N-formylmetionín

N-formylmetionín (fMet, For-Met^[1]) je derivát aminokyseliny metionínu, ktorý má na aminoskupine naviazanú formylovú skupinu. Využíva sa konkrétne pri iniciácii syntézy bielkovín u bakteriálnych a organelových génov a niekedy sa z týchto bielkovín post-translačne odstraňuje.^[2]

N-formylmetionín
N-formylmetionín
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec	C6H11NO3S
Systematický názov	Kyselina (S)-2-formylamino-4-metylsulfanylbutánová
Synonymá	formylmetionín, fMet, For-Met
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť	177,22 g/mol
Ďalšie informácie
Číslo CAS	4289-98-9
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI. Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.
Chemický portál

fMet má dôležitú úlohu v syntéze bielkovín u baktérií, mitochondrií a chloroplastov.^[3] Proteosyntéza u eukaryotov prebieha v cytozole, ale tam sa fMet nevyužíva.^[3] Nevyužívajú ho ani archeóny. U ľudí je fMet imunitným systémom rozpoznávaný ako neznáma látka alebo ako signál vyvolaný poškodenými bunkami, čo stimuluje telo na boj proti potenciálnej infekcii.

Biosyntéza

N-formylmetionín vzniká z metionínu, na ktorý sa viaže formylová skupina pomocou enzýmu metionyl-tRNA formyltransferázy. Zdrojom formylovej skupiny je 10-formyltetrahydrofolát:^[3]

10-formyltetrahydrofolát + L-metionyl-tRNA^fMet + H₂O → tetrahydrofolát + N-formylmetionyl-tRNA^fMet

Táto modifikácia teda vzniká až potom, čo sa metionín naviazal na tRNA^fMet príslušnou aminoacyl-tRNA syntetázou. Metionín môže byť naviazaný na tRNA^Met aj tRNA^fMet. Transformyláza však naviaže formylovú skupinu na metionín len v prípade, že je naviazaný na tRNA^fMet.^[2]

Úloha v syntéze bielkovín

fMet je počiatočným rezíduom v syntéze bielkovín u baktérii.^[3] Nachádza sa teda na N-konci rastúceho polypeptidu. fMet sa na komplex ribozómu (30S podjednotky) s mRNA viaže pomocou špecializovanej tRNA, tRNA^fMet,^[4] ktorá má 3'-UAC-5' antikodón, ktorý je schopný viazať sa na 5'-AUG-3' štart kodón na mRNA. fMet je teda kódovaný tým istým kodónom, ako metionín, teda AUG, a tento kodón zároveň označuje začiatok translácie. Keď sa tento kodón použije na začiatku, označuje práve fMet. Všetky ostatné AUG kodóny označujú obyčajný metionín.^[4] Mnohé organizmy využívajú rôzne variácie tohto základného mechanizmu.

Vo väčšine bielkovín sa N-koncový fMet odštepuje, čo platí pre prirodzené i rekombinantné proteíny. Tento proces má dva kroky. V prvom kroku sa deformyluje pomocou peptiddeformylázy, čím sa fMet premieňa na obyčajný metionín. Následne odstraňuje metionínaminopeptidáza (MAP) metionín z reťazce.

Mitochondrie eukaryotických buniek, vrátane ľudí, a chloroplasty rastlín takisto využívajú fMet ako prvé rezíduum pri syntéze bielkovín. Keďže mitochondrie a chloroplasty zdieľajú tento proces s baktériami, považuje sa to za dôkaz endosymbiotickej teórie.

Imunológia

Keďže fMet sa nachádza v bakteriálnych bielkoviných, ale nie v eukaryotických (okrem organelových), imunitný systém ho môže využiť na rozlíšenie vlastného organizmu od ostatných organizmov. Granulocyty vedia viazať bielkoviny, ktoré začínajú fMet a použiť ich na privolanie leukocytov kolujúcich v krvi, čím stimulujú mikrobicidálne aktivity ako je napríklad fagocytóza.

Vzhľadom na to, že sa fMet nachádza v bielkovinách mitochondrií a chloroplastov, niektoré nedávne teórie to nepokladajú za signál na rozlíšenie vlastného organizmu od iných. Namiesto toho sa zdá, že mitochondrie poškodeného tkaniva a poškodené baktérie vylučujú oligopeptidy a bielkoviny obsahujúce fMet, takže ho možno pokladať za „alarm“. Takto je opísaný v modely nebezpečia, podľa ktorého imunitný systém rozlišuje veci potenciálne znamenajúce hrozbu a nie iné organizmy od vlastného organizmu.^{[chýba zdroj]}

Prototypický oligopeptid, ktorý obsahuje fMet, je N-formylmetionyl-leucyl-fenylalanín (fMLP), ktorý aktivuje leukocyty a iné druhy buniek tým, že sa naviaže na formylpeptidový receptor 1 a formylpeptidový receptor 2 (FPR1 a FPR2), čo sú receptory spriahnuté s G-proteínmi. Oligopeptidy a bielkoviny obsahujúce fMet sú vďaka týmto receptorom súčasťou nešpecifického imunitného systému – zapríčiňujú akútny zápal, ale pri iných podmienkach inhibujú a pomáhajú riešiť takéto reakcie. Tieto oligopeptidy a proteíny majú úlohu aj pri iných fyziologických a patologických procesoch.^[5][6]