Две изоформы амидгидролазы жирных кислот бобовых с различными предпочтениями в отношении микробиологической активности.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7486 (2023) Цитировать эту статью

374 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Эта статья обновлена

Амидгидролаза жирных кислот (FAAH) представляет собой широко консервативную амидазу у эукариот, возможно, наиболее известную благодаря инактивации липидных медиаторов N-ацилэтаноламина. Однако ферменты FAAH гидролизуют широкий спектр ациламидных субстратов. Анализ FAAH из нескольких видов покрытосеменных выявил две консервативные филогенетические группы, которые различались ключевыми консервативными остатками в кармане связывания субстрата. Хотя основная группа растительных FAAH, обозначенная FAAH1, была изучена на структурном и функциональном уровне у Arabidopsis thaliana, о членах FAAH2 ничего не известно. Здесь мы объединили вычислительные и биохимические подходы для сравнения структурных и ферментативных свойств двух изоформ FAAH бобовых Medicago truncatula, обозначенных MtFAAH1 и MtFAAH2a. Различия в структурных и физико-химических свойствах карманов связывания субстрата, предсказанные на основе моделирования гомологии, молекулярного докинга и экспериментов по молекулярно-динамическому моделированию, позволяют предположить, что эти две изоформы FAAH будут демонстрировать различия в своих профилях амидогидролазной активности. Действительно, кинетические исследования очищенных рекомбинантных MtFAAH показали взаимное предпочтение ациламидных субстратов: MtFAAH1 более эффективно использует длинноцепочечные ациламиды, а MtFAAH2a более эффективно гидролизует короткоцепочечные и ароматические ациламиды. Этот первый отчет о ферментативном поведении двух филогенетически различных растительных FAAH послужит основой для дальнейших исследований изоформ FAAH у бобовых и других видов растений.

Гидролаза амидов жирных кислот (FAAH) представляет собой консервативную амидазу, которая гидролизует липофильные N-ацилэтаноламины (NAE) до этаноламина и свободных жирных кислот1,2,3,4. Например; FAAH крысы, мыши и человека гидролизуют эндогенный анандамид (NAE20:4) до арахидоновой кислоты и этаноламин5,6. У млекопитающих этот процесс связан с множеством неврологических и физиологических процессов, начиная от восприятия боли и заканчивая регуляцией питания7,8. В другом примере рекомбинантный FAAH, полученный из растительного мха Physcomitrella patens, также был способен гидролизовать NAE20:4 в соответствующие продукты, что, по-видимому, связано с ростом и развитием видов мха9. В других исследованиях было показано, что C. elegans обладает ферментом FAAH, который метаболизирует NAE20:4, поддерживая регуляцию долголетия10. Эти и многочисленные другие отчеты продемонстрировали широко консервативный механизм FAAH у многих видов для регуляции NAE в различных биологических процессах.

Исследования in vitro и in vivo на модельном растении Arabidopsis thaliana показали, что A. thaliana FAAH (AtFAAH) может расщеплять амидную связь эндогенных NAE, включая насыщенные (например, NAE12:0), мононасыщенные (например, NAE18:1) и полиненасыщенные (например, NAE18:3) виды, а также производные 9-LOX оксилипины NAE (9-гидроксилинолеоилэтаноламид; NAE-9-HOD)1,11,12,13. Регуляция содержания NAE с помощью FAAH, по-видимому, связана с множеством биологических процессов14. Например, у арабидопсиса линии со сверхэкспрессией AtFAAH имели меньшее количество эндогенных NAE и демонстрировали повышенные различия в росте проростков15, времени цветения16 и врожденном иммунитете17 по сравнению с растениями дикого типа. Напротив, фаах-нокауты Arabidopsis имели повышенное содержание эндогенных NAE и были гиперчувствительны к ингибированию роста, вызванному внешним применением NAE (например, NAE12:0 или NAE18:2)15,18,19, алкамидами20,21, N-ацил-гомосеринлактонами. (AHL)22 или фитогормон ABA13. В другом отчете проростки горного хлопчатника (Gossypium hirsutum L.) с эктопической сверхэкспрессией AtFAAH продемонстрировали нечувствительность к NAE12:0 или гидроксиду, полученному из NAE18:2 (NAE-9-HOD), что напоминало результаты, обнаруженные у Arabidopsis23. Эти сообщения позволяют предположить, что регулирование содержания N-ацилэтаноламида с помощью FAAH может влиять на ряд физиологических процессов в растениях.