Frontiere Metionina în centrul anabolismului și semnalarea perspectivelor de la drojdia înflorită

Ciuperci și interacțiunile lor

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Metabolismul sulfuric al ciupercilor - Implicații pentru virulență și oportunități pentru terapie Vizualizați toate cele 6 articole

Editat de
Jorge Amich

Universitatea din Manchester, Regatul Unit

Revizuite de
Fabio Gsaller

Institutul de Biologie Moleculară, Facultatea de Biologie, Universitatea din Innsbruck, Austria

Iwona Gabriel

Universitatea de Tehnologie din Gdansk, Polonia

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

frontiere

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Mini recenzie ARTICOL

  • Regulation of Cell Fate, Institute for Stem Cell Science and Regenerative Medicine (inStem), Bangalore, India

Studii folosind un model fungic, Saccharomyces cerevisiae, au fost esențiale în avansarea înțelegerii noastre asupra metabolismului sulfului în eucariote. Metaboliții sulfului, în special metionina și derivații săi, induc programe anabolizante în drojdie și conduc diverse procese integrante metabolismului (metabolismul cu un singur carbon, sinteza nucleotidelor și echilibrul redox). Astfel, metionina conectează, de asemenea, aceste procese cu autofagia și reglarea epigenetică. Implicarea directă a metaboliților derivați din metionină în diverse chimii, cum ar fi reacțiile de transsulfurare și metilare, provine din poziționarea elegantă și manipularea sigură a sulfului prin aceste molecule. În această mini-revizuire, evidențiem studii din drojdie care dezvăluie modul în care acest aminoacid deține o poziție unică atât în ​​metabolism, cât și în semnalizarea celulară și ilustrează deciziile despre soarta celulelor pe care le guvernează metionina. Discutăm în continuare interconectările dintre sulf și metabolismul NADPH și evidențiem nodurile critice din jurul metabolismului metioninei, care sunt promițătoare pentru dezvoltarea medicamentelor antifungice.

Introducere

Pentru majoritatea cercetătorilor, metionina este invariabil legată de începutul traducerii proteinelor, deoarece este de obicei primul aminoacid codificat într-un lanț polipeptidic. Cu toate acestea, acest metabolit este unic biochimic printre cei 20 de aminoacizi naturali. Doar metionina și cisteina au sulf în lanțurile lor laterale. În timp ce cisteina are o grupare tiol reactivă, care afectează echilibrul redox și provoacă toxicitate la concentrații mai mari (Deshpande și colab., 2017), grupul de sulf din metionină este protejat în mod unic, făcându-l insensibil la redox. În plus, mascarea sulfului în metionină este utilizată elegant pentru încă o funcție, care este transferul unei grupări metil. Conversiile adecvate ale metioninei la derivații săi [în primul rând S-adenosil metionină (SAM)] și conexiunile lor cu căile metabolice și de semnalizare cheie arată că rolul metioninei nu se limitează doar la inițierea traducerii (Figurile 1A, B). Această mini-revizuire se concentrează pe rolul metioninei ca semnal anabolic.

figura 1. Metabolizarea metioninei și conexiunile sale cu semnalizarea celulară și rezultatele proliferării. (A) Conexiuni ale ciclului metioninei cu un singur metabolism al carbonului. SAM, S-adenosil metionină; SAH, S-adenosil homocisteină; THF, tetrahidrofolat. (B) Captarea metaboliților de sulf, asimilarea și utilizarea acestora. Sunt arătate cuplarea metioninei și a derivaților săi la diferite procese celulare și astfel la rezultatele celulare finale.

Biosinteza metioninei, inter-conversia sa la alți metaboliți și căile metabolice implicate

S-adenozil metionina (SAM), care este un donator universal de grup metil, este poate cel mai important derivat al metioninei. Când grupul metil al SAM este transferat la diferiți acceptori, SAM este transformat în S-adenozil homocisteină (SAH), care poate fi ulterior transformat în homocisteină și, în final, în metionină, completând ciclul (Figura 1A). Astfel, metionina/SAM-, reacțiile de transsulfurare și ciclurile de folat sunt strâns interconectate, iar abundența metioninei/cisteinei se reflectă în niveluri crescute de SAM (Sutter și colab., 2013; Laxman și colab., 2014; Deshpande și colab., 2017). În cele din urmă, metionina susține indirect sinteza altor două molecule importante, adică glutation (GSH) și poliamine. Cisteina este încorporată direct în coloana vertebrală a GSH, iar SAM este necesară pentru sinteza poliaminelor (Figura 1B). Întrucât toți acești metaboliți joacă un rol crucial în menținerea homeostaziei celulare și sunt critici pentru creștere, aceștia sunt deci detectați acut și declanșează răspunsuri de semnalizare, așa cum a fost descris ulterior.

Detectarea/semnalizarea metioninei și rolul său în reglarea traducerii prin metabolizare

Detectarea metioninei: conexiuni la traducere

Metionina și metabolismul

Detectarea metioninei: conexiuni la TOR și autofagie

Metionina ca semnal pentru creștere

Conectarea metabolismului metioninei la NADPH

Direcționarea metabolismului metioninei sau a senzorilor pentru antifungice noi

Figura 2. Direcționarea metabolismului metioninei pentru dezvoltarea medicamentelor antifungice. Sunt prezentate strategiile potențiale pentru dezvoltarea medicamentelor antifungice, împreună cu nodurile critice din metabolismul metioninei.

Concluzii

Studiile care folosesc drojdie în devenire au fost esențiale în înțelegerea rolului metioninei ca un indiciu de creștere puternic. Aceste studii au relevat conexiuni intime ale metioninei cu controlul metabolic, semnalizarea și traducerea (dincolo de inițierea traducerii). Toate acestea sunt domenii interesante ale cercetării de bază, iar studiile asupra drojdiilor vor descoperi mai multe secrete despre modul în care se simte metionina și despre modul în care controlează metabolismul și creșterea. Important, studiile anterioare au relevat o dependență critică a mai multor ciuperci de metionină și metaboliții săi, sugerând un posibil nod pentru a dezvolta noi medicamente antifungice.

Contribuțiile autorului

Toți autorii enumerați au adus o contribuție substanțială, directă și intelectuală la lucrare și au aprobat-o pentru publicare.

Finanțarea

SL recunoaște sprijinul unei bursă Wellcome - DBT India Alliance (IA/I/14/2/501523), precum și sprijinul instituțional din inStem și Departamentul de Biotehnologie, Guvernul Indiei. AW recunoaște sprijinul unei burse de legătură (de la inStem) și a unei burse naționale postdoctorale DST-SERB (PDF/2015/000225).