Войти
Презентация субстрата - это биологический процесс, активирующий белок. Белок изолируется от своего субстрата, а затем активируется путем высвобождения и воздействия белка на его субстрат. Субстрат, как правило, вещество, на котором фермент действует, но также может быть поверхностный белок, к которому лиганд связывается. Подложка - это материал, на который воздействуют. В случае взаимодействия с ферментом белок или органический субстрат обычно меняют химическую форму. Представление субстрата отличается от аллостерической регуляции тем, что ферменту не нужно изменять свою конформацию, чтобы начать катализ. Представление субстрата лучше всего описать для наноскопических расстояний (lt;100 нм).
Транслокация субстрата ; Субстрат (фиолетовый прямоугольник) показан изолированным в липидный домен (зеленые липиды). Транслокация субстрата в неупорядоченную область (серые липиды) представляет его ферменту (синий овал), где он гидролизуется. Белок-предшественник амилоида (АРР) расщепляется бета- и гамма-секретазой с образованием пептида из 40-42 аминокислот, ответственного за бета-амилоидные бляшки, связанные с болезнью Альцгеймера. Ферменты регулируются представлением субстрата. Субстрат АРР пальмитоилирован и перемещается внутрь и из липидных рафтов GM1 в ответ на холестерин астроцитов. Холестерин, доставляемый аполипопротеином E (ApoE), заставляет APP связываться с липидными рафтами GM1. Когда холестерин низкий, белок перемещается в неупорядоченную область и расщепляется альфа-секретазой с образованием неамилогенного продукта. Ферменты не реагируют на холестерин, перемещается только субстрат.
Гидрофобность способствует разделению молекул. В клетке это приводит к компартментализации внутри клетки и внутри клеточных мембран. Для липидных рафтов пальмитоилирование регулирует сродство рафтов к большинству интегральных белков рафтов. Регулирование рафта регулируется сигнализацией холестерина.
( PLD2 ) представляет собой четко определенный пример фермента, активируемого презентацией субстрата. Фермент пальмитоилирован, заставляя фермент перемещаться к липидным доменам GM1 или « липидным плотам ». Субстратом фосфолипазы D является фосфатидилхолин (PC), который является ненасыщенным и его мало в липидных рафтах. PC локализуется в неупорядоченной области клетки вместе с полиненасыщенным липидом фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфатом ( PIP2 ). PLD2 имеет связывающий домен PIP2. Когда концентрация PIP2 в мембране увеличивается, PLD2 покидает домены GM1 и связывается с PIP2, где затем получает доступ к своему субстрату PC и начинает катализ на основе презентации субстрата. Предположительно, фермент способен катализировать реакцию в липидном рафте, но ему не хватает субстрата для активности.
Транслокация ферментов ; PLD (синий овал) изолируется в холестерин-зависимые липидные домены (зеленые липиды) путем пальмитоилирования. PLD также связывает домены PIP2 (красный шестиугольник) (серый цвет), расположенные в неупорядоченной области клетки, с фосфатидилхолином (PC). Когда PIP2 увеличивается в клетке, PLD перемещается в PIP2, где он подвергается действию и гидролизует PC до фосфатидной кислоты (красный сферический липид). ( Фурин ) (продуцирующая клетка, репликация). Когда клетки загружены холестерином, фурин перемещается к липидным рафтам GM1, где он локализуется с пальмитоилированным белком-шипом SARS-CoV-2 и готовит его для проникновения вируса.
( ACE2 ) (клетка-мишень, проникновение вируса), рецептор SARS-CoV-2 ACE2 передает SARS-CoV-2 липидным рафтам GM1, где он подвергается эндоцитозу и подвергается действию катепсина для расщепления и оптимального слияния клеток. При низком уровне холестерина ACE2 передает вирус к TMPRSS2, который также расщепляет и обеспечивает проникновение вируса, но через поверхностный механизм, который намного менее эффективен. Считается, что чувствительность ACE2 к холестерину способствует менее серьезным симптомам COVID19 у детей.
Разделение фаз, эндометриоз, образование пузырьков, перенос органелл. Субстрат фермента может перемещаться. Движение обычно представляет собой нарушение опосредованной пальмитатом локализации. Для белков, которые одновременно являются пальмитоилированными и связывают PIP2, увеличение концентрации PIP2 способствует перемещению фермента из липидных рафтов в PIP2. PIP2 в первую очередь полиненасыщен, что заставляет липид локализоваться вдали от липидных рафтов и позволяет PIP2 противодействовать локализации, опосредованной пальмитатом.
Холестерин и полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) регулируют образование липидных плотностей, следовательно, их биологическую функцию. Когда насыщенные липиды и холестерин увеличиваются в мембране, липидные рафты увеличивают свое сродство к пальмитоилированным белкам. ПНЖК имеют противоположный эффект - они разжижают мембрану.
ПНЖК могут также увеличивать концентрацию сигнальных липидов. Арахидоновая кислота, очень распространенная ПНЖК в головном мозге, включается в ПК. Арахидонил PC является предпочтительным субстратом для PLD, вероятно, увеличивая количество PA в клетке. Регуляция функции рафта с помощью холестерина эффективно регулирует презентацию субстрата и многих пальмитоилированных белков, которые используют презентацию субстрата в качестве механизма активации. Хотя это предположение, глубокое влияние холестерина и ПНЖК на здоровье человека, вероятно, связано с физиологической регуляцией функции липидных рафтов в клетках.
Механическая сила (сдвиг или набухание) может независимо нарушить упаковку и результирующее сродство пальмитата к липидным плотам. Это нарушение также заставляет PLD2 благоприятствовать трафику в домены PIP2.
Общий анестетик пропофол и ингаляционные анестетики ксеон, хлороформ, изофлуран, диэтиловый эфир нарушают функцию липидного растра, включая опосредованную пальмитатом локализацию PLD2 на липидных рафтах. После активации PLD активируются каналы TREK-1. Мембранно-опосредованная активация PLD2 может быть передана нечувствительному к анестетикам гомологу TRAAK, разрывая канал, чувствительный к анестетикам.
