Palmitoylierung

Palmitoylierung bezeichnet die kovalente Bindung einer Palmitoylgruppe an Proteine, wobei Palmitinsäure, eine 16‑Kohlenstoff-Fettsäure, als Lipidanhängsel dient. In der Regel handelt es sich um eine S‑Palmitoylierung, bei der die Palmitoylgruppe über eine Thioesterbindung an eine Cystein-Restgruppe eines Proteins angehängt wird; es können auch N‑Palmitoylierungen auftreten.

Die Reaktion erfolgt enzymatisch durch Palmitoyltransferasen der DHHC‑Familie. Diese übertragen die Palmitoylgruppe aus Palmitoyl‑CoA auf Zielproteine. Die Palmitoylierung ist reversibel; Depalmitoylierung erfolgt über Thioesterasen wie APT1 (LYPLA1) und APT2 (LYPLA2) sowie durch weitere ABHD‑Enzyme, was dynamische Zyklen ermöglicht.

Funktionell erhöht Palmitoylierung die Hydrophobie eines Proteins, fördert seine Membrankonnektion und beeinflusst subzelluläre Lokalisierung, Stabilität, Trafficking sowie Proteinanordnungen und Interaktionen. Dadurch werden Signalkaskaden moduliert, Rezeptor- und Kinase-Aktivität sowie die Assoziation mit Lipid-Rafts beeinflusst. Die Modifikation ist oft entscheidend für die richtige Verteilung von Signalmolekülen in der Membran und damit für effiziente Signalweitergabe.

Beispiele für palmitoyliert Proteine umfassen Mitglieder der Ras- und Src‑Familien, verschiedene GPCRs und Regulatoren von Signalwegen. Im Entwicklungs- und Nervensystem kommt der dynamische Palmitoylierungszyklus besonders zum Tragen. Hedgehog-Protein wird zusätzlich durch HHAT palmitoyliert, was seine Aktivität und Signalaussendung beeinflusst.

Methoden zum Nachweis umfassen acyl-biotin exchange (ABE), Acyl‑RAC und Massenspektrometrie, die dabei helfen, Palmitoylierungskipunkte und -dynamik zu charakterisieren.