ヒトミトコンドリア脂肪酸シンターゼマロニルトランスフェラーゼとアシル担体タンパク質の2つの成分のクローニング、発現、特性評価、および相互作用

ヒト細胞がサイトゾルI型脂肪酸合成酵素複合体に加えて、脂肪酸の生合成のミトコンドリア型マロニルCoA依存系を含む可能性は、2つの推定成分をクローニング、発現、特徴づけることによって調べられました。マロニルCoAの候補コーディング配列：アシルキャリアタンパク質トランスアシラーゼ（マロニルトランスフェラーゼ）とそのアシルキャリアタンパク質基質は、ヒト配列データベースの爆風検索によってそれぞれ識別され、それぞれ核染色体22および16に配置されました。エンコードされたタンパク質は、適切な緑色蛍光タンパク質融合構築物に感染したHeLa細胞の共焦点顕微鏡によって明らかにされたように、推定N末端ミトコンドリア標的配列が存在する場合にのみ、ミトコンドリアのみに局在しています。ミトコンドリアタンパク質の成熟した処理された形態をSF9細胞で発現し、精製し、アシルキャリアタンパク質を精製したヒトホスホパンテエチニルトランスフェラーゼを使用してin vitroでホロフォームに変換し、2つのタンパク質の機能的相互作用を研究しました。サイトゾルI型脂肪酸シンターゼの二重特異性マロニル/アセチルトランスフェラーゼコンポーネントと比較して、II型ミトコンドリアの対応物は、アシルドナーとアシルキャリアタンパク質受容体の両方に対して比較的狭い基質特異性を示します。したがって、マロニル-CoAとインキュベートし、ミトコンドリアホロアシルキャリアタンパク質へのマロニル部分のみに透過する場合にのみ、共有結合アシル酵素複合体を形成します。ヒトサイトゾルI型脂肪酸シンターゼに由来するアシル担体タンパク質ではなく、亜種ではなく、亜種のタイプIIアシルキャリアタンパク質は、ミトコンドリアトランスフェラーゼの受容体としても機能します。これらのデータは、ヒトミトコンドリアには、原始型および色素体に存在するタイプII系に似たI型サイトゾル脂肪酸合成酵素とは異なるマロニルCoA/アシル担体タンパク質依存性脂肪酸合成系が含まれているという説得力のある証拠を提供します。まだ特定されていないこのシステムの最終製品は、ミトコンドリア機能に重要な役割を果たす可能性があります。

The possibility that human cells contain, in addition to the cytosolic type I fatty acid synthase complex, a mitochondrial type II malonyl-CoA-dependent system for the biosynthesis of fatty acids has been examined by cloning, expressing, and characterizing two putative components. Candidate coding sequences for a malonyl-CoA:acyl carrier protein transacylase (malonyltransferase) and its acyl carrier protein substrate, identified by BLAST searches of the human sequence data base, were located on nuclear chromosomes 22 and 16, respectively. The encoded proteins localized exclusively in mitochondria only when the putative N-terminal mitochondrial targeting sequences were present as revealed by confocal microscopy of HeLa cells infected with appropriate green fluorescent protein fusion constructs. The mature, processed forms of the mitochondrial proteins were expressed in Sf9 cells and purified, the acyl carrier protein was converted to the holoform in vitro using purified human phosphopantetheinyltransferase, and the functional interaction of the two proteins was studied. Compared with the dual specificity malonyl/acetyltransferase component of the cytosolic type I fatty acid synthase, the type II mitochondrial counterpart exhibits a relatively narrow substrate specificity for both the acyl donor and acyl carrier protein acceptor. Thus, it forms a covalent acyl-enzyme complex only when incubated with malonyl-CoA and transfers exclusively malonyl moieties to the mitochondrial holoacyl carrier protein. The type II acyl carrier protein from Bacillus subtilis, but not the acyl carrier protein derived from the human cytosolic type I fatty acid synthase, can also function as an acceptor for the mitochondrial transferase. These data provide compelling evidence that human mitochondria contain a malonyl-CoA/acyl carrier protein-dependent fatty acid synthase system, distinct from the type I cytosolic fatty acid synthase, that resembles the type II system present in prokaryotes and plastids. The final products of this system, yet to be identified, may play an important role in mitochondrial function.