biotechnologia


 
 

Chaperony

Autor: Anna Kurcek

Termin „chaperon” (ang. chaperone - opiekun) po raz pierwszy został użyty przez Rona Laskeya do opisania nukleoplazminy, czyli białka niezbędnego przy tworzeniu się nukleosomów z histonów i DNA. Dziś tym mianem określa się również inne białka, które wiążą się w sposób odwracalny z fałdującymi się polipeptydami i zapobiegają tym samym tworzeniu się nieprawidłowych wiązań. Ich nieobecność może powodować niewłaściwe łączenie się łańcuchów i ich agregowanie w nierozpuszczalne kompleksy.

Białka opiekuńcze pełnią funkcję katalizatorów i wspomagają proces samodzielnego fałdowania się łańcuchów. Nie wchodzą one w skład ostatecznego produktu, nie przekazują również żadnych dodatkowych informacji na temat konformacji cząsteczki, której kształt determinowany jest jedynie przez sekwencję aminokwasową.

Chaperony utrzymują białko w jednej całości, aż do zakończenia procesu jego syntezy. Jeszcze w trakcie trwania translacji łączą się one z N-końcem powstającego łańcucha. Jest to szczególnie ważne w wypadku białek, których C-koniec zawiera ważne informacje na temat konformacji. Chaperony są również zaangażowane w tworzenie się i degradację białek złożonych z kilku łańcuchów polipeptydowych. Mogą one również stabilizować strukturę polipeptydu podczas jego transportu do poszczególnych kompartymentów i organelli, np. z cytozolu do mitochondriów lub do światła retikulum endoplazmatycznego. W tym ostatnim stężenie białek jest wyższe od optymalnego, co sprzyja przypadkowym interakcjom i poplątaniu łańcuchów.


Rys. 1. Transport polipeptydu z cytozolu do mitochondrium.
Chaperony cytozolowe stabilizują niesfałdowaną konformację łańcucha. Chaperony mitochondrialne ułatwiają transport oraz formowanie się struktury natywnej wewnątrz organellum

Wszystkie chaperony to powolnie działające ATPazy. Kompleks ADP-chaperon wykazuje wysokie powinowactwo do niesfałdowanych łańcuchów polipeptydowych. Nie posiada jednak powinowactwa do białek natywnych. Po połączeniu się chaperonu z polipeptydem, ADP jest uwalniany z miejsca katalitycznego i zastępowany ATP. Powstały kompleks ATP-chaperon uwalnia segment peptydu, a zachodząca hydroliza ATP przywraca zdolność enzymu do wiązania następnej niesfałdowanej cząsteczki. Czas pomiędzy uwolnieniem i związaniem wyznaczany jest przez szybkość reakcji hydrolitycznej. Dzięki temu łańcuch uwalnia się stopniowo, co ułatwia jego właściwe fałdowanie.

Wiele białek opiekuńczych należy do rodziny białek szoku cieplnego (ang. Heat shock proteins - Hsp), które charakteryzuje wysoki stopień konserwatywności zarówno w komórkach eukariotycznych, jak i prokariotycznych. Ułatwiają one ponowne zwinięcie się białek, które pod wpływem stresu temperaturowego uległy częściowej denaturacji. Wiele z nich jest syntetyzowanych również w normalnych warunkach i służy do stabilizowania struktury nowo tworzących się białek.

Tab. 1. Chaperony


Hsp70 (70kDa) i Hsp60 to rodziny białek odgrywających kluczową rolę podczas formowania się łańcuchów polipeptydowych w komórkach porkariotycznych i eukariotycznych. Obie te rodziny łączą się z niepofałdowanymi polipeptydami.

Hsp70 wiążą powstające łańcuchy (jeszcze w trakcie trwania ich translacji) oraz biorą udział w ich transporcie do mitochondriów i retikulum endoplazmatycznego. Łączą się one z krótkimi fragmentami obejmującymi 6 do 7 reszt aminokwasowych i utrzymują w ten sposób cząsteczkę w niesfałdowanej formie.

Hsp 60 (inna nazwa - chaperoniny) ułatwiają fałdowanie się łańcuchów i przyjmowanie właściwej konformacji. Składają się one z 14 podjednostek (około 60kD każda) ułożonych w dwa połączone pierścienie. Niesfałdowane cząsteczki transportowane są do środka cylindra, gdzie łącza się odwracalnie z chaperonem. Jest to rekcja zachodząca z udziałem energii z hydrolizy ATP. Dzięki stopniowemu uwalnianiu polipeptydu może zachodzić prawidłowe formowanie się struktury natywnej.

W niektórych przypadkach Hsp60 i Hsp70 mogą ze sobą współpracować.


Rys. 2. Współdziałanie chaperonów z rodziny Hsp70 i Hsp60.
Hsp70 wiążą i stabilizują tworzące się podczas translacji, niesfałdowane polipeptydy. Następnie są one transportowane do Hsp60, gdzie odbywa się proces ich fałdowania. Zarówno do uwolnienia polipeptydu od Hsp70, jak i do fałdowania wymagana jest energia z hydrolizy ATP.

Białka z rodziny Hsp90 to najbardziej konserwatywna grupa białek chaperonowych. Ich ekspresja wzrasta wraz z wystawieniem komórek na działanie stresów.
Wszystkie one zawierają trzy konserwatywne domeny: N-koniec – łączący się z ATP, obszar środkowy oraz C-koniec. Przechodzą również podobne zmiany konformacji. Jednak niektóre z nich wymagają obecności białek pomocniczych. Są one odpowiedzialne za regulację aktywności ATPazowej oraz umożliwiają łączenie się cha peronu z odpowiednimi, niesfałdowanymi białkami.


Rys. 3. Zmiany konformacji Hsp90.
Pod nieobecność ATP, Hsp90 przyjmuje otwartą strukturę dimeru połączonego C-końcami (A). W wyniku przyłączenia ATP (B) zachodzą zmiany w konformacji N-końców, które w efekcie zbliżają się do siebie (C) i krzyżują (D). Hsp90 przyjmuje skręconą strukturę zdolną do hydrolizy ATP. Po hydrolizie powraca do otwartej struktury.
Poziom hydrolizy ATP zależy od rodzaju białka.


Literatura:
• Lubert Stryer „Biochemia” przekład zbiorowy pod redakcją Jacka Augustyniaka i Jana Michejdy z czwartego wydania amerykańskiego; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003;
• Abbey Zuehlke and Jill L. Johnson “Hsp90 and co-chaperones twist the functions of diverse client proteins”; Biopolymers. 2010 March; 93(3): 211–217;
• Geoffrey M Cooper “The Cell, A Molecular Approach; 2nd edition” “Protein Folding and Processing”; Boston University Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000;
• M. P. Mayer and B. Bukau “Hsp70 chaperones: Cellular functions and molecular mechanism” Cell Mol Life Sci. 2005 March; 62(6): 670–684.


Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

127 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 

Facebook

Gadżety

Sklep e-biotechnologia.pl
Tematyczne kubki, koszulki, bluzy etc.


Zapraszamy do sklepu

Na skróty

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Narodowe Centrum Nauki Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Ośrodek Przetwarzania Informacji PAP - Nauka w Polsce Forum Akademickie Fundacja na rzecz Nauki Polskiej Wirtualna Biblioteka Nauki Scopus NCBI PubMed Nature Science Cell

 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u