分子伴侶
1987 年 Lasky首先提出了分子伴侶(lv) (molecular chaperones)的概念。他將核內(nei) 能與(yu) 組蛋白結合並能介導核小體(ti) 有序組裝的核質素( nucleoplasmin )稱為(wei) 分子伴侶(lv) 。根據 Ellis 的定義(yi) ,這一概念延伸為(wei) “一類在序列上沒有相關(guan) 性但有共同功能的蛋白質,它們(men) 在細胞內(nei) 幫助其他含多肽的結構完成正確的組裝,而且在組裝完畢後與(yu) 之分離,不構成這些蛋白質結構執行功能時的組份”。熱休克蛋白就是一大類分子伴侶(lv) 。1987年,Ikemura發現枯草杆菌素(subtilisin)的折疊需要前肽 (propeptide)的幫助。這類前肽常位於(yu) 信號肽與(yu) 成熟多肽之間,在蛋白質合成過程中與(yu) 其介導的蛋白質多肽鏈是一前一後合成出來的,並以共價(jia) 鍵相連接,是成熟多肽正確折疊所必需的,成熟多肽完成折疊後即通過水解作用與(yu) 前肽脫離。Shinde和Inouye將這類前肽稱為(wei) 分子內(nei) 伴侶(lv) (intramolecular chaperones)。主要分為(wei) :
伴侶(lv) 素家族(chaperonin, Cpn)
Cpn 家族是具有*的雙層 7-9 元環狀結構的寡聚蛋白,它們(men) 以依賴 ATP 的方式促進體(ti) 內(nei) 正常和應急條件下的蛋白質折疊。 Cpns 又分為(wei) 兩(liang) 組: GroEL(Hsp60) 家族和 TriC 家族。 GroEL 型的 Cpns 存在於(yu) 真細菌、線粒體(ti) 和葉綠體(ti) 中,由雙層 7 個(ge) 亞(ya) 基組成的圓環組成,每個(ge) 亞(ya) 基分子量約為(wei) 60Ku 。它們(men) 在體(ti) 內(nei) 與(yu) 一種輔助因子,如 E. coli 中的 GroES ,協同作用以幫助蛋白折疊。除了葉綠體(ti) 中的類似物外,這些蛋白是應急反應誘導的。人們(men) 對 GroEL 和 GroES 的結構、功能及其作用機製做了十分詳盡的研究。 TRiC 型( TCP-1 環狀複合物)存在於(yu) 古細菌和真核細胞質中,由雙層 8 或 9 元環組成,亞(ya) 基分子量約為(wei) 55K ,與(yu) 小鼠中 TCP-1 尾複合蛋白( TCP-1 tail complex protein )有同源性。這種 Cpn 沒有類似 GroES 的輔助因子,而且隻有古細菌中的成員有應急誘導性;
應激蛋白70 家族(Stress-70 family)
又稱為(wei) 熱休克蛋白 70 家族( Hsp70 family ),是一類分子量約 70Ku 的高度保守的 ATP 酶,廣泛地存在於(yu) 原核和真核細胞中,包括大腸杆菌胞漿中的 DnaK/ DnaJ ,高等生物內(nei) 質網中的 Bip 、 Hsc1 、 Hsc 2 、 Hsc 4 或 hsc70 ,胞漿中的 Hsp70 、 Hsp68 和 Ssal4p ,線粒體(ti) 中的 Ssclp 、 Hsp70 等。在細胞應急和非應急條件下的蛋白質代謝,如蛋白質的從(cong) 頭折疊( de novo protein folding) 、跨膜運輸、錯誤折疊多肽的降解及其調控過程中有重要的作用。在體(ti) 內(nei) , Hsp70 家族成員的主要功能是以 ATP 依賴的方式結合未折疊多肽鏈的疏水區以穩定蛋白質的未折疊狀態,再通過有控製的釋放幫助其折疊;
應激蛋白90 家族(Stress-90 family)
即熱休克蛋白 90 家族,分子量在 90Ku 左右,包括大腸杆菌胞漿中的 HtpG ,酵母胞漿中的 Hsp83 與(yu) Hsc83 ,果蠅胞漿中的 Hsp83 ,以及哺乳類胞漿中的 Hsp90 與(yu) 內(nei) 質網中的 Grp94 ( Erp90 或內(nei) 質網素 endoplasmin )等。 Hsp 90 可以與(yu) 胞漿中的類固醇激素受體(ti) 結合,封閉受體(ti) 的 DNA 結合域,阻礙其對基因轉錄調控區的激活作用,使之保持在天然的非活性狀態,但 hsp90 的結合也使受體(ti) 保持著對激素配體(ti) 的高親(qin) 和力。 hsp90 還與(yu) Ras 信號途徑中許多信號分子的折疊與(yu) 組裝密切相關(guan) ,主要是 hsp90 的結合與(yu) 解離,介導了這些分子在非活性形式與(yu) 活性形式間的轉化。如轉化型激酶 pp60v-src 或在一定條件下,從(cong) hsp90 等與(yu) 之形成的複合物中釋放,才能轉位至胞膜,行使激酶的活性功能。 Casein(CKII) 和 el/f-2a 是兩(liang) 種 / 蛋白激酶,其中 Casein(CKII) 與(yu) 生長和細胞周期有關(guan) , el/f-2a 激酶則調節蛋白質合成,兩(liang) 者均可與(yu) hsp90 及其他形成複合物。除 hsp90 以外,其他如 hsp70, PPIs 等都影響了受體(ti) 分子的激活過程;
此外,其他的還有核質素、T 受體(ti) 結合蛋白 (TRAP) 、大腸杆菌的 SecB 和觸發因子( trigger factor )及 PapD 、噬菌體(ti) 編碼的支架蛋白( scaffolding proteins )等。 不僅(jin) 與(yu) 胞內(nei) 蛋白的折疊與(yu) 組裝密切相關(guan) ,影響到蛋白質的轉運、定位或分泌;而且與(yu) 信號轉導中的信號分子的活性狀態與(yu) 活性行為(wei) 相關(guan) 連,具有重要的生理意義(yi) 。
的特征
從(cong) 參與(yu) 促進一個(ge) 反應而本身不在zui終產(chan) 物中出現這一點來看,具有酶的特征。但從(cong) 以下三方麵來看,和酶很不同。
1、對靶蛋白沒有高度專(zhuan) 一性,同一可以促進多種氨基酸序列*不同的多肽鏈折疊成為(wei) 空間結構、性質和功能都不相關(guan) 的蛋白質。
2、它的催化效率很低。行使功能需要水解ATP,以改變其構象,釋放底物,進行再循環。
3、它和肽鏈折疊的關(guan) 係,是阻止錯誤折疊,而不是促進正確折疊。
4. 多能性(脅迫保護防止交聯聚沉,轉運,調節轉錄和複製,組裝骨架)
5. 進化保守性