo de ratones con la enfermedad del sueño africana.
Véase también[editar]
Palmitoleoilación
Glicofosfatidilinositol