分子伴侣蛋白简介和资源-Chaperones

分子伴侣蛋白(Chaperones)是一个蛋白质家族,在稳定未折叠的蛋白质中起着至关重要的作用。这种稳定性有助于许多过程,例如易位、降解和折叠。

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Calnexin 是一种分子伴侣,其特点是协助蛋白质折叠和质量控制,确保只有正确折叠和组装的蛋白质才能沿着分泌途径进一步进行。

蛋白质折叠

蛋白质合成的开始是由合成称为多肽链的氨基酸线性链的核糖体进行的。mRNA指定氨基酸的序列。

该多肽链中的每个氨基酸都具有不同的特性。例如,甘氨酸是高度疏水的,而精氨酸是非常亲水的。这些特性决定了蛋白质的三维结构。疏水性氨基酸需要保持在蛋白质内部,而亲水性氨基酸需要保持在蛋白质外部。

氢键与多肽链结合形成蛋白质的二级结构,即α螺旋和β折叠。这些螺旋和薄片的堆叠形成了三级结构。

蛋白质折叠必须保持其三维形状并且不应聚集或降解。未折叠或错误折叠的蛋白质让位于许多疾病。

伴侣 – 细胞中的折叠助手

分子伴侣在蛋白质折叠中的作用

伴侣蛋白是一组具有功能相似性并有助于蛋白质折叠的蛋白质。它们是能够通过与非天然蛋白质结合来防止非特异性聚集的蛋白质。

有几个伴侣家族,每个家族都有不同的功能。伴侣蛋白的例子是“热休克蛋白”(Hsps)。

在细菌中发现这些蛋白质后,就给了 Hsp 这个名字。这些细菌在压力条件下产生更多的这些蛋白质,例如更高的温度、pH 变化和缺氧条件。Hsp 的两个例子是 Hsp70 和 Hsp60。

热休克蛋白70-Hsp70

Hsp70 伴侣蛋白是折叠催化剂,有助于多种折叠过程,例如聚集蛋白的重折叠或错误折叠,以及新蛋白的折叠和组装。这些蛋白质是单体的,包含两个不同的结构域,称为 N 和 C 末端。N端含有ATP酶,而C端与底物结合。N端内的ATP水解使C端打开并与底物结合。

Hsp70 识别未折叠多肽链的一个区域,称为“延伸区域”。该延伸区域包含许多疏水残基。Hsp70 的结合阻止了这些蛋白质的聚集。

热休克蛋白60

与 Hsp70 一样,Hsp60 伴侣蛋白也具有与暴露的疏水残基结合形成稳定但无活性的聚集体的能力。这些蛋白质不参与防止聚集,而是起到隔离和分离未折叠蛋白质的作用。分离还防止多肽链与细胞质内的其他链聚集成团块。

Hsp 60 包含 14 种不同的蛋白质成分。这些蛋白质形成两个环,每个环由 7 个蛋白质组成,它们相互叠放。然后这些环内的未折叠蛋白质能够折叠而不会与其他未折叠蛋白质聚集,也不会受到 Hsp70 的干扰。

如在 Hsp70 中所见,Hsp60 也有两种不同的形式。第一种状态是结合形式,其中 ATP 被结合,未折叠的蛋白质可以进入两个环之间的孔。然后 ATP 的水解开始形成封闭状态,称为折叠活性状态。这种构象变化防止蛋白质离开并促进蛋白质折叠。这种封闭状态持续约 15 秒,然后构象变回,正确折叠的蛋白质被释放到细胞质中。

分子伴侣在细胞质中起着非常重要的作用,防止聚集和促进各种重要功能,如易位、降解和合适的蛋白质折叠。

这些伴侣的缺失或突变会导致几种疾病。与突变伴侣相关的一组遗传疾病的一个例子是多系统蛋白病 (MSP),它影响涉及肌肉、骨骼和神经系统的广泛身体功能。

Hsp抑制剂的治疗应用

最近,Hsp 抑制剂如 Hsp 90 抑制剂被用于抑制负责肿瘤细胞生长和增殖的信号通路。

化学伴侣已被用于治疗代谢疾病。例如,未折叠或错误折叠蛋白质的积累会导致内质网 (ER) 应激。为了缓解这种 ER 压力,使用称为化学伴侣的小分子来促进适当的蛋白质折叠。化学伴侣对 ER 应激相关病理的积极影响使它们可用于治疗代谢紊乱,如 2 型糖尿病、肥胖和动脉粥样硬化。

除了作为维持其他蛋白质和细胞存活的必需应激蛋白的伴侣蛋白外,它们在治疗领域的应用也急剧增加。

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