Adhesive moonlighting proteins in bacteria

Moonlighting proteini predstavljaju zanimljivu skupinu proteina koji zaobilaze klasičnu formulaciju „jedan gen – jedan protein – jedna funkcija“ izvodeći dvije ili više biokemijski nepovezanih zadaća. Ne uključuju proteine nastale genskim fuzijama, alternativnim izrezivanjem, proteolizom ili onima koji posjeduju višestruke funkcije unutar različitih domena ili pak uzrokuju pleiotropni učinak na fenotip. Često je riječ o proteinima koji su uključeni u esencijalne metaboličke procese poput glikolize, Krebsova ciklusa, smatanja i stabilnosti dugih proteina, transkripciju i translaciju, itd. Postoje različiti mehanizmi na koje može doći do ispoljavanja i promjene između kanonske i moonlighting funkcije, od kojih je u ovom seminaru najznačajniji onaj koji uključuje unutarstanične proteine s alternativnom funkcijom na staničnoj površini. Biofizička osnova proteinske multifunkcionalnosti leži u posttranslacijskim modifikacijama, točkastim mutacijama ili duplikaciji gena koji prolazi niz mutacija i poprima drugu funkciju. Bakterije koriste površinski asocirane moonlighting proteine kako bi pospješili svoju adhezivnost i kolonizaciju tkiva, bilo vezanjem za komponente izvanstaničnog matriksa, vezujući plazminogen ili pak koju od komponenata imunosnog sustava, čime ga mogu i utišati. U bakterija je do dan danas ostalo otvoreno pitanje njihova transporta budući da ne posjeduju karakteristične signalne sekvence za translokaciju. Važnost istraživanja dotičnih proteina je višestruka – za mnoge se pokazalo kako mogu biti glavni uzročnici patogenosti i katkad poticati razvoj tumora, dok s druge strane, mnogi umrežuju metaboličke puteve na nepredvidive načine koji su od velikog značaja u bilo kakvom istraživanju sistematske biologije na razini proteomike i metabolomike.Moonlighting proteins represent an interesting group of proteins which do not follow the classical formulation „one gene – one protein – one function“ by simultaneously performing two or more biochemically unrelated tasks. They do not include those proteins that have been genetically fused, alternatively spliced or proteolytically cut, or those that contain multiple functions within different domains or exert pleiotropic effect on phenotype. It's common for moonlighting proteins to be part of an essential metabolic pathway such as glycolysis, Krebs cycle, folding and stabilising of other proteins, transcription and translation, etc. There are plenty of mechanisms which moonlighting proteins use to switch between their canonical and alternative functions, of which the most important for this seminary is the execution of alternative function when outside of the cell, commonly attached to the plasma membrane. Biophysical fundaments on which moonlighting effect occurs include post-translational modifications, point mutations or gene duplications which make an alternate version of an original protein with an added moonlighting function. Bacteria use surface-associated moonlighting proteins to adhere to extracellular matrix of host epithelial cell, to activate plasminogen or even to evade host immune response by binding certain proteins of the immune system. Even to this day there are still no clues to how bacteria translocate their intracellular proteins outside of the cell without any signal sequence. The importance of research in the field of moonlighting is multifaceted – some have been observed to cause disease and cancer, others on the contrary make the web of metabolism more complex and intertwined by connecting distant pathways. The latter is very important to have in mind before attempting any systems biology approach