miniatura|400px|O ácido salicílico é acetilado para formar a aspirina. A acetilación (que na nomenclatura da IUPAC se denomina etanoilación) é unha reacción que introduce un grupo funcional acetil nun composto químico. (A reacción contraria é a desacetilación, que é a retirada dun grupo acetil dun composto).
A acetilación refírese ao proceso de introducir un grupo acetil (o que ten como resultado a formación dun grupo acetoxi) nun composto, concretamente a substitución dun átomo de hidróxeno activo por un grupo acetil. Unha reacción que implique substituír un átomo de hidróxeno pertencente a un grupo hidroxilo por un grupo acetil (CH3-CO) rende un éster específico, un acetato. O anhídrido acético utilízase comumente como axente acetilante que reacciona con grupos hidroxilo libres. Por exemplo, utilízase na síntese de aspirina e heroína.
Acetilación de proteínas
A acetilación é unha importante modificación das proteínas nas células; e os estudos de proteómica identificaron miles de proteínas de mamíferos acetiladas. A modificación de proteínas consiste nunha modificación cotraducional e postraducional. A modificación cotraducional é o proceso de alterar covalentemente un ou máis aminoácidos nunha proteína ao mesmo tempo que esta se está a traducir nos polirribosomas a partir do seu ARN mensaxeiro; e a modificación postraducional é posterior e inclúe a fosforilación, glicosilación, ubiquitinación, nitrosilación, metilación, acetilación, lipidación e proteólise, despois do cal a proteína é un produto maduro. Exemplos de acetilación cotraducional ou postraducional de proteínas danse nas histonas, p53, e tubulinas. Entre as proteínas acetiladas, as proteínas da cromatina e os encimas metabólicos son as máis representadas, o que indica que a acetilación ten un impacto considerable sobre a expresión xénica e o metabolismo. En bacterias, por exemplo, o 90% das proteínas que interveñen no metabolismo central de Salmonella enterica están acetiladas.
Acetilación N-terminal
miniatura|400px|Aetilación N-terminal.
A acetilación N-terminal é unha das modificacións covalentes cotraducionais de proteínas máis común en eucariotas, e é crucial para a regulación e funcionamento de diferentes proteinas. A acetilación N-terminal xoga un importante papel na síntese estabilidade e localización de proteínas. Arredor do 85% de todas as proteínas humanas e o 68% das de lévedos están acetiladas no seu Nα-terminal. Varias proteínas de procariotas e arqueas son tamén modificadas por acetilación N-terminal.
A acetilación N-terminal está catalizada por un conxunto de complexos encimáticos, as acetiltransferases N-terminais (NATs). As NATs transfiren un grupo acetil desde o acetil coencima A (Ac-CoA) ao grupo α-amino do primeiro residuo de aminoácido da proteína. Diferentes NATs son responsables da acetilación dos N-terminais de proteínas nacentes.
Acetiltransferases N-terminais
Ata agora foron atopadas en humanos seis acetiltransferases N-terminais ou NATs, que son: NatA, NatB, NatC, NatD, NatE e NatF. Cada un destes complexos encimáticos é específico para diferentes aminoácidos ou secuencias de aminoácidos, o que se mostra na seguinte táboa.
Táboa 1. Composición e especificidade de substrato das NATs. NAT Subunidades (subunidades catalíticas en negra) Substratos NatA Naa10 (Ard1) Naa15 (Nat1) Ser-, Ala-, Gly-, Thr-, Val-, Cys- N-terminais NatB Naa20 (Nat3) Naa25 (Mdm20) Met-Glu-, Met-Asp-, Met-Asn-, Met-Gln- N-terminais NatC Naa30 (Mak3) Naa35 (Mak10) Naa40 (Nat5) Met-Leu-, Met-Ile-, Met-Trp-, Met-Phe- N-terminais NatD Naa40 (Nat4) Ser-Gly-Gly-, Ser-Gly-Arg- N-terminais NatE Naa50 (Nat5) Naa10 (Ard1) Naa15 (Nat1) Met-Leu-, Met-Ala-, Met-Lys-, Met-Met- N-terminais NatF Naa60 Met-Lys-, Met-Leu-, Met-Ile-, Met-Trp-, Met-Phe- N-terminais
NatA
miniatura|400px| Estrutura cristalina do complexo NatA (Naa10 e Naa15) de Schizosaccharomyces pombe. As cadeas vermellas representan a subunidade auxiliar Naa15 e as cadeas azuis a subunidade catalítica Naa10.
NatA está composta por dúas subunidades, a subunidade catalítica Naa10 e a subunidade auxiliar Naa15. As subunidades de NatA son máis complexas nos eucariotas superiores que nos inferiores. Ademais dos xenes NAA10 e NAA15, os xenes específicos de mamíferos NAA11 e NAA16, orixinan produtos xénicos funcionais, que forman diferentes complexos activos NatA. Hai catro posibles dímeros de subunidades auxiliar-cataítica de NatA que están formados por estas catro proteínas. Porén, a NatA máis abondosa é Naa10/Naa15.
NatA acetila a Ser, Ala, Gly, Thr, Val e Cys N-terminais despois de que é retirada a metionina iniciadora polas metionina amino-peptidases. Estes aminoácidos exprésanse máis frecuentemente no extremo N-terminal de proteínas en eucariotas, polo que NatA é a principal NAT en correspondencia co número total dos seus substratos potenciais.
Na acetilación N-terminal por NatA están implicadas varias proteínas interaccionantes. A proteína K que interacciona coa huntingtina (HYPK) interacciona con hNatA no ribosoma e afecta a acetilación N-terminal dun subconxunto de substratos de NatA. As subunidades hNaa10 e hNaa15 incrementan a tendencia de agregación da huntingtina se o nivel de HYPK diminúe. O factor inducible da hipoxia (HIF)-1α interacciona tamén con hNaa10 para inhibir a activación mediada por hNaa10 da actividade transcricional da β-catenina.
NatB
Os complexos NatB están compostos pola subuinidade catalítica Naa20p e a subunidade auxiliar Naa25p, que se encontran ambas en lévedos e humanos. En lévedos, todas as subunidades NatB están asociadas a ribosomas; pero en humanos, as subunidades NatB poden estar tanto asociadas a ribosomas coma ser formas non ribosómicas. A NatB acetila a metionina N-terminal dos substratos que empezan con Met-Glu-, Met-Asp-, Met-Asn- ou Met-Gln- N terminais.
NatC
O complexo NatC consta dunha subunidade catalítica Naa30p e dúas subunidades auxilaires Naa35p e Naa38p. As tres subunidades encóntranse no ribosoma nos lévedos, pero tamén se encontran en formas de NAT non ribosómicas como Nat2. O complexo NatC acetila a metionina do extremo N-terminal de substratos Met-Leu-, Met-Ile-, Met-Trp- ou Met-Phe N-terminais.
NatD
NatD só está formada pola unidade catalítica Naa40p e Naa40p e é unha forma conceptualmente diferente das outras NATs. En primeiro lugar, só se identificaron dous substratos seus, as histonas H2A e H4, en lévedos e humanos. En segundo lugar, a especificidade de substrato de Naa40p encóntrase nos primeiros 30-50 residuos, o que é unha secuencia bastante maior que a da especificidade de substrato doutras NATs. A acetilación de histonas polas NatD está parcialmente asociada cos ribosomas e os substratos aminoácidos son residuos moi N-terminais, o que fai que sexa diferente das lisina N-acetiltransferases (KATs).
NatE
O complexo NatE consta dunha subunidade Naa50p e dúas NatA (Naa10p e Naa15p). O N-terminal dos substratos de Naa50p é diferente do dos substratos acetilados pola actividade NatA de Naa10p.
NatF
NatF é unha nova NAT identificada en 2011, que está composta polo encima Naa60p. Ata gora, NatF só se atopou en eucariotas superiores, pero non en inferiores. Comparada coa dos lévedos, NatF contribúe á grande abundancia de acetilacións N-terminais en humanos. O complexo NatF acetila a metionina N-terminal dos substratos Met-Lys-, Met-Leu-, Met-Ile-, Met-Trp- e Met-Phe N-terminais, que está parcialmente solapada con NatC e NatE.
Función de acetilación N-terminal
Estabilidade das proteínas
A acetilación N-terminal de proteínas pode afectar á estabilidade das proteínas pero os resultados e o mecanismo non está moi claro polo momento. Críase que a acetilación N-terminal protexía as proteínas da degradación, xa que se supoñía que a Nα-acetilación N-terminal bloqueaba a ubiquitinación N-terminal e a subseguinte degradación de proteínas. Non obstante, varios estudos atoparon que as proteínas con acetilación N-terminal teñen unha taxa de degradación similar á das proteínas con sinais de degradación específicos e sen N-terminais bloqueados.
Localización de proteínas
A acetilación N-terminal pode dirixir a localización que van ter as proteínas. A Arl3p contén unha Phe (en Arl3p de lévedos), ou unha Tyr (en Arl3p humana), que podería ser acetilada por NatC. Arl3p é unha das GTPases de tipo Arf (Arl), que é crucial para a organización do tráfico de proteínas nas membranas do aparato de Golgi. Para quedar etiquetada con destino á membrana do Golgi élle necesario o seu grupo Nα-acetil e ademais a interacción coa proteína residente na membrana do Golgi Sys1p. Se a Phe ou Tyr son substituídas por unha Ala no N-terminal de Arl3p, esta xa non pode localizarse na membrana do aparato de Golgi, o que indica que Arl3p necesita os seus residuos N-terminais naturais, que deben ser acetilados para unha correcta localización.
Metabolismo e apoptose
En experimentos de knockdown de proteínas demostrouse que a acetilación N-terminal de proteínas está tamén relacionada coa regulación do ciclo celular e a apoptose. O knockdown dos complexos NatA ou NatC causa a indución da apoptose dependente de p53, o cal pode indicar que as proteínas antiapoptóticas son menos ou nada funcionais debido á redución da acetilación N-terminal das proteínas. Pero, en contraste co anterior, a caspase-2, que é acetilada por NatA, pode interaccionar coa proteína homóloga Ich-1/Ced-3 asociada coa proteína adaptadora RIP; a ich-1/Ced-3 ten un dominio de morte (RAIDD). Isto podería activar a caspase-2 e inducir a apoptose celular. O acetil-CoA serve como unha molécula sinalizadora que acopla a sensibilidade apoptótica ao metabolismo ao regular a N-alfa-acetilación de proteínas.
Síntese de proteínas
As proteínas ribosómicas xogan un importante papel na síntese de proteínas. A acetilación N-terminal das proteínas ribosómicas pode ter un efecto sobre a síntese de proteínas. Observouse un descenso do 27% e 23% na velocidade de síntese proteica en cepas de lévedos con delecións en NatA e NatB. Observouse unha redución na fidelidade de tradución na cepa con deleción en NatA e atopouse un defecto no ribosoma na cepa con deleción en NatB.
Cancro
Suxeriuse que as NATs actúan tanto como oncoproteínas coma como supresores de tumores en cancros humanos, e a expresión de NAT pode estar incrementada ou diminuída en células cancerosas. A expresión ectópica de hNaa10p incrementa a proliferación celular e a regulación á alza de xenes implicados na supervivencia e proliferación celular e o metabolismo. A sobreexpresión de hNaa10p observouse no cancro de vexiga, de mama e de cérvix uterino. Pero un alto nivel de expresión de hNaa10p podería tamèn suprimir o crecemento de tumores, e un nivel reducido da expresión de hNaa10p está asociado cun peor prognóstico da doenza, tumores meirandes e máis metástases nos ganglios linfáticos.
Táboa 2. Expresión das subunidades de NatA en varios tecidos cancerosos Subunidades de Nat Tecido canceroso Patrón de expresión hNaa10 cancro de pulmón, cancro de mama, cancro colorrectal, carcinoma hepatocelular alta en tumores hNaa10 cancro de pulmón, cancro de mama, cancro de páncreas, cancro de ovario perda de heterocigose en tumores hNaa10 cancro de mama, cancro gástrico, cancro de pulmón alta en tumores primarios, pero baixa con metástases en ganglios linfáticos hNaa10 cancro de pulmón de células non pequenas baixa en tumores hNaa15 carcinoma tiroide papilar, cancro gástrico alta en tumores hNaa15 neuroblastoma alto en tumores en estado avanzado hNaa11 carcinoma hepatocelular perda de heterocigose en tumores
Acetilación e desacetilación da lisina
miniatura|400px|Acetilación da lisina.
As proteínas son acetiladas tipicamente en residuos de lisina e esta reacción depende do acetil coencima A como grupo doante de acetís.