HSP60 протеиндері: жылу соққысының протеиндері, протеин қате бүгілуін болдырмайды. Протеин бүгілуіне көмектеседі, жаңа протеиндердің құрылымын қалыпқа келтіреді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
InterPro отбасы
ақуыз отбасы
InterPro Family
the protein family
HSP60, сонымен қатар шаперониндер (Cpn) деп аталады, бұл бастапқыда 60 кДа молекулалық массасы бойынша жіктелінген жылулық шок ақуыздарының отбасы. Олар жоғары температура сияқты стрестік жағдайларда ақуыздардың қате бүгілуін болдырмай, ақуыздың дұрыс бүгілуіне көмектеседі. HSP60 молекулалық шаперондар деп аталатын, ақуыздарды бүгуге көмектесетін молекулалардың үлкен класына жатады. Жаңа синтезделген ақуыздар әдетте аминқышқылдарының тізбегінен үш өлшемді құрылымға бүгілуі керек. Ақуыздарды бүгуге қажетті энергия, әр ақуыздың аминқышқылдарының бүйір тізбектері арасындағы ковалентті емес өзара әрекеттесулер және еріткіш әсері арқылы қамтамасыз етіледі. Көптеген ақуыздар өздігінен ең тұрақты үш өлшемді конформацияға бүгіледі, бұл көбінесе олардың функционалдық конформациясы болып табылады, бірақ кейде ақуыздар қате бүгіледі. Молекулалық шаперондар аденозин трифосфатының (АТФ) гидролизінен алынатын энергияның көмегімен қате бүгілген ақуыздардың жартылай ашылуын үдету арқылы ақуыздың қайта бүгілуін катализдейді. Шаперонин ақуыздары қате бүгілген ақуыздарды деградациялау үшін белгілей алады. Бастапқы шаперонин пероксиредоксиннен пайда болған деп есептеледі.
HSP60, also known as chaperonins (Cpn), is a family of heat shock proteins originally sorted by their 60kDa molecular mass. They prevent misfolding of proteins during stressful situations such as high heat, by assisting protein folding. HSP60 belong to a large class of molecules that assist protein folding, called molecular chaperones. Newly made proteins usually must fold from a linear chain of amino acids into a three dimensional tertiary structure. The energy to fold proteins is supplied by non covalent interactions between the amino acid side chains of each protein, and by solvent effects. Most proteins spontaneously fold into their most stable three dimensional conformation, which is usually also their functional conformation, but occasionally proteins mis fold. Molecular chaperones catalyze protein refolding by accelerating partial unfolding of misfolded proteins, aided by energy supplied by the hydrolysis of adenosine triphosphate (ATP). Chaperonin proteins may also tag misfolded proteins to be degraded. The original chaperonin is proposed to have evolved from a peroxiredoxin.
I топ
І топтағы шаперониндер (Cpn60) бактерияларда, сондай-ақ эндосимбиотикалық текті органельдерде – хлоропластар мен митохондрияларда кездеседі. E. coli-дегі GroEL/GroES кешені – І топтағы шаперонин және ең жақсы сипатталған ірі (~ 1 MDa) шаперонин кешені. GroEL – ашылуында майлы гидрофобтық аймағы бар 14 бірлікten тұратын қос сақина, ол 15–60 кДа өлшемді субстраттардың дұрыс бүлінуін қамтамасыз етеді. GroES – ATP немесе ATP гидролизінің өтпелі күй аналогтары (мысалы, ADP AlF3) қатысуымен GroEL-ге байланысатын бір сақиналы 7 бірлікten тұратын кешен. Ол GroEL-ді (қорап/бөтелке) жабатын қақпақ сияқты. GroEL/GroES ақуыз агрегаттарын толық жоюға қабілетті болмаса да, кинетикалық тұрғыдан қате бүліну және агрегаттану жолында бәсекелесіп, агрегаттардың пайда болуын болдырмайды. Cpn60 тұқымдасы 1988 жылы ашылды, ал 1992 жылы тізбегі анықталды. cpn10 және cpn60 олигомерлері функционалды кешен құру үшін Mg2+ ATP-нің қатысуы қажет. cpn10-ның cpn60-қа байланысуы cpn60-ның әлсіз АТФ-аза қызметін тежейді. RuBisCO суббірлігіне байланысатын ақуыз – осы тұқымдастың мүшесі. Кейбір бактериялар әртүрлі пептидтер үшін осы шаперониннің бірнеше көшірмесін пайдаланады. II топтағы шаперониндер (TCP 1) эукариоттардың цитозолында және археяларда кездеседі, олар бұрынғыларына қарағанда нашар сипатталған. Археялардағы кешен термосома деп аталады. Кейбір археялардағы гомо 16мер – II типті шаперониннің прототипі саналады. Кейбір археондар эукариоттар сияқты әртүрлі суббірліктерді пайдалануға бейімделген. Мысалы, Methanosarcina acetivorans-та 5 түрлі суббірлік бар. II топтағы шаперониндер субстраттарын бүру үшін GroES типті кофакторды пайдаланбайды деп есептеледі. Олардың құрамында "ішкі" қақпақ бар, ол ATP-ге тәуелді түрде жабылып, субстраттарын капсулалайды, бұл процесс ақуыздардың оптималды бүлінуі үшін қажет. Олар сондай-ақ субстратты жылжытуға көмектесетін префолдин ко-шаперонинімен де өзара әрекеттеседі.
Group I chaperonins (Cpn60) are found in bacteria as well as organelles of endosymbiotic origin: chloroplasts and mitochondria. The GroEL/GroES complex in E. coli is a Group I chaperonin and the best characterized large (~ 1 MDa) chaperonin complex. GroEL is a double ring 14mer with a greasy hydrophobic patch at its opening and can accommodate the native folding of substrates 15 60 kDa in size. GroES (is a single ring heptamer that binds to GroEL in the presence of ATP or transition state analogues of ATP hydrolysis, such as ADP AlF3. It is like a cover that covers GroEL (box/bottle). GroEL/GroES may not be able to undo protein aggregates, but kinetically it competes in the pathway of misfolding and aggregation, thereby preventing aggregate formation. The Cpn60 subfamily was discovered in 1988. It was sequenced in 1992. The cpn10 and cpn60 oligomers also require Mg2+ ATP in order to interact to form a functional complex. The binding of cpn10 to cpn60 inhibits the weak ATPase activity of cpn60. The RuBisCO subunit binding protein is a member of this family. Some bacteria use multiple copies of this chaperonin, probably for different peptides.]] Group II chaperonins (TCP 1), found in the eukaryotic cytosol and in archaea, are more poorly characterized. The complex in archaea is called the thermosome. A homo 16mer in some archaea, it is regarded as the prototypical type II chaperonin. efn|Some archaeons have evolved to use, like eukaryotes, different subunits. Methanosarcina acetivorans is known to have five types of subunits. Group II chaperonins are not thought to utilize a GroES type cofactor to fold their substrates. They instead contain a "built in" lid that closes in an ATP dependent manner to encapsulate its substrates, a process that is required for optimal protein folding activity. They also interact with a co chaperone, prefoldin, that helps move the substrate in.
Әрекет ету механизмі
Шаперониндер ATP ферменттік гидролизінің және GroES сияқты субстрат ақуыздары мен кошаперониндердің байланысуының нәтижесінде, бүктелу реакциясы кезінде үлкен конформациялық өзгерістерге ұшырайды. Бұл конформациялық өзгерістер шаперонинге бұзылған немесе дұрыс бүктелмеген ақуызды байланыстырып, екі сақинадан құралған қуыстардың бірінде осы ақуызды капсулалап, ақуызды ерітіндіге қайта жіберуге мүмкіндік береді. Босатылғаннан кейін субстрат ақуызы либо бүктеліп қалады, либо бүктелудің қосымша раундтарын қажет етеді, онда ол қайтадан шаперонинмен байланыса алады. Шаперониндердің субстрат ақуыздарының бүктелуіне көмектесетін нақты механизмі белгісіз. Жақында түрлі тәжірибелік әдістермен жүргізілген талдауларға сәйкес, GroEL-ге байланысқан субстрат ақуыздары тұрақты үшіншілік өзара әрекеттесулері жоқ, бірақ тығыз және жергілікті кеңейтілген күйлердің жиынтығын құрайды. Шаперониннің әрекет етуінің бірнеше модельдері ұсынылды, олар әдетте шаперонин ішкі кеңістігінің екі (бірін-бірі жоққа шығармайтын) рөліне назар аударады: пассивті және активті. Пассивті модельдер шаперонин қақпағын инертті форма ретінде қарастырады, ол ақуыз субстратына қолжетімді конформациялық кеңістікті азайту арқылы немесе молекулааралық өзара әрекеттесулерді болдырмау арқылы, мысалы, агрегацияның алдын алу арқылы әсер етеді. Активті шаперонин рөлі, өз кезегінде, шаперониннің конформациялық өзгерістерімен байланысты болуы мүмкін шаперонин-субстрат өзара әрекеттесуімен байланысты. Шаперониннің активті рөлінің ең танымал моделі – итеративті оттеу механизмі (IAM), ол ақуыз субстратының шаперонинге итеративті және гидрофобтық сипаттағы байланысына назар аударады. Есептеулік симуляциялық зерттеулерге сәйкес, IAM субстратты бұрыс бүктелген конформациялардан ашып, тиімді бүктелуге әкеледі. E. coli бактериясы бактериофаг T4 үшін мезгілдік орта болып табылады. Бактериофагпен кодталған gp31 ақуызы E. coli кошаперонині GroES-ке гомолог болып көрінеді және инфекция кезінде фагтың T4 вириондарында оны алмастыра алады. GroES сияқты, gp31 де GroEL шаперонинімен тұрақты кешен құрайды, бұл бактериофагтың T4 негізгі капсид ақуызы gp23-тің in vivo бүктелуі мен құрастырылуы үшін қажет.
Chaperonins undergo large conformational changes during a folding reaction as a function of the enzymatic hydrolysis of ATP as well as binding of substrate proteins and cochaperonins, such as GroES. These conformational changes allow the chaperonin to bind an unfolded or misfolded protein, encapsulate that protein within one of the cavities formed by the two rings, and release the protein back into solution. Upon release, the substrate protein will either be folded or will require further rounds of folding, in which case it can again be bound by a chaperonin. The exact mechanism by which chaperonins facilitate folding of substrate proteins is unknown. According to recent analyses by different experimental techniques, GroEL bound substrate proteins populate an ensemble of compact and locally expanded states that lack stable tertiary interactions. A number of models of chaperonin action have been proposed, which generally focus on two (not mutually exclusive) roles of chaperonin interior: passive and active. Passive models treat the chaperonin cage as an inert form, exerting influence by reducing the conformational space accessible to a protein substrate or preventing intermolecular interactions e. g. by aggregation prevention. The active chaperonin role is in turn involved with specific chaperonin–substrate interactions that may be coupled to conformational rearrangements of the chaperonin. Probably the most popular model of the chaperonin active role is the iterative annealing mechanism (IAM), which focuses on the effect of iterative, and hydrophobic in nature, binding of the protein substrate to the chaperonin. According to computational simulation studies, the IAM leads to more productive folding by unfolding the substrate from misfolded conformations The bacterium E. coli is the host for bacteriophage T4. The bacteriophage encoded gp31 protein appears to be homologous to the E. coli cochaperonin protein GroES and is able to substitute for it in the assembly of phage T4 virions during infection. Like GroES, gp31 forms a stable complex with GroEL chaperonin that is absolutely necessary for the folding and assembly in vivo of the bacteriophage T4 major capsid protein gp23.
Клиникалық маңызы
Адамның GroEL – Легионер ауруымен ауырған науқастардың иммунодоминантты антигені болып табылады және Легионелла бактерияларын макрофагтар ішіндегі оттегі радикалдарынан қорғауда маңызды рөл атқарады деп саналады. Бұл гипотеза cpn60 генінің сутек пероксидіне, оттегі радикалдарының көзіне жауап ретінде белсенділігінің артуына негізделген. Сондай-ақ, Cpn60 көптеген бактерия түрлерінде күшті антигендік қасиеттері бар екені анықталды және ол басқа бактериялық инфекцияларға қарсы иммундық қорғанысты күшейтуге қабілетті.
Human GroEL is the immunodominant antigen of patients with Legionnaire's disease, and is thought to play a role in the protection of the Legionella bacteria from oxygen radicals within macrophages. This hypothesis is based on the finding that the cpn60 gene is upregulated in response to hydrogen peroxide, a source of oxygen radicals. Cpn60 has also been found to display strong antigenicity in many bacterial species and has the potential for inducing immune protection against unrelated bacterial infections.