미생물에 대한 뚜렷한 선호를 갖는 두 개의 콩과지방산 아미드 가수분해효소 동형

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7486(2023) 이 기사 인용

374 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

이 기사가 업데이트되었습니다.

FAAH(지방산 아미드 가수분해효소)는 진핵생물에서 널리 보존된 아미다제이며 아마도 N-아실에탄올아민 지질 매개체를 비활성화하는 것으로 가장 잘 알려져 있습니다. 그러나 FAAH 효소는 광범위한 아실아미드 기질을 가수분해합니다. 여러 속씨식물 종의 FAAH를 분석한 결과, 기질 결합 포켓의 주요 보존 잔기가 다른 두 개의 보존된 계통발생 그룹이 밝혀졌습니다. FAAH1로 지정된 식물 FAAH의 기초 그룹은 애기장대의 구조적 및 기능적 수준에서 연구되었지만 FAAH2 구성원에 대해서는 알려진 바가 없습니다. 여기에서는 MtFAAH1 및 MtFAAH2a로 지정된 콩과 식물 Medicago truncatula에서 두 가지 FAAH 이소형의 구조적 및 효소적 특성을 비교하기 위해 전산 및 생화학적 접근 방식을 결합했습니다. 상동성 모델링, 분자 도킹 및 분자 역학 시뮬레이션 실험에서 예측된 기질 결합 포켓의 구조적 및 물리화학적 특성의 차이는 이들 두 FAAH 이소형이 아미도가수분해효소 활성 프로파일에 차이를 나타낼 것이라고 제안했습니다. 실제로, 정제된 재조합 MtFAAH에 대한 동역학 연구는 MtFAAH1이 장쇄 아실아미드를 보다 효율적으로 활용하고 MtFAAH2a가 단쇄 및 방향족 아실아미드를 보다 효율적으로 가수분해하는 아실아미드 기질에 대한 상호 선호도를 나타냅니다. 두 가지 계통발생적으로 다른 식물 FAAH의 효소적 거동에 대한 이 첫 번째 보고서는 콩과 식물 및 기타 식물 종의 FAAH 이소형에 관한 추가 조사를 위한 기초를 제공할 것입니다.

FAAH(지방산 아미드 가수분해효소)는 친유성 N-아실에탄올아민(NAE)을 에탄올아민과 유리 지방산으로 가수분해하는 보존된 아미다제입니다1,2,3,4. 예를 들어; 쥐, 생쥐 및 인간 FAAH는 내인성 아난다마이드(NAE20:4)를 아라키돈산과 에탄올아민으로 가수분해합니다5,6. 포유류에서 이 과정은 통증 인식부터 식이 조절에 이르기까지 다양한 신경학적, 생리학적 과정과 연결되어 있습니다7,8. 또 다른 예에서, 식물 이끼에서 유래된 재조합 FAAH인 Physcomitrella patens는 NAE20:4를 해당 생성물로 가수분해할 수 있었으며 이는 이끼 종의 성장 및 발달과 관련이 있는 것으로 나타났습니다9. 다른 곳에서 C. elegans는 장수 조절을 지원하기 위해 NAE20:4를 대사하는 FAAH 효소를 보유하는 것으로 나타났습니다10. 이들 보고서와 기타 수많은 보고서는 다양한 생물학적 과정에서 NAE 규제를 위해 여러 종에 걸쳐 광범위하게 보존된 FAAH 기계를 입증했습니다.

모델 식물인 Arabidopsis thaliana의 시험관 내 및 생체 내 연구에서는 A. thaliana FAAH(AtFAAH)가 포화(예: NAE12:0), 단일포화(예: NAE18:1) 및 내인성 NAE의 아미드 결합을 절단할 수 있음을 보여주었습니다. 다중불포화(예: NAE18:3) 종뿐만 아니라 9-LOX 유래 NAE 옥실리핀(9-하이드록시 리놀레오일에탄올아미드, NAE-9-HOD)1,11,12,13. FAAH에 의한 NAE 함량 규제는 다양한 생물학적 과정과 연관되어 있는 것으로 보입니다14. 예를 들어, 애기장대(Arabidopsis)에서 AtFAAH 과발현 계통은 내인성 NAE의 양이 더 낮았으며 야생형 식물에 비해 묘목 성장15, 개화 시기16 및 선천적 면역17에서 향상된 차이를 나타냈습니다. 대조적으로, Arabidopsis faah-knockouts는 내인성 NAE 함량이 높았으며 NAE(예: NAE12:0 또는 NAE18:2)15,18,19, 알카미드20,21, N-아실 호모세린 락톤을 외부 적용하여 유발된 성장 억제에 과민했습니다. (AHL)22 또는 식물호르몬 ABA13. 또 다른 보고서에서는 AtFAAH의 이소성 과발현이 있는 고지대 목화(Gossypium hirsutum L.) 묘목이 NAE12:0 또는 NAE18:2 유래 수산화물(NAE-9-HOD)에 대한 둔감성을 나타내어 Arabidopsis23에서 발견된 결과와 유사합니다. 이러한 보고서는 FAAH에 의한 N-아실에탄올아미드 함량 조절이 식물의 여러 생리학적 과정에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.