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원형질막에서 이중층을 형성하는 지질은 단백질을 막에 연결하는 앵커 역할을 할 수도 있습니다. 진핵생물에서 발견되는 지질 고정의 세 가지 주요 유형은 - 프레닐 그룹, 지방 아실 그룹, 글리코실포스파티딜이노시톨 또는 GPI 그룹입니다. 프레닐 및 지방 아실 그룹은 막의…
가장 일반적인 세 가지 유형의 지질 앵커는 프레닐기, 지방 아실기, 글리코실포스파티딜이노시톨 또는 GPI 앵커입니다.
프레닐기는 15개의 탄소 파르네실기와 20개의 탄소 게라닐게라닐기입니다. 그들은 단백질의 카르복시 말단 또는 그 근처에서 시스테인 잔기에 결합합니다.
포화 14 탄소 미리스트 산과 16 탄소 팔미트산은 단백질에 연결된 가장 일반적인 지방 아실 앵커입니다.
미리스틱산(myristic acid)의 첨가 또는 미리스토일화(myristoylation)는 단백질의 N-말단 글리신 잔류물에서 발생합니다. 단백질의 팔미토일화(Palmitoylation)는 N- 또는 C- 말단 시스테인 잔기(cysteine residue)에서 발생할 수 있습니다.
프레닐화(Prenylated), 미리스토일화(myristoylated) 및 팔미토일화(palmitoylated) 단백질은 세포 내 신호 전달 경로와 단백질-단백질 상호 작용에서 필수적인 역할을 합니다.
GPI 앵커는 세포외 단백질에 부착되며 포스파티딜이노시톨, 글루코사민, 3가지 만노스 및 포스포에탄올아민의 핵심 구조를 포함합니다.
포스포에탄올아민은 표적 단백질의 C 말단 아미노산에 결합하고 인지질은 막의 바깥층에 삽입됩니다.
이를 통해 GPI 고정 단백질은 세포-세포 통신 및 세포 접착과 같은 세포 외 기능에 참여할 수 있습니다.
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Q1: What are the three main types of lipid anchors found in eukaryotic membranes?
The three main types are prenyl groups, fatty acyl groups, and glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchors. Prenyl and fatty acyl groups anchor proteins on the cytosolic surface of the membrane, while GPI anchors attach proteins to the extracellular side. Each type uses different chemical linkages and serves distinct cellular functions.
Q2: How do prenyl groups attach to proteins and what determines the type of prenylation?
Prenyl groups bond to cysteine residues at or near the protein's carboxy terminus through a CaaX motif. The amino acid at the X position determines whether farnesyl transferase attaches a 15-carbon farnesyl group or geranylgeranyl transferase attaches a 20-carbon geranylgeranyl group. After prenylation, proteases remove the tripeptide, and methylation makes the cysteine hydrophobic.
Q3: What is the difference between myristoylation and palmitoylation?
Myristoylation adds a 14-carbon myristic acid to a protein's N-terminal glycine residue, while palmitoylation adds a 16-carbon palmitic acid to N- or C-terminal cysteine residues. Both are saturated fatty acyl anchors that tether proteins to the membrane. Proteins can use both modifications simultaneously for stronger membrane attachment.
Q4: How do GPI anchors differ from prenyl and fatty acyl anchors in their membrane orientation?
GPI anchors attach to extracellular proteins on the outer membrane layer, whereas prenyl and fatty acyl anchors position proteins on the cytosolic surface. GPI anchors contain a core structure of phosphatidylinositol, glucosamine, three mannoses, and phosphoethanolamine, with the phospholipid inserting into the bilayer and the phosphoethanolamine bonding to the protein's C-terminal amino acid.
Q5: What cellular functions do lipid-anchored proteins perform?
Prenylated, myristoylated, and palmitoylated proteins play essential roles in intracellular signaling pathways and protein-protein interactions. GPI-anchored proteins participate in extracellular functions such as cell-cell communication and cell adhesion. These lipid anchors enable proteins to interact with membrane lipids and other membrane components effectively.
Q6: Why do some proteins require multiple lipid anchors?
Some proteins use more than one lipid anchor to achieve stronger and more stable membrane attachment. For example, cytoplasmic tyrosine kinase is anchored using both myristic and palmitic acid simultaneously. However, GPI-anchored proteins typically do not require additional anchors because their two fatty acyl groups and phosphoethanolamine linkage provide sufficient stabilization.
Q7: What is the CaaX motif and how does it determine prenylation specificity?
The CaaX motif is a recognition sequence at the carboxy-terminal of prenylated proteins where C is cysteine, a represents any aliphatic amino acid, and X is any other amino acid. If X is alanine, serine, methionine, cysteine, or glutamine, farnesyl transferase recognizes it and attaches farnesyl. If X is glutamic acid or leucine, geranyl transferase type I attaches geranylgeranyl instead.