Peptídeo não ribossômico - Nonribosomal peptide

Os peptídeos não ribossômicos ( NRP ) são uma classe de metabólitos secundários de peptídeos , geralmente produzidos por microrganismos como bactérias e fungos . Os peptídeos não ribossômicos também são encontrados em organismos superiores, como os nudibrânquios , mas acredita-se que sejam produzidos por bactérias dentro desses organismos. Embora exista uma ampla gama de peptídeos que não são sintetizados por ribossomos , o termo peptídeo não ribossômico normalmente se refere a um conjunto muito específico destes, conforme discutido neste artigo.

Os peptídeos não ribossômicos são sintetizados por peptídeos sintetases não ribossômicos , que, ao contrário dos ribossomos , são independentes do RNA mensageiro . Cada peptídeo sintetase não ribossômico pode sintetizar apenas um tipo de peptídeo. Peptídeos não ribossômicos frequentemente têm estruturas cíclicas e / ou ramificadas, podem conter aminoácidos não proteinogênicos incluindo D- aminoácidos, carregam modificações como grupos N- metil e N- formil, ou são glicosilados , acilados , halogenados ou hidroxilados . A ciclização de aminoácidos contra a "estrutura" do peptídeo é freqüentemente realizada, resultando em oxazolinas e tiazolinas ; estes podem ser ainda mais oxidados ou reduzidos. Ocasionalmente, a desidratação é realizada em serinas , resultando em desidroalanina . Esta é apenas uma amostra das várias manipulações e variações que os peptídeos não ribossômicos podem realizar. Os peptídeos não ribossômicos são frequentemente dímeros ou trímeros de sequências idênticas encadeadas ou ciclizadas, ou mesmo ramificadas.

Os peptídeos não ribossômicos são uma família muito diversa de produtos naturais com uma gama extremamente ampla de atividades biológicas e propriedades farmacológicas. Freqüentemente, são toxinas, sideróforos ou pigmentos . N ribossico de péptidos antibióticos , citostáticos , e imunossupressores estão em uso comercial.

Exemplos

Biossíntese

N ribossico péptidos são sintetizados por um ou mais especializada n ribossico sintetase-peptídicos (PNR) enzimas . Os genes NRPS para um determinado peptídeo são geralmente organizados em um operon em bactérias e em agrupamentos de genes em eucariotos . No entanto, o primeiro NRP fúngico a ser encontrado foi a ciclosporina . É sintetizado por um único NRPS 1.6MDa. As enzimas são organizadas em módulos que são responsáveis ​​pela introdução de um aminoácido adicional. Cada módulo consiste em vários domínios com funções definidas, separados por regiões espaçadoras curtas de cerca de 15 aminoácidos.

A biossíntese de peptídeos não ribossômicos compartilha características com a biossíntese do policetídeo e dos ácidos graxos . Devido a essas semelhanças estruturais e mecânicas, algumas sintetases de peptídeo não ribossomal contêm módulos de policetídeo sintase para a inserção de subunidades derivadas de acetato ou propionato na cadeia de peptídeo.

Observe que até 10% das NRPS bacterianas não são apresentadas como grandes proteínas modulares, mas como enzimas separadas. Alguns módulos NRPS se desviam da estrutura de domínio padrão e alguns domínios extras foram descritos. Existem também enzimas NRPS que servem como suporte para outras modificações no substrato para incorporar aminoácidos incomuns.

Módulos

A ordem dos módulos e domínios de uma sintetase de peptídeo não ribossômica completa é a seguinte:

  • Módulo de iniciação ou partida : [F / NMT] -A-PCP-
  • Módulos de alongamento ou extensão : - (C / Cy) - [NMT] -A-PCP- [E] -
  • Módulo de rescisão ou liberação : - (TE / R)

(Ordem: N-terminal para C-terminal ; [] : opcionalmente; () : alternativamente)

Domínios

  • F: Formilação (opcional)
  • A: Adenilação (necessária em um módulo)
  • PCP: Tiolação e proteína transportadora de peptídeo com 4'-fosfo- panteteína anexada (necessária em um módulo)
  • C: Condensação formando a ligação amida (necessária em um módulo)
  • Cy: ciclização em tiazolina ou oxazolinas (opcional)
  • Ox: Oxidação de tiazolinas ou oxazolinas em tiazóis ou oxazoles (opcional)
  • Vermelho: redução de tiazolinas ou oxazolinas a tiazolidinas ou oxazolidinas (opcional)
  • E: Epimerização em D-aminoácidos (opcional)
  • NMT: N- metilação (opcional)
  • TE: Terminação por uma tioesterase (encontrada apenas uma vez em um NRPS)
  • R: Redução para aldeído terminal ou álcool (opcional)
  • X: recruta enzimas do citocromo P450 (opcional)

Estágio inicial

  • Carregando: O primeiro amino ácido é activado com ATP como um misto de acilo - ácido fosfórico anidrido com AMP pela A-domínio e carregou-se a serina -attached 4'-fosfo- pantetina cadeia lateral (4'PP) do PCP-domínio catalisada pelo domínio PCP (tiolação).
  • Alguns domínios A requerem interação com proteínas do tipo MbtH para sua atividade.
  • Às vezes, o grupo amino do aminoácido ligado é formilado por um domínio F ou metilado por um domínio NMT.

Estágios de alongamento

  • Carregando: análogo ao estágio inicial, cada módulo carrega seu aminoácido específico em seu domínio PCP.
  • Condensação : O domínio C catalisa a formação da ligação amida entre o grupo tioéster da cadeia peptídica em crescimento do módulo anterior com o grupo amino do módulo atual. O peptídeo estendido está agora ligado ao domínio PCP atual.
  • Condensação - Ciclização : Às vezes, o domínio C é substituído por um domínio Cy, que, além da formação da ligação amida, catalisa a reação da cadeia lateral de serina , treonina ou cisteína com a amida- N , formando oxazolidinas e tiazolidina , respectivamente.
  • Epimerização : às vezes, um domínio E epimeriza o aminoácido mais interno da cadeia do peptídeo na configuração D.
  • Este ciclo é repetido para cada módulo de alongamento.

Estágio de rescisão

  • Terminação: O domínio TE (domínio tio-esterase) hidrolisa a cadeia polipeptídica completa do domínio PCP do módulo anterior, formando assim frequentemente amidas cíclicas ( lactamas ) ou ésteres cíclicos ( lactonas ).
  • Além disso, o peptídeo pode ser liberado por um domínio R que reduz a ligação tioéster ao aldeído terminal ou álcool .

Em processamento

O peptídeo final é freqüentemente modificado, por exemplo, por glicosilação , acilação , halogenação ou hidroxilação . As enzimas responsáveis ​​geralmente estão associadas ao complexo da sintetase e seus genes estão organizados nos mesmos operons ou agrupamentos gênicos .

Preparação e desbloqueio

Para se tornar funcional, a cadeia lateral 4'-fosfo-panteteína de acil-CoA moléculas tem de ser ligado ao PCP-domínio por transferases 4'PP (Escorva) e o S -attached acilo grupo tem de ser removido por tioesterases associados especializados ( TE-II) (desbloqueio).

Especificidades do substrato

A maioria dos domínios tem uma especificidade de substrato muito ampla e geralmente apenas o domínio A determina qual aminoácido é incorporado em um módulo. Dez aminoácidos que controlam a especificidade do substrato e podem ser considerados os ' códons ' da síntese de peptídeos não ribossômicos foram identificados, e o projeto de proteína racional rendeu metodologias para trocar computacionalmente as especificidades dos domínios A. O domínio C condensação também se acredita que tem especificidade para o substrato, especialmente se localiza atrás de um módulo de E-epimerase contendo o domínio em que ele funciona como um 'filtro' para o epimerizado isómero . Métodos computacionais, como SANDPUMA e NRPSpredictor2, foram desenvolvidos para prever a especificidade do substrato a partir de dados de sequência de DNA ou proteína.

Misturado com policetídeos

Devido à semelhança com a policetídeo sintases (PKS), muitos metabólitos secundários são, na verdade, fusões de NRPs e policetídeos. Em essência, isso ocorre quando os módulos PK seguem os módulos NRP e vice-versa. Embora haja um alto grau de similaridade entre os domínios de transportador (PCP / ACP) de ambos os tipos de sintetases, o mecanismo de condensação é diferente do ponto de vista químico:

  • PKS, formação de ligação carbono-carbono através da reação de condensação de Claisen
  • NRPs, o domínio C catalisa a formação da ligação amida entre o aminoácido que adiciona à cadeia (no PCP de um módulo) e o peptídeo nascente (no PCP do próximo módulo).

Veja também

Referências

Leitura adicional