Кальнексин: шаперон эндоплазматической сети человека.

Введение

Белок млекопитающих, обнаруженный у Homo sapiens.

Кальнексин (CNX) — это интегральный белок массой 67 кДа (который может проявляться в виде полос 90 кДа, 80 кДа или 75 кДа при вестерн-блоттинге в зависимости от источника антител) эндоплазматической сети (ER). Он состоит из крупного (50 кДа) N-концевого кальцийсвязывающего люменального домена, одной трансмембранной спирали и короткого (90 аминокислотных остатков), кислого цитоплазматического хвоста. У человека кальнексин кодируется геном CANX.

Функция

Кальнексин – шаперон, который способствует правильной свертке белков и осуществляет контроль качества, обеспечивая продвижение по секреторному пути только правильно свернутых и собранных белков. Он специфически удерживает в ЭР развернутые или несобранные N-гликозилированные белки. Кальнексин связывает только N-гликопротеины, содержащие олигосахариды GlcNAc2Man9Glc1. Эти моноглюкозилированные олигосахариды образуются в результате удаления двух остатков глюкозы последовательным действием двух глюкозидаз – I и II. Глюкозидаза II также может удалить третий и последний остаток глюкозы. Если гликопротеин свернут неправильно, фермент UGGT (UDP-глюкоза:гликопротеин-глюкозилтрансфераза) восстанавливает остаток глюкозы в олигосахариде, тем самым восстанавливая способность гликопротеина связываться с кальнексином. Неправильно свернутая гликопротеиновая цепь задерживается в ЭР, и экспрессия EDEM/Htm1p приводит к деградации недостаточно эффективного гликопротеина путем удаления одного из девяти остатков маннозы. Маннозный лектин Yos 9 (OS 9 у человека) маркирует и сортирует неправильно свернутые гликопротеины для деградации. Yos 9 распознает остатки маннозы, которые становятся доступными после удаления внешней маннозы α-маннозидазой с неправильно свернутых гликопротеинов. Кальнексин взаимодействует с ферментом ERp57 для катализа образования специфических для гликопротеинов дисульфидных связей, а также выполняет функцию шаперона при свертке α-цепи MHC класса I в мембране ЭР. Когда вновь синтезированные α-цепи MHC класса I поступают в эндоплазматический ретикулум, кальнексин связывается с ними, удерживая в частично свернутом состоянии. После связывания β2-микроглобулина с комплексом загрузки пептида MHC класса I (PLC), калретикулин и ERp57 берут на себя функцию шаперона для белка MHC класса I, а тапазин связывает комплекс с транспортером, связанным с комплексом обработки антигена (TAP). Это взаимодействие подготавливает MHC класса I к связыванию антигена для презентации на поверхности клетки. Длительное взаимодействие кальнексина с мутантным неправильно свернутым PMP22, вызывающим болезнь Шарко-Мари, приводит к секвестрации, деградации и невозможности транспорта PMP22 к поверхности клеток Швана для миелинизации. После нескольких циклов связывания с кальнексином мутантный PMP22 модифицируется убиквитином для деградации протеасомой, а также активируется путь возврата из аппарата Гольджи в ЭР для возвращения любого неправильно свернутого PMP22, который избежал ЭР, обратно в аппарат Гольджи. Рентгеноструктурный анализ кальнексина выявил глобулярный домен лектина и длинный гидрофобный «рычаг», простирающийся наружу.

Calnexin is a chaperone, characterized by assisting protein folding and quality control, ensuring that only properly folded and assembled proteins proceed further along the secretory pathway. It specifically acts to retain unfolded or unassembled N linked glycoproteins in the ER. Calnexin binds only those N glycoproteins that have GlcNAc2Man9Glc1 oligosaccharides. These monoglucosylated oligosaccharides result from the trimming of two glucose residues by the sequential action of two glucosidases, I and II. Glucosidase II can also remove the third and last glucose residue. If the glycoprotein is not properly folded, an enzyme called UGGT (for UDP glucose:glycoprotein glucosyltransferase) will add the glucose residue back onto the oligosaccharide thus regenerating the glycoprotein's ability to bind to calnexin. The improperly folded glycoprotein chain thus loiters in the ER and the expression of EDEM/Htm1p which eventually sentences the underperforming glycoprotein to degradation by removing one of the nine mannose residues. The mannose lectin Yos 9 (OS 9 in humans) marks and sorts misfolded glycoproteins for degradation. Yos 9 recognizes mannose residues exposed after α mannosidase removal of an outer mannose of misfolded glycoproteins. Calnexin associates with the protein folding enzyme ERp57 to catalyze glycoprotein specific disulfide bond formation and also functions as a chaperone for the folding of MHC class I α chain in the membrane of the ER. As newly synthesized MHC class I α chains enter the endoplasmic reticulum, calnexin binds on to them retaining them in a partly folded state. After the β2 microglobulin binds to the MHC class I peptide loading complex (PLC), calreticulin and ERp57 take over the job of chaperoning the MHC class I protein while the tapasin links the complex to the transporter associated with antigen processing (TAP) complex. This association prepares the MHC class I for binding an antigen for presentation on the cell surface. A prolonged association of calnexin with mutant misfolded PMP22 known to cause Charcot Marie Tooth Disease leads to the sequestration, degradation and inability of PMP22 to traffic to the Schwann cell surface for myelination. After repeated rounds of calnexin binding, mutant PMP22 is modified by ubiquitin for degradation by the proteasome as well as a Golgi to ER retrieval pathway to return any misfolded PMP22 that escaped from the ER to the Golgi apparatus. The x ray crystal structure of calnexin revealed a globular lectin domain and a long hydrophobic arm extending out.

Кофакторы

АТФ и ионы кальция — кофакторы, участвующие в связывании субстрата с кальнексином.