N-폼일메티오닌

N-폼일메티오닌(영어: N-formylmethionine, fMet, HCO-Met, For-Met)은 폼일기가 아미노기에 첨가된 메티오닌의 유도체이다. 특히 세균 및 세포소기관에서 단백질 합성을 개시하는 데 사용되며 번역 후에 제거될 수 있다. N-폼일메티오닌은 세균, 미토콘드리아, 엽록체의 단백질 합성에 중요한 역할을 한다. N-폼일메티오닌은 진핵세포의 유전자가 번역되는 진핵생물의 세포질에서의 단백질 합성에는 사용되지 않는다. 고세균은 N-폼일메티오닌을 사용하지 않는다. 인체에서 N-폼일메티오닌은 면역계에 의해 이물질 또는 손상된 세포에서 방출되는 경보 신호로 인식되어 잠재적인 감염에 맞서 싸우도록 신체를 자극한다. N-폼일메티오닌은 세균에서 단백질 합성의 시작 잔기이며, 결과적으로 합성되는 폴리펩타이드의 N-말단에 위치하게 된다. N-폼일메티오닌은 mRNA에 위치한 개시코돈인 5'-AUG-3'와 결합할 수 있는 안티코돈인 3'-UAC-5'를 가지고 있는 특이적 tRNA(tRNAfMet)에 의해 30S 리보솜-mRNA 복합체로 전달된다. 따라서 N-폼일메티오닌은 메티오닌과 동일한 코돈에 의해 암호화된다. 또한 AUG는 번역 개시코돈이가도 하다. 세균은 개시코돈에 대응하는 아미노산으로 메티오닌 대신 N-폼일메티오닌을 사용하며, 합성되는 펩타이드 사슬에서 첫 번째 아미노산이 된다. 동일한 코돈이 나중에 mRNA에 나타나면, 일반적인 메티오닌이 사용된다. 많은 생물들이 이러한 기본적인 메커니즘의 변형들을 이용한다. 메티오닌에 대한 폼일기의 첨가 반응은 메티오닐-tRNA 폼일트랜스퍼레이스에 의해 촉매된다. 이러한 변동성은 메티오닌이 아미노아실-tRNA 합성효소에 의해 tRNAfMet에 결합된 후에 수행된다. 메티오닌 자체는 tRNAfMet 또는 tRNAMet에 결합할 수 있다. 그러나 트랜스폼일레이스는 메티오닌이 tRNAMet가 아닌 tRNAfMet에 결합되어 있는 경우에만 메티오닌에 폼일기를 첨가하는 반응을 촉매한다. N-말단의 N-폼일메티오닌은 두 가지 효소 반응에 의해서 숙주 단백질 및 재조합 단백질의 대부분에서 제거된다. 먼저, 펩타이드 디폼일레이스는 N-폼일메티오닌을 탈폼일화하여, 메티오닌으로 전환시킨다. 그런 다음 메티오닐 아미노펩티데이스가 사슬로부터 잔기를 제거한다. 사람을 포함한 진핵생물의 미토콘드리아와 식물의 엽록체도 N-폼일메티오닌으로 단백질 합성을 개시한다. 미토콘드리아와 엽록체가 세균과 같이 N-폼일메티오닌으로 단백질 합성을 개시한다는 점은 세포 내 공생설을 뒷받침하는 증거이다. N-폼일메티오닌은 세균에 의해 생성된 단백질에 존재하지만 진핵생물에 의해 생성된 단백질에는 존재하지 않기 때문에(세균으로부터 유래한 세포소기관은 제외), 면역계는 이를 이용해 자기와 비자기를 구별할 수 있다. 다형핵 세포는 N-폼일메티오닌으로 시작하는 단백질에 결합할 수 있으며, 이를 이용해 혈액의 백혈구를 유인한 다음 식균작용과 같은 살균 활성을 자극할 수 있다. N-폼일메티오닌은 미토콘드리아와 엽록체에 의해 만들어진 단백질에 존재하기 때문에 최근의 이론에서는 N-폼일메티오닌을 면역계가 자기와 비자기를 구별하는 데 사용할 수 있는 분자로 보지 않는다. 대신 N-폼일메티오닌을 함유하고 있는 올리고펩타이드와 단백질은 손상된 조직의 미토콘드리아 뿐만 아니라 손상된 세균에 의해 방출되는 것으로 보이며, 따라서 면역의 위험 모델에서는 논의된 바와 같이 "경보" 신호로 간주한다. 원형의 N-폼일메티오닌 함유 올리고펩타이드는 N-폼일메티오닌-류실-페닐알라닌(FMLP)으로 이들은 세포의 폼일 펩타이드 수용체 1(FPR1) 및 폼일 펩타이드 수용체 2(FPR2) 및 폼일 펩타이드 수용체 3(FPR3)와 결합하여 백혈구 및 다른 세포들을 활성화시킨다. 이러한 수용체들을 통해 작용하는 N-폼일메티오닌 함유 올리고펩타이드와 단백질은 선천성 면역 체계의 일부이다. 이들은 급성 염증 반응을 개시하는 역할을 하지만 다른 조건에서는 이러한 반응을 억제하고 해결하는 역할을 한다. N-폼일메티오닌을 함유하고 있는 올리고펩타이드 및 단백질은 다른 생리학적 반응 및 병리학적 반응에서도 기능한다. 메티오닌 아미노아실-tRNA 합성효소 폼일 펩타이드 수용체 1 폼일 펩타이드 수용체 2 폼일 펩타이드 수용체 3 PubChem. “N-Formyl-DL-methionine”. 《pubchem.ncbi.nlm.nih.gov》 (영어). 2020년 10월 24일에 확인함.  Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides, 3AA-18 and 3AA-19 Sherman F, Stewart JW, Tsunasawa S (July 1985). “Methionine or not methionine at the beginning of a protein”. 《BioEssays》 3 (1): 27–31. doi:10.1002/bies.950030108. PMID 3024631. S2CID 33735710.  Alberts, Bruce (2014년 11월 18일). 《Molecular biology of the cell》 Six판. New York, NY. 800쪽. ISBN 978-0-8153-4432-2. OCLC 887605755.  틀:GeorgiaImmunology “The Innate Immune System: Pattern-Recognition Receptors, Antigen-Nonspecific Antimicrobial Body Molecules, and Cytokines”. 2010년 7월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서.  Detmers PA, Wright SD, Olsen E, Kimball B, Cohn ZA (September 1987). “Aggregation of complement receptors on human neutrophils in the absence of ligand”. 《The Journal of Cell Biology》 105 (3): 1137–45. doi:10.1083/jcb.105.3.1137. PMC 2114803. PMID 2958480.  Zhang Q, Raoof M, Chen Y, Sumi Y, Sursal T, Junger W, Brohi K, Itagaki K, Hauser CJ (2010년 3월 4일). “Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury”. 《Nature》 464 (7285): 104–107. Bibcode:2010Natur.464..104Z. doi:10.1038/nature08780. PMC 2843437. PMID 20203610.  의학주제표목 (MeSH)의 N-Formylmethionine