N-ホルミルメチオニン

fMetは、ほとんどの細菌群においてタンパク質合成の効率的な開始に必要である。30Sリボソーム-mRNA複合体は、ホルミル化アミノ酸を持つtRNA 、すなわち天然のfMetに結合したtRNA ^{fMetを特異的にリクルートする。 [ 4 ]}

fMetが開始を指示するため、細菌のタンパク質は（N末端で）メチオニンの代わりにfMet残基で始まる。AUGコドンがさらに出現すると、通常の「伸長」tRNA ^Metが使用されるため、通常のメチオニンになる。^{[ 4 ]}

メチオニンへのホルミル基の付加は、メチオニルtRNAホルミルトランスフェラーゼという酵素によって触媒される。この修飾は、アミノアシルtRNAシンテターゼによってメチオニンがtRNA ^fMetにロードされた後に行われる。メチオニン自体はtRNA ^fMetまたはtRNA ^Metのどちらにもロードできる。しかし、ホルミルトランスフェラーゼは、メチオニンがtRNA ^fMetにロードされている場合にのみ、メチオニンへのホルミル基の付加を触媒し、tRNA ^Metにはロードされない。これは、ホルミルトランスフェラーゼがtRNA ^fMetの特定の特徴を認識するためである。^{[ 4 ]}

ヒトを含む真核細胞のミトコンドリアと植物細胞の葉緑体も、fMetを用いてタンパク質合成を開始する。ミトコンドリアと葉緑体がfMetを用いた初期タンパク質合成を細菌と共通して行っていることから、これは細胞内共生説の証拠として挙げられている。^{[ 5 ]}

意外なことに、ホルミルトランスフェラーゼは生きた酵母細胞内で真核生物の開始tRNAにも作用することができる。通常の条件下でも、核コードホルミルトランスフェラーゼはミトコンドリアに完全に輸送されるわけではなく、ストレス下ではさらに多くの部分が細胞質に残る。これらの細胞質ホルミルトランスフェラーゼはfMet-tRNA _iを生成し、これは細胞質リボソームによってN末端にfMetを持つタンパク質を生成するために利用される。これらのタンパク質は細胞内の特定のプロセスによって分解される。^{[ 6 ]}

N末端のfMetは、宿主タンパク質と組換えタンパク質の両方において、2つの酵素反応の連続によって大部分のタンパク質から除去されます。まず、ペプチドデホルミラーゼ（PDF）がこれをデホルミル化し、残基を通常のメチオニンに戻します。次に、メチオニンアミノペプチダーゼ（MetAP）が鎖から残基を除去します。^{[ 7 ]} MetAPは、2番目の位置の残基がバリンよりもかさばらないタンパク質にのみ作用します。^{[ 8 ]}

N末端のfMetは、PDFによって除去されない場合、タンパク質分解のシグナルであるデグロンとして機能するようです。^{[ 8 ]}

ホルミル基は開始に厳密には必要ない。ホルミルトランスフェラーゼがノックアウトされた細菌は、Met-tRNA ^{fMet （すなわち、tRNA fMet}にロードされたメチオニン）がfMet-tRNA ^fMetに変換されるのを阻害するが、タンパク質合成を開始する残存能力は様々である。大腸菌、肺炎球菌、枯草菌はほとんど翻訳能力を示さないが、緑膿菌、黄色ブドウ球菌、インフルエンザ菌、そしておそらく糞便性ブ​​ドウ球菌は依然として大量のタンパク質を生産する。緑膿菌では、この能力は細菌開始因子2によって促進され、Met-tRNA ^fMetとfMet-tRNA ^fMetの両方をリボソームに運ぶことができる。^{[ 9 ]}