Шапероны

Шапероны ( от франц. shaperon - няня ) – это белки с разными механизмами действия; требуется их в количествах, близких к количеству белков, фолдинг которых они обеспечивают. Кроме того, шапероны не входят в состав конечных продуктов фолдинга. В соответствии с молекулярной массой шапероны делятся на 6 групп:

Высокомолекулярные шапероны от 100 до 110 кДа;

Ш-90 - молекулярная масса от 83-90 кДа;

Ш-70 - молекулярная масса от 66-70кДа;

Ш-60 - молекулярная масса от 60 кДа;

Ш-40 - молекулярная масса от 40 кДа;

Низкомолекулярные шапероны от 15 до 30 кДа.

Дальтон (Да) – единица молекулярной массы равная массе атома водорода (1,0 по шкале атомных масс). 1 кДа равен 1000 дальтон. Термин «дальтон» и молекулярная масса тождественны.

Шапероны делятся на:

1 - конститутивные - синтез таких шаперонов не зависит от стрес- совых воздействий на организм;

2 - индуцибельные - их синтез в обычных условиях идет с низкой скоростью; при наличии стрессовых условий - резко увеличивается. Индуцибельные шапероны относят к «белкам теплового шока»; их синтез резко возрастает практически во всех клетках при любых стрессовых влияниях. Название «белки теплового шока» возникло в результате того, что впервые эти были обнаружены в клетках микроорганизмов при воздействии высокими температурами.

Шапероны часто имеют «помощников» - ко-шаперонов, которыми являются белки с маленьким молекулярным весом. Функции и механизм действия шаперонов разнообразны:

І. Контроль за обеспечением «правильного» фолдинга новооб- разованных молекул белка, который включает:

а) предупреждение появление «неправильных» внешних взаимо- действий радикалов (особенно гидрофобных);

б) предупреждение появление «неправильных» внутренних взаимо- действии;

в) устранение уже возникших «неправильных» связей.

В процессе фолдинга третичной структуры, когда гидрофобные радикалы уходят внутрь белковой глобулы, возможны нежелательные взаимодействия их с радикалами других белков (внешние взаимодействия), что приводит к агрегации молекул и нарушению их фолдинга.

В процессе синтеза белков на рибосоме N-концевая часть полипептида синтезируется раньше С-концевой части. Для формирования «правильной» конформации необходима полная аминокислотная последовательность; возникновение «неправильных» внутренних (в пределах одной цепи) взаимодействий может привести к нарушению фолдинга молекулы. Поэтому предупреждение их появления, а также лабилизация «неправильных» (вторичных) связей, если они возникли, являются важным аспектом фолдинга молекул.

Эти функции обеспечивают шапероны семейства Ш-70. Это высококонсервативный класс белков, которые присутствуют во всех отделах клетки. В их единственной цепи имеется участок, образованный амино- кислотами в форме бороздки. Этот участок взаимодействует с участками белковых молекул и развернутых полипептидных цепей богатых гидрофобными радикалами длиной 6-9 аминокислот, нейтрализуя их реакционные способности. Один из представителей шаперонов Ш-70 – шаперон DnaK, имеющий ко-шаперон DnaJ (рис.33).

Рис 33. Котрансляционный фолдинг Hsp70

Система DnaK/ DnaJ обеспечивает ко- и посттрансляционный фолдинг (соответственно, фолдинг в процессе трансляции и после её завершения) белков у бактерий. Она связывается с синтезирующимся полипептидом ещё до окончания трансляции (цепи ещё находятся на рибосоме) и предупреждает «неправильные» взаимодействия внутри синтезирующейся цепи, обеспечивая агрегацию высвобождающихся с рибосомы цепей. Процесс требует расходования АТФ. Для отделения шаперонов требуется ещё один фактор – белок GrрE. Если белок после этого ещё не принял окончательную нативную форму, то оставшиеся на его поверхности реакционные радикалы связываются с системой DnaK/ DnaJ повторно и т.д. до полного завершения фолдинга; таким образом, цикл многократно повторяется.

У крупных молекул (олигомерные белки) со сложной простран- ственной конформацией (например, наличие доменного строения) фолдинг остается незавершенным, белок имеет вид расплавленной глобулы. Завершение фолдинга таких белков происходит в специальной структуре, собразованной шаперонами семейства Ш-60 и семейства низко- молекулярных шаперонов - системе GroEL/ GroEЅ (масса GroEL равна 57 кД, GroEЅ – 10 к Д). Эта структура содержится как в клетках про- кариот, так и эукариот (хлоропласты и митохондрии). Система имеет вид двух «котлов», прилежащих друг к другу днищами, причем один из них может быть закрыт «крышкой» (рис.34)

Рис. 34. Строение комплекса

GroEL/GroES

Рис. 35. Структура субъединицы

Дата добавления: 2015-06-04