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Proteolípido

Un proteolípido es una proteína unida covalentemente a moléculas lipídicas , que pueden ser ácidos grasos , isoprenoides o esteroles . El proceso de dicha unión se conoce como l...

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Un proteolípido es una proteína unida covalentemente a moléculas lipídicas , que pueden ser ácidos grasos , isoprenoides o esteroles . El proceso de dicha unión se conoce como lipidación de proteínas y se engloba dentro de la categoría más amplia de acilación y modificación postraduccional . Los proteolípidos son abundantes en el tejido cerebral y también están presentes en muchos otros tejidos animales y vegetales. Entre ellos se encuentra la grelina , una hormona peptídica asociada a la alimentación. Muchos proteolípidos tienen cadenas de ácidos grasos unidas, [ 1 ] que a menudo proporcionan una interfaz para interactuar con las membranas biológicas [ 2 ] y actúan como lipidones que dirigen las proteínas a zonas específicas. [ 3 ]

Los proteolípidos fueron descubiertos fortuitamente en 1951 por Jordi Folch Pi y Marjorie Lees mientras extraían sulfátidos de los lípidos cerebrales. [ 4 ]

No deben confundirse con las lipoproteínas , una especie de agrupación esférica compuesta por muchas moléculas de lípidos y algunas apolipoproteínas .

Estructura

Dependiendo del tipo de ácido graso unido a la proteína, un proteolípido puede contener grupos miristoílo , palmitoílo o prenil . Cada uno de estos grupos cumple una función diferente y tiene distintas preferencias en cuanto al residuo de aminoácido al que se unen. Los procesos se denominan respectivamente miristoilación (generalmente en la glicina N-terminal ), palmitoilación (a la cisteína ) y prenilación (también a la cisteína). A pesar de los nombres aparentemente específicos, la N-miristoilación y la S-palmitoilación también pueden involucrar otros ácidos grasos, más comúnmente en plantas y proteolípidos virales. [ 2 ] [ 5 ] El artículo sobre proteínas ancladas a lípidos contiene más información sobre estas clases canónicas.

Los péptidos lipidados son un tipo de anfifílico peptídico que incorpora una o más cadenas alquilo/lípidas, unidas a un grupo peptídico de cabeza. Al igual que los anfifílicos peptídicos , se autoensamblan dependiendo del equilibrio hidrófilo/hidrófobo, así como de las interacciones entre las unidades peptídicas, que dependen de la carga de los residuos de aminoácidos. [ 6 ] Los péptidos lipidados combinan las características estructurales de los surfactantes anfifílicos con las funciones de los péptidos bioactivos , y se sabe que se autoensamblan en una variedad de nanoestructuras. [ 7 ] [ 8 ]

Función y aplicación

Debido a las propiedades deseables de los péptidos, como la alta afinidad por el receptor y la bioactividad , y la baja toxicidad, el uso de péptidos en terapéutica (es decir, como terapias peptídicas ) tiene un gran potencial; como lo demuestra un mercado en rápido crecimiento con más de 100 fármacos basados ​​en péptidos aprobados. [ 9 ] Las desventajas son que los péptidos tienen una baja biodisponibilidad oral y estabilidad. La lipidación como herramienta de modificación química en el desarrollo de agentes terapéuticos ha demostrado ser útil para superar estos problemas, con cuatro fármacos peptídicos lipidizados actualmente aprobados para uso en humanos, y varios otros en ensayos clínicos. [ 10 ] Dos de los fármacos aprobados son los análogos antidiabéticos de GLP-1 de acción prolongada liraglutida (Victoza®) e insulina detemir (Levemir®). Los otros dos son los antibióticos daptomicina y polimixina B .

Los péptidos lipidados también tienen aplicaciones en otras áreas, como su uso en la industria cosmética. [ 6 ] Un péptido lipidado disponible comercialmente, Matrixyl , se utiliza en cremas antiarrugas. Matrixyl es un pentapéptido y tiene la secuencia KTTKS, con una cadena lipídica de palmitoilo unida , que es capaz de estimular la producción de colágeno y fibronectina en fibroblastos. [ 11 ] Varios estudios han mostrado resultados prometedores de palmitoil-KTTKS, y se ha descubierto que las formulaciones tópicas reducen significativamente las líneas finas y las arrugas, ayudando a retrasar el proceso de envejecimiento de la piel. [ 12 ] El grupo de Hamley también ha llevado a cabo investigaciones sobre palmitoil-KTTKS y descubrió que se autoensambla en nanocintas en el rango de pH 3-7, además de estimular los fibroblastos dérmicos y corneales humanos de manera dependiente de la concentración, lo que sugiere que la estimulación ocurre por encima de la concentración crítica de agregación. [ 13 ]

Existen algunas formas menos frecuentes de acilación de proteínas que podrían no tener una función relacionada con la membrana. Estas incluyen la O-octanoilación de serina en la grelina , la O- palmitoliación de serina en las proteínas Wnt y la O-palmitoilación en la histona H4 con LPCAT1 . Las proteínas Hedgehog están doblemente modificadas por (N-)palmitato y colesterol. Algunas ceramidas de la piel son proteolípidos. [ 2 ] El grupo amino de la lisina también puede ser miristoilado mediante un mecanismo poco comprendido. [ 14 ]

En las bacterias

Todas las bacterias utilizan proteolípidos, a veces denominados erróneamente lipoproteínas bacterianas, en su membrana celular. Una modificación común consiste en la unión de N-acil- y S-diacilglicerol a un residuo de cistina N-terminal. La lipoproteína de Braun , presente en bacterias gramnegativas , es un ejemplo de este grupo. Además, Mycobacterium produce proteínas O- micoladas destinadas a la membrana externa. [ 15 ] El cloroplasto vegetal es capaz de realizar muchas de las mismas modificaciones que las bacterias llevan a cabo en los proteolípidos. [ 16 ] Una base de datos para estos proteolípidos de la pared celular N-acil diacilglicerilados es DOLOP. [ 17 ]

Las espiroquetas patógenas, incluidas Borrelia burgdorferi y Treponema pallidum , utilizan sus adhesinas proteolipídicas para adherirse a las células de la víctima. [ 18 ] Estas proteínas también son antígenos potentes y, de hecho, son los principales inmunógenos de estas dos especies. [ 19 ]

Los proteolípidos incluyen antibióticos bacterianos que no se sintetizan en el ribosoma . [ 10 ] Los productos de la peptido sintasa no ribosomal también pueden incluir una estructura peptídica unida a lípidos. Estos se denominan habitualmente "lipopéptidos". [ 15 ] Las "lipoproteínas" y los "lipopéptidos" (LP) bacterianos son potentes inductores de sepsis , solo superados por el lipopolisacárido (LPS) en su capacidad para causar una respuesta inflamatoria . Mientras que el LPS es detectado por el receptor tipo Toll TLR4, los LP son detectados por el TLR2. [ 20 ]

Bacilo

Muchos proteolípidos son producidos por la familia Bacillus subtilis y están compuestos por una estructura cíclica formada por 7-10 aminoácidos y una cadena de ácido graso β-hidroxi de longitud variable que oscila entre 13 y 19 átomos de carbono. [ 21 ] Estos se pueden dividir en tres familias según la estructura de la secuencia peptídica cíclica: surfactinas, iturinas y fengicinas . [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] Los péptidos lipidados producidos por cepas de Bacillus tienen muchas bioactividades útiles, como propiedades antibacterianas, antivirales, antifúngicas y antitumorales, [ 21 ] [ 22 ] lo que los hace muy atractivos para su uso en una amplia gama de industrias.

Surfactinas

Como su nombre lo indica, las surfactinas son potentes biosurfactantes ( surfactantes producidos por bacterias , levaduras u hongos ), y se ha demostrado que reducen la tensión superficial del agua de 72 a 27 mN/m en concentraciones muy bajas. [ 25 ] Además, las surfactinas también pueden permeabilizar las membranas lipídicas , lo que les permite tener actividades antimicrobianas y antivirales específicas. [ 22 ] [ 26 ] [ 27 ] Dado que las surfactinas son biosurfactantes, tienen diversas propiedades funcionales. Estas incluyen baja toxicidad, biodegradabilidad y una mayor tolerancia a la variación de temperatura y pH, [ 22 ] lo que las hace muy interesantes para su uso en una amplia gama de aplicaciones.

Iturins

Las iturinas son lipopéptidos formadores de poros con actividad antifúngica, la cual depende de la interacción con la membrana citoplasmática de las células diana. [ 22 ] [ 23 ] [ 28 ] La micosubtilina es una isoforma de iturina que puede interactuar con las membranas a través de su grupo alcohol esterólico , para dirigirse al ergosterol (un compuesto presente en los hongos) y conferirle propiedades antifúngicas. [ 21 ] [ 29 ]

Fengycins

Las fengicinas son otra clase de biosurfactantes producidos por Bacillus subtilis, con actividad antifúngica contra hongos filamentosos. [ 24 ] [ 28 ] [ 30 ] Existen dos clases de fengicinas, la fengicina A y la fengicina B, que se diferencian únicamente por un aminoácido en la posición 6 de la secuencia peptídica: la primera tiene un residuo de alanina y la segunda, valina. [ 31 ]

Estreptomicetos

La daptomicina es otro péptido lipidado de origen natural, producido por la bacteria Gram positiva Streptomyces roseoporous . La estructura de la daptomicina consiste en una cadena lipídica decanoílo unida a un grupo peptídico parcialmente ciclado. [ 6 ] Posee propiedades antimicrobianas muy potentes y se utiliza como antibiótico para tratar afecciones potencialmente mortales causadas por bacterias Gram positivas, incluyendo SARM (Staphylococcus aureus resistente a la meticilina) y enterococos resistentes a la vancomicina. [ 8 ] [ 32 ] [ 33 ] Al igual que con los péptidos lipidados de Bacillus subtilis, la permeación de la membrana celular es lo que le confiere sus propiedades, y se cree que el mecanismo de acción de la daptomicina implica la inserción de la cadena decanoílo en la membrana bacteriana para provocar su disrupción. Esto causa una despolarización grave que resulta en la inhibición de diversos procesos de síntesis, incluyendo los de ADN, proteínas y ARN, lo que conduce a la apoptosis . [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]

Véase también

Referencias

 Este artículo incorpora texto de Jessica Hutchinson, disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 .

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