Keramidisyntaasit (CERS) ja sfingolipidien keramidien rasvahappopituuksien (N-acyl chain length) määrytyminen

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29632068/
 J Biol Chem. 2018 Jun 22;293(25):9912-9921. doi: 10.1074/jbc.RA118.001936. Epub 2018 Apr 9.

Eleven residues determine the acyl chain specificity of ceramide synthases.

Tidhar R¹, Zelnik ID¹ et al. Abstract

Lipids display large structural complexity, with ∼40,000 different lipids identified to date, ∼4000 of which are sphingolipids. A critical factor determining the biological activities of the sphingolipid, ceramide, and of more complex sphingolipids is their N-acyl chain length, which in mammals is determined by a family of six ceramide synthases (CerS). Little information is available about the CerS regions that determine specificity toward different acyl-CoA substrates. We previously demonstrated that substrate specificity resides in a region of ∼150 residues in the Tram-Lag-CLN8 domain. Using site-directed mutagenesis and biochemical analyses, we now narrow specificity down to an 11-residue sequence in a loop located between the last two putative transmembrane domains (TMDs) of the CerS.
The specificity of a chimeric protein, CerS5^{(299-309→CerS2)}, based on the backbone of CerS5 (which generates C16-ceramide), but containing 11 residues from CerS2 (which generates C22-C24-ceramides), was altered such that it generated C22-C24 and other ceramides.
 Moreover, a chimeric protein, CerS4^{(291-301→CerS2)}, based on CerS4 (which normally generates C18-C22 ceramides) displayed significant activity toward C24:1-CoA.
Additional data supported the notion that substitutions of these 11 residues alter the specificities of the CerS toward their cognate acyl-CoAs.

Our findings may suggest that this short loop may restrict adjacent TMDs, leading to a more open conformation in the membrane, and that the CerS acting on shorter acyl-CoAs may have a longer, more flexible loop, permitting TMD flexibility. In summary, we have identified an 11-residue region that determines the acyl-CoA specificity of CerS. © 2018 Tidhar et al.

KEYWORDS: ceramide (Cer) ; ceramide synthase (CERS) ; lipid; membrane; sphingolipid

DOI:

10.1074/jbc.RA118.001936

Free PMC Article

http://www.jbc.org/content/293/25/9912

keramidien rasvahappopituuksien määräytyminen keramidisyntaasilla on kartoitettu 2018 aikoihin. On kuusi keramidisyntaasia. Israelissa ollaan tästä kiinnostuneita. 

Suomennosta artikkelista 3.1. 2019: 

LIPIDEILLA on laaja rakenteellinen kompleksisuutensa . Näihin mennessä on tunnistettu noin 40 000 erilaista lipidiä ja niistä kuuluu sfingolipidien luokkaan noin 4000 .
Kriittisenä tekijänä sfingolipidien, keramidien ja monimutkaisempien sfingolipidien biologisessa aktiivisuudessa on niiden aktivoituneiden  N-rasvahappojen (N-Acyl CoA) pituus;  imettäväisissä se määräytyy keramidisyntaasientsyymien avulla (CERS-perhe) Ihmisellä on kuusi CERS- entsyymiä CERS1- CERS6.
On olemassa vain vähän informaatiota siitä, mitkä CERS- entsyymin kohdat  määrittävät spesifisyyden eri rasvahappo-CoA- substraatteja kohtaan.
Aiemmin tämä tutkijaryhmä on osoittanut, että substraattispesifisyys on Tram- Lag-CLN8 domaanin 150:n aminohapon kohdalla.
 Käyttämällä kohdennettua mutageneesiä ja biokemiallisia analyysejä he nyt kaventavat spesifisyyden 11 aminohapon sekvenssiin eräässä silmukassa, joka sijaitsee kahden transmembraanisen domeenin (TMD) välissä keramidisyntaasissa (CERS) .

C16-keramidikokoa tuottavan CERS5 runkoon perustuva kimeerinen CerS5( 299-309 jakso-CerS2::sta). jossa on myös 11 aminohappoa CERS2 entsyymistä (joka taas tuottaa C22- C24 keramideja), aiheutti sellaisen muuntumisen CERS-spesifisyyteen, että tuottui C22- C24 - ja muita keramideja.

Lisäksi sellainen CERS4- perusteinen keramidisyntaasi ( jotka tuottaa normaalisti C18-C22 keramideja) muutettuna kimeeriseksi proteiiniksi CERS(291-301 jakso CERS2:sta) , osoittaa merkitsevää spesifisyyttä aktiivoitua C24:1- rasvahappoa (C24:1-CoA) kohtaan.

Lisätiedot tukevat havaintoa niden 11 aminohapon kyvystä muuntaa CERS entsyymien spesifisyyksiä niille tyypillisiä aktivoituja rasvahappoja kohtaan. Tutkijoiden havainnot viittanevat siihen, että tämä lyhyt silmukka rajoittanee toisiaan lähellä olevia transmembraanisia domaaneja (TMD) johtaen kalvon avoimempaan konfrontaatioon ja ne CERS entsyymit, jotka vaikuttavat lyhyehköihin aktivoituneisiin rasvahappoihin saattavat omata pidempiä, taipuvaisempia silmukoita sallien transmembraanidomaaneille joustoa. Yhteenvetona tutkijat ovat tunnistaneet 11 aminohapon alueen, joka määrittää CERS entsyymin spesifisyyden aktiivia rasvahappoa kohtaan.