N-Formilmetionina

N-Formilmetionina
Nama

Nama IUPAC N-Formilmetionina
Nama IUPAC (sistematis) Asam 2-formamido-4-metilsulfanilbutanoat
Nama lain Asam 2-formilamino-4-metilsulfanil-butirat; Formilmetionina; N-Formil(metil)homosisteina
Penanda
Nomor CAS	4289-98-9^Y
Model 3D (JSmol)	Gambar interaktif
Singkatan	fMet
ChEBI	CHEBI:182822
ChemSpider	887
Nomor EC
PubChem CID	911
Nomor RTECS	{{{value}}}
UNII	PS9357B4XH^Y
InChI InChI=1S/C6H11NO3S/c1-11-3-2-5(6(9)10)7-4-8/h4-5H,2-3H2,1H3,(H,7,8)(H,9,10) Key: PYUSHNKNPOHWEZ-UHFFFAOYSA-N
SMILES CSCC[C@H](NC=O)C(O)=O
Sifat
Rumus kimia	C₆H₁₁NO₃S
Massa molar	177,22 g/mol
Bahaya
Piktogram GHS
Keterangan bahaya GHS	{{{value}}}
Pernyataan bahaya GHS	H319
Langkah perlindungan GHS	P264+P265, P280, P305+P351+P338, P337+P317
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
Y verifikasi (apa ini ^YN ?)
Referensi

Chemical compoundTemplat:SHORTDESC:Chemical compound

N-Formilmetionina (fMet,^[1] HCO-Met, For-Met^[2]) adalah turunan dari asam amino metionina yang memiliki gugus formil yang ditambahkan pada gugus aminonya. Senyawa ini secara khusus digunakan untuk inisiasi sintesis protein dari gen bakteri dan organel, serta dapat dilepaskan setelah proses translasi.

fMet memainkan peran penting dalam sintesis protein pada bakteri, mitokondria, dan kloroplas. Senyawa ini tidak digunakan dalam sintesis protein sitosolik eukariota, tempat gen nukleus eukariotik ditranslasikan. fMet juga tidak digunakan oleh arkea. Di dalam tubuh manusia, fMet dikenali oleh sistem imun sebagai materi asing atau sebagai sinyal bahaya yang dilepaskan oleh sel yang rusak, serta memicu tubuh untuk melawan potensi infeksi.

Fungsi dalam sintesis protein

Translasi

fMet diperlukan untuk inisiasi sintesis protein yang efisien pada sebagian besar kelompok bakteri. Kompleks ribosom 30S–mRNA secara khusus merekrut tRNA yang membawa asam amino terformilasi—yaitu tRNA^Met yang berikatan dengan fMet dalam kondisi alami.^[3]

Karena fMet mengarahkan inisiasi, protein pada bakteri dimulai (pada N-terminus) dengan residu fMet, bukan metionina biasa. Kemunculan kodon "AUG" berikutnya akan menghasilkan metionina biasa, karena yang digunakan adalah tRNA^Met "pemanjang rantai" yang normal.^[3]

Penambahan gugus formil pada metionina dikatalisis oleh enzim metionil-tRNA formiltransferase. Modifikasi ini dilakukan setelah metionina dimuat ke tRNA^fMet oleh sintetase aminoasil-tRNA. Metionina itu sendiri dapat dimuat baik ke tRNA^fMet maupun tRNA^Met. Namun, formiltransferase hanya akan mengkatalisis penambahan gugus formil pada metionina jika metionina tersebut telah dimuat ke tRNA^fMet, bukan ke tRNA^Met. Hal ini dikarenakan formiltransferase mengenali karakteristik spesifik dari tRNA^fMet.^[3]

Mitokondria sel eukariotik (termasuk pada manusia) dan kloroplas sel tumbuhan juga menginisiasi sintesis protein menggunakan fMet. Kesamaan mekanisme inisiasi sintesis protein menggunakan fMet antara mitokondria dan kloroplas dengan bakteri ini telah dikutip sebagai bukti pendukung teori endosimbiosis.^[4]

Di luar dugaan, formiltransferase juga dapat bekerja pada tRNA inisiator eukariotik di dalam sel khamir yang hidup. Bahkan dalam kondisi normal, formiltransferase yang dikodekan oleh nukleus tidak sepenuhnya diimpor ke dalam mitokondria; jumlah yang tertinggal di sitosol bahkan lebih banyak saat sel mengalami stres. Formiltransferase sitosolik ini menghasilkan fMet-tRNA_i, yang dapat digunakan oleh ribosom sitosolik untuk memproduksi protein dengan fMet pada ujung-N. Protein-protein ini ditargetkan untuk didegradasi melalui proses spesifik di dalam sel.^[5]

Pemrosesan lanjutan

Gugus fMet pada ujung-N dilepaskan dari sebagian besar protein—baik protein inang maupun rekombinan—melalui rangkaian dua reaksi enzimatik. Pertama, deformilase peptida (PDF) melakukan deformilasi, mengubah residu tersebut kembali menjadi metionina biasa. Kemudian, aminopeptidase metionina (MetAP) melepaskan residu tersebut dari rantai protein.^[6] MetAP hanya bekerja pada protein yang memiliki residu pada posisi kedua dengan ukuran yang lebih kecil (tidak terlalu besar/ruah) dibandingkan valina.^[7]

Jika tidak dilepaskan oleh PDF, fMet pada ujung-N tampaknya berperan sebagai degron, yaitu sinyal untuk degradasi protein.^[7]

Variasi

Gugus formil tidak mutlak diperlukan untuk inisiasi. Bakteri yang gen formiltransferase-nya telah dinonaktifkan—sehingga mencegah perubahan Met-tRNA^fMet (yaitu metionina yang terikat pada tRNA^fMet) menjadi fMet-tRNA^fMet—masih dapat mempertahankan kemampuan sisa untuk memulai sintesis protein, meskipun tingkat kemampuannya bervariasi. E. coli, S. pneumoniae, dan B. subtilis hampir tidak menunjukkan sisa kemampuan translasi, sedangkan P. aeruginosa, S. aureus, H. influenzae, dan kemungkinan S. faecalis masih mampu memproduksi protein dalam jumlah banyak. Pada P. aeruginosa, kemampuan ini difasilitasi oleh faktor inisiasi bakteri 2, yang dapat membawa baik Met-tRNA^fMet maupun fMet-tRNA^fMet menuju ribosom.^[8]

Relevansi dengan imunologi

Karena fMet terdapat pada protein yang diproduksi oleh bakteri namun tidak pada protein yang diproduksi oleh eukariota (kecuali pada organel yang berasal dari bakteri), sistem imun dapat memanfaatkannya untuk membedakan antara komponen tubuh sendiri dan komponen asing. Sel polimorfonuklear dapat berikatan dengan protein yang diawali dengan fMet dan menggunakannya untuk memicu penarikan leukosit yang bersirkulasi dalam darah, serta kemudian menstimulasi aktivitas mikrobisidal seperti fagositosis.^[9]^[10]^[11]

Mengingat fMet juga terdapat pada protein yang diproduksi oleh mitokondria dan kloroplas, teori-teori terkini tidak lagi memandangnya sebagai molekul yang digunakan sistem imun untuk membedakan antara komponen tubuh sendiri dan komponen asing.^[12] Sebaliknya, oligopeptida dan protein yang mengandung fMet tampaknya dilepaskan oleh mitokondria dari jaringan yang rusak maupun oleh bakteri yang rusak, sehingga dapat berfungsi sebagai sinyal "peringatan", sebagaimana dibahas dalam model bahaya imunitas. Contoh utama oligopeptida yang mengandung fMet adalah N-formilmetionina-leusil-fenilalanina (FMLP), yang mengaktifkan leukosit dan jenis sel lainnya dengan cara berikatan dengan reseptor formyl peptide receptor 1 (FPR1) dan formyl peptide receptor 2 (FPR2)—yang merupakan reseptor terhubung protein G—pada sel-sel tersebut (lihat pula formyl peptide receptor 3). Dengan bekerja melalui reseptor-reseptor ini, oligopeptida dan protein yang mengandung fMet menjadi bagian dari sistem imun bawaan; molekul-molekul ini berfungsi memicu respons peradangan akut, namun dalam kondisi lain juga berfungsi menghambat dan meredakan respons tersebut. Oligopeptida dan protein yang mengandung fMet juga berperan dalam berbagai respons fisiologis dan patologis lainnya.