NatB es el nombre de una enzima en un grupo de enzimas llamadas acetiltransferasas N-terminales (NATs) que modifican proteínas haciendo acetilación N-terminal . NATs pertenece a la superfamilia de N-acetiltransferasas (GNAT) relacionadas con GCN5. La acetilación N-terminal es el proceso de agregar un grupo acetilo durante o después de la síntesis de proteínas [1] . NatB es una de las principales NAT en la célula y es un complejo heterodimérico que se encuentra en el citosol que consiste en la subunidad auxiliar NAA25 y la subunidad catalítica NAA20 [2] [3] . La subunidad NAA25 se ancla al ribosoma y la subunidad NAA20 es la subunidad enzimática. El complejo NatB agrega un grupo acetilo directamente en una proteína sustrato mientras se está produciendo en el ribosoma, también conocido como modificación co-traduccional. El estudio de la unión del complejo NatB al ribosoma en la levadura ha demostrado que NatB se localiza en el túnel de salida del ribosoma y que la unión de las subunidades de NatB en el ribosoma depende de ES27a (proteína de subunidad ribosomal pequeña) [4] . NatB se conserva estructural y biológicamente entre la levadura ( Saccharomyces cerevisiae ) y los humanos [3] .
La estructura del complejo NatB en levadura ( Candida albicans ) se estudió en 2017 [5] , y NAA25 parece crear un bolsillo para NAA20, donde se une la proteína objetivo. La estructura de NAA20 en el hongo termófilo Chaetomium thermophilum se caracterizó con éxito en 2020 [6] , y se descubrió que NAA20 puede acetilar proteínas objetivo en ausencia de NAA25, aunque con una tasa de acetilación menor que el complejo NAA20/NAA25 de NatB [6] . Sin embargo, NAA20 en humanos es inestable en ausencia de NAA25 y, por lo tanto, NatB forma un complejo in vivo [3] .
NatB es responsable de acetilar N-terminalmente aproximadamente el 20 % del proteoma humano [7] . NatB acetila proteínas N-terminales comenzando con metionina (iMet) seguida de aminoácidos ácidos o amídicos , haciendo que el grupo objetivo sea MD , ME , MN y MQ . Casi el 100 % de todas las proteínas que son sustratos objetivo de NatB están acetiladas N-terminalmente, lo cual es una característica única de NatB en comparación con otros NAT [ 7] [8] . Encontrar sustratos y proteínas que sean acetilados N-terminalmente por NatB se ha estudiado en levaduras y humanos para comprender la función biológica de NatB. En levaduras, la falta de actividad de acetilación N-terminal por NatB tiene un efecto en las interacciones de actina y tropomiosina [2] [9] . También se ha propuesto que la subunidad p65 de NF-κB sea una proteína diana en humanos [3] , así como la tropomiosina 1 [8] . NatB también parece regular potencialmente la proteína de la subunidad Set-COMPASS Swd1 mediante acetilación N-terminal y, por lo tanto, NatB podría regular la metilación de H3K4 junto con NatA [10] . NatB también podría regular el metabolismo de NAD + en levadura, donde la eliminación de nat3 Δ ( NAA25 ) y mdm20 Δ ( NAA20 ) disminuyó los niveles de las proteínas Nma1 y Nma2 de la nicotinamida mononucleótido adenililtransferasa (Nmnat) [11] .
El estudio del efecto de las mutaciones en el gen NAA20 y el gen NAA25 en células humanas ha demostrado fenotipos celulares similares , entre otros, que la regulación negativa de la actividad de NatB reduce la estabilidad del citoesqueleto al afectar los microfilamentos de actina y la adhesión focal [8] . Al eliminar el gen NAA20 o NAA25 , se observó lo mismo en las células humanas que en las células de levadura; reducción de las microfibrillas de actina, así como reducción de las adhesiones focales en la célula. Los hallazgos de este estudio también indicaron que es más probable que NatB humano acetile los extremos N de la proteína MQ a una tasa mayor que NatB de levadura. Lo que significa que NatB es importante para mantener la estructura y el movimiento de la célula.
NatB también podría estar vinculado a proteínas involucradas en el crecimiento celular, ya que la eliminación de NAA20 y NAA25 resultó en una disminución en la proliferación celular . Sin embargo, la eliminación de NAA20 o NAA25 resultó en una disminución en la proliferación celular, más muerte celular o células bloqueadas en la etapa de interfase (G 0 /G 1 ), respectivamente [3] .
También se ha estudiado la NatB en células de fibroblastos embrionarios de ratón (MEF) mediante la eliminación del gen NAA20 y, al igual que en humanos y levaduras, la proliferación celular disminuyó, así como el citoesqueleto de actina y la desorganización y disminución de la adhesión focal. La replicación del ADN también se vio afectada negativamente, probablemente causando senescencia en las células [12] .
Hay algunas indicaciones de que NatB podría acetilar N-terminalmente la α-sinucleína , una proteína involucrada en la enfermedad de Parkinson [7] [13] . La α-sinucleína es una coincidencia potencial para la actividad enzimática de NatB, ya que la proteína comienza con MD. Se ha descubierto que la acetilación N-terminal de la α-sinucleína estabiliza la proteína y regula el nivel de toxicidad neuronal [14] . También se ha descubierto que NatB es esencial para la actividad de apagado de PA-X, una proteína del virus de la influenza A [15] . PA-X influye en la expresión genética y la respuesta inmune en un huésped, y NatB contribuye apagando la replicación del ARN del virus , aunque se desconoce el mecanismo detrás de esto.
Hay algunos fenotipos relacionados con el cáncer en los que la expresión de NAA20 se reguló positivamente en el hepatocarcinoma y el cáncer de hígado [16] [17] . La expresión de NAA20 también se reguló positivamente en las células de cáncer de mama triple negativo (TNBC), y los estudios mostraron que las células TNBC podrían apuntar a NAA20 para promover la proliferación celular activando la señalización de EGFR a través de Rab5A . La eliminación de NAA20 in vivo mostró una disminución en el crecimiento del tumor [18] .
Existen estudios recientes que involucran a pacientes que tienen mutaciones en el gen NAA20 , que fueron descubiertas por un cribado genético. Se encontró que estas mutaciones de los pacientes afectan las propiedades enzimáticas de NatB, por lo que probablemente sean la causa de los diversos síntomas que afectan sus vidas. Estas mutaciones son raras, involucrando solo a siete individuos de tres familias diferentes reportadas hasta ahora, pero todas las diversas mutaciones que se han encontrado están en el gen NAA20 . El primer caso de una variante patógena de NAA20 fueron dos hermanos con una mutación sin sentido Met54Val y tres hermanos con una variante sin sentido homocigótica Ala80Val [19] , y el segundo caso fue sobre dos hermanos con una mutación bialélica Gln34Ter/Leu4Pro [20] . El efecto común de estas mutaciones es que hay una unión más débil de NAA20 a NAA25, reduciendo así la capacidad del complejo NatB para agregar un grupo acetilo a una proteína objetivo.
Existen algunas ligeras diferencias en los síntomas clínicos de los siete pacientes, la principal es que los pacientes con mutación Met54Val o Ala80Val tenían una circunferencia de la cabeza reducida, una condición conocida como microcefalia . Los síntomas comunes en los siete pacientes son varias formas de retraso del desarrollo en forma de deterioro del habla, discapacidades para caminar y cambios en los rasgos faciales. Hasta la fecha se desconoce qué proteínas están afectadas y podrían causar los síntomas patogénicos y deben estudiarse más a fondo, ya que el efecto de la pérdida de función de NAA20 tiene un gran impacto en la salud y la calidad de vida de los pacientes.
La acetilación del extremo N-terminal desempeña un papel más importante en la homeostasis celular y el cambio de uno de los NAT tiene un gran impacto, principalmente debido a la gran cantidad de sustratos que están sujetos a la acetilación del extremo N-terminal. Es muy necesario estudiar el mecanismo y el impacto a nivel del proteoma para comprender los mecanismos moleculares subyacentes a los fenotipos de los individuos afectados. Podría haber muchas proteínas involucradas en tales mecanismos y es necesario estudiar esto para revelar nuevos ángulos para un mejor tratamiento.