Шапероны: введение
Шапероны - chaperones, лат. cappa - капюшон.
Правильное сворачивание (фолдинг ) полипептидных цепей некоторых белков в клетках эукариот обеспечивается специфическими белками, называемыми шаперонами, которые необходимы для эффективного формирования третичной структуры полипептидных цепей других белков, но не входят в состав конечной белковой структуры. Новосинтезированные белки после выхода с рибосом для правильного функционирования должны укладываться в стабильные трехмерные структуры и оставаться такими на протяжении всей функциональной жизни клетки. Поддержание контроля качества структуры белка осуществляется шаперонами, специальными белками, катализирующими укладку полипептидов. Сборка полипротеинов и укладка мультибелковых комплексов, также осуществляется шаперонами. Шапероны связываются с гидрофобными участками неправильно уложенных белков и помогают им свернуться и достигнуть стабильной нативной структуры и, тем самым, предотвращают их включение в нерастворимые и нефункциональные агрегаты. В течение своей функциональной жизни, белок может подвергаться различным стрессам и денатурации. Такие частично денатурированные белки могут стать мишенью протеаз, агрегировать или укладываться в нативную структуру с помощью шаперонов. Баланс и эффективность, с которой происходят эти три процесса, определяются соотношением компонентов, участвующих в этих реакциях [ Wickner ea 1999 ]. К этому классу полипептидов относятся такие цитозольные белки теплового шока, как Hsp70 и Hsp60 , а также гомологичные им белки, например белок, связывающийся с тяжелой цепью иммуноглобулинов ( BiP ). Шапероном является также ядерный нуклеоплазмин , обеспечивающий сборку нуклеосом . У E. coli соответствующие функции выполняют белки SecB , триггерный фактор, а также GroEL и GroES , обеспечивающие экспорт полипептидов из цитоплазмы и участвующие в морфогенезе бактериофагов. Два последних белка - GroEL и GroES, известные также как Cpn60 и Cpn10 , кодируются генами оперона groE , регулируемого тепловым шоком.
Белки, эволюционно родственные белку GroEL, получили название шаперонинов . Один из таких белков, обнаруженный в хлоропластах высших растений, участвует в сборке D-рибулозо-1,5- дифосфаткарбоксилазы-оксигеназы (Rubisco), которую часто используют в качестве модельного белка в исследованиях механизмов сворачивания полипептидных цепей.
Шапероны кроме своей основной функции, укладки белков также осуществляют много других важных функций связанных с изменением конформации белков, а именно:
1. Транспорт многих белков из одного компартмента в другой, например, перенос субъеденицы фермента Rubisco из цитоплазмы в хлоропласт происходит при участии шаперона Hsp70, который находится с ним в комплексе [ Checa ea 1997 ].
2. Участие в сигнальных путях , например, присутствие Hsp70 необходимо для активации фосфатазы, которая путем дефосфорилирования ингибирует протеин киназу JNK , компонент сигнала стресс-индуцированного апоптоза , т.е. Hsp70 является частью антиапоптозного сигнального пути [ Yaglom, 1999 ]
3. Регуляция функции различных молекул, например, стероидный рецептор, находящийся в цитоплазме, связан с Hsp90, лиганд, попадающий в цитоплазму, присоединяется к рецептору и вытесняет шаперон из комплекса. После этого комплекс рецептор-лиганд приобретает способность связываться с ДНК, мигрирует в ядро и осуществляет функцию транскрипционного фактора [ Scherrer ea 1992 ].
Резюме. Шапероны -
- 1) белковые молекулы про- и эукариотических организмов, которые отвечают за правильность сборки и укладки других вновь синтезирующихся белков (фолдинг), исправление в них ошибок, происходящих под влиянием различных факторов (температура, вирусы, химические агенты и др.), олигомеризацию полимерных структур и транспорт белков в клетке (напр., при участии шаперонов происходит перенос субъединицы фермента рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы из цитоплазмы в хлоропласт). Важным свойством многих шаперонов является их активация при стрессах; при нехватке шаперонов фолдинг белков осуществляется неправильно, и они или агрегируют, или подвергаются деградации с помощью протеаз. Шаперонами являются, напр., белки теплового шока hsp40, hsp60 и hsp70, GroEL, GroES и др. Сложно устроенные шапероны иногда называют шаперонинами (напр., hsp60);
- 2) специфические белки, ответственные за правильную укладку молекул РНК (РНК-шапероны); впервые такие шапероны обнаружены С. Мором с соавт. в 2002 г. Термин «Шаперон» предложен Р. Эллисом в 1987 г.
Шапероны осуществляют несколько функций: они могут препятствовать формированию у белков нативной структуры, а также способны предотвращать их протеолиз или нежелательные взаимодействия с другими белками, приводящие к агрегации.
Смотрите также:
