Ce sunt proteinele chaperone?

• De Hannah Simmons, M.Sc.Reviewed by Deepthi Sathyajith, M.Pharm.

  Chaperonele sunt o familie de proteine care joacă un rol vital în stabilizarea proteinelor desfășurate. Această stabilizare ajută în multe procese, cum ar fi translocarea, degradarea și plierea.

  

  Calnexina, o chaperonă, se caracterizează prin faptul că ajută la plierea proteinelor și la controlul calității, asigurându-se că numai proteinele corect pliate și asamblate merg mai departe de-a lungul căii secretorii. Image Credit: ibreakstock /

  Plasarea proteinelor

  Începutul sintezei proteinelor este realizat de ribozomi care sintetizează un lanț liniar de aminoacizi numit lanț polipeptidic. ARNm specifică secvența de aminoacizi.

  Care aminoacid din acest lanț polipeptidic are o proprietate diferită. De exemplu, glicina este foarte hidrofobă, în timp ce arginina este foarte hidrofilă. Aceste proprietăți dictează structura tridimensională a proteinei. Aminoacizii hidrofobi trebuie să fie menținuți în interiorul proteinei, în timp ce aminoacizii hidrofili trebuie să se afle în exteriorul proteinei.

  Legăturile de hidrogen se leagă de lanțurile polipeptidice pentru a forma structura secundară a proteinelor, adică elicele alfa și foile beta. Împletirea acestor elice și foițe formează structura terțiară.

  Plasarea proteinelor trebuie să se mențină în forma lor tridimensională și nu trebuie să se agrege sau să se degradeze. Proteinele nepliate sau prost pliate dau naștere la o serie de boli.

  Rolul chaperonilor în plierea proteinelor

  Chaperonii sunt un grup de proteine care au similaritate funcțională și ajută la plierea proteinelor. Ele sunt proteine care au capacitatea de a preveni agregarea nespecifică prin legarea la proteinele nespecifice.

  Există mai multe familii de chaperoni și fiecare posedă funcții diferite. Exemplu de proteine chaperon sunt „proteinele de șoc termic” (Hsps).

  Numele Hsp a fost dat după ce aceste proteine au fost descoperite în bacterii. Aceste bacterii produceau mai multe din aceste proteine în condiții de stres, cum ar fi temperaturi mai ridicate, variația pH-ului și condiții hipoxice. Două exemple de Hsp sunt Hsp70 și Hsp60.

  Hsp70

  Proteinele chaperone Hsp70 sunt catalizatori de pliere care ajută în multe tipuri de procese de pliere, cum ar fi replierea sau plierea greșită a proteinelor agregate, precum și plierea și asamblarea de noi proteine. Aceste proteine sunt monomerice și conțin două domenii diferite denumite terminale N și C. Terminalul N conține ATPază, în timp ce terminalul C se leagă de substrat. Hidroliza ATP în cadrul terminalului N permite terminalului C să se deschidă și să se lege de substrat.

  Hsp70 recunoaște o regiune a lanțului polipeptidic desfășurat numită „regiune extinsă”. Această regiune extinsă conține multe reziduuri hidrofobe. Legarea Hsp70 previne agregarea acestor proteine.

  Hsp60

  Ca și Hsp70, proteinele chaperone Hsp60 au, de asemenea, capacitatea de a se lega de reziduurile hidrofobe expuse pentru a forma agregate care sunt stabile, dar inactive. Aceste proteine nu sunt implicate în prevenirea agregării, dar în schimb au rolul de a pune în carantină și de a izola proteinele desfășurate. Izolarea previne, de asemenea, agregarea lanțului polipeptidic în aglomerări cu alte lanțuri din citoplasmă.

  Hsp 60 conține 14 componente proteice diferite. Aceste proteine formează două inele, fiecare format din 7 proteine, care sunt plasate una peste cealaltă. Proteinele neîndoite din cadrul acestor inele sunt apoi capabile să se plieze fără a se agrega cu alte proteine neîndoite și fără interferențe din partea Hsp70.

  Ca și în cazul Hsp70, Hsp60 are, de asemenea, două forme diferite. Prima stare este forma de legare, în care ATP este legat și proteinele desfășurate pot intra în gaura dintre cele două inele. Hidroliza ATP-ului inițiază apoi formarea unei stări închise, numită stare activă de pliere. Această modificare conformațională împiedică proteina să iasă și încurajează plierea proteinelor. Această stare închisă durează aproximativ 15 secunde înainte ca conformația să se schimbe din nou și proteina pliată corespunzător să fie eliberată în citoplasmă.

  Chaperonii joacă un rol foarte important în cadrul citoplasmei, împiedicând agregarea și promovând diverse funcții importante, cum ar fi translocarea, degradarea și plierea adecvată a proteinelor.

  Pierderea sau mutațiile acestor chaperoni dau naștere la mai multe boli. Un exemplu de grup de boli genetice asociate cu chaperoni mutați sunt proteinopatiile multisistemice (MSP) care afectează o gamă largă de funcții corporale care implică mușchii, oasele și sistemul nervos.

  Aplicații terapeutice ale inhibitorilor Hsp

  În ultima vreme, inhibitorii Hsp, cum ar fi inhibitorii Hsp 90, sunt utilizați pentru a inhiba căile de semnalizare care sunt responsabile de creșterea și proliferarea celulelor tumorale.

  Caperonii chimici au fost utilizați pentru a trata bolile metabolice. De exemplu, acumularea de proteine desfășurate sau prost împăturite poate provoca stresul reticulului endoplasmatic (ER). Pentru a ameliora acest stres al ER, se utilizează molecule mici numite chaperoni chimici care promovează plierea corectă a proteinelor. Influențele pozitive ale chaperonilor chimici asupra patologiilor legate de stresul ER le fac să fie utile pentru tratarea tulburărilor metabolice, cum ar fi diabetul de tip 2, obezitatea și ateroscleroza.

  Pe lângă faptul că chaperonii sunt proteine de stres esențiale pentru menținerea altor proteine și supraviețuirea celulelor, aplicarea lor în domeniul terapeutic a crescut dramatic.

  Lecturi suplimentare

  • Toate conținuturile despre plierea proteinelor
  • Proteine de șoc termic
  • Peptide alfa pliabile
  • Structura proteinelor de novo Predicție

Scris de

Hannah Simmons

Hannah este redactor în domeniul medical și al științelor vieții cu un Master of Science (M.Sc.) de la Universitatea din Lancaster, Marea Britanie. Înainte de a deveni scriitoare, cercetările lui Hannah s-au axat pe descoperirea de biomarkeri pentru bolile Alzheimer și Parkinson. De asemenea, ea a lucrat pentru a elucida în continuare căile biologice implicate în aceste boli. În afara muncii sale, Hannah se bucură de înot, își plimbă câinele și călătorește prin lume.

Citate

.