分子伴侶-幫助蛋白質(zhì)形成正確折疊狀態(tài)的一類分子

Chaperones:HelpingProteinsReachTheirProperFoldedState分子伴侶:幫助蛋白質(zhì)形成正確折疊狀態(tài)的一類分子02級(jí)1班王丹詞匯:chaperone分子伴侶(伴侶蛋白)drosophila果蠅larvae幼蟲(chóng)giantchromosome巨型染色體elevation上升heatshockresponse熱激反應(yīng)mammal哺乳動(dòng)物concentration濃度multisubunit多亞基的tobaccomosaicvirus煙草花葉病毒bacteriophage噬菌體phage同上evolve進(jìn)化symmetrically對(duì)稱地catalyze促使…..起反應(yīng)polypeptide多肽intermediate居中的mass質(zhì)量hydrophobic疏水的residue殘余物droplet小滴soluble可溶的denature變性aggregate集合物crowbar斷裂monomeric單體mitochondrialcrystallography結(jié)晶chamber小室ethane乙烷cap帽子conformation構(gòu)形volume容積tertiary第三位的adjacent鄰近的approximately近似地encapsulate囊狀的flexibility柔韌性incubate慢慢地形成immunoprecipitate免疫沉淀物prone傾向于TestingandThinkingWherecanChaperonsbefound？Canproteinsfoldontheirown?

2.Whatlevelofstructurewasbeingformedinthispicture?

分子伴侶的發(fā)現(xiàn)

1962年,意大利生物學(xué)家F.M.Ritossa在研究果蠅(Drosophila)的發(fā)育時(shí),發(fā)現(xiàn):當(dāng)培養(yǎng)果蠅的溫度從正常的25℃上升到32℃時(shí)，幼蟲(chóng)(larvae)細(xì)胞中的一些巨型染色體上的新的位點(diǎn)變得異?；钴S。研究表明，溫度的升高促使一些新基因的表達(dá)。這就是熱激反應(yīng)（heat-shockresponse)的發(fā)現(xiàn)。我們都知道噬菌體(bacteriophage)通過(guò)寄主細(xì)菌遺傳物質(zhì)完成其自我組裝，所以噬菌體自身的組裝需要細(xì)菌的幫助。1973年發(fā)現(xiàn)，一種突變細(xì)菌GroE卻不能支持噬菌體的正常組裝。原因是：GroE染色體上的兩個(gè)基因GroEL和GroES編碼翻譯的兩個(gè)獨(dú)立的蛋白質(zhì)GroEL和GroES不正常，致使噬菌體組裝錯(cuò)誤。

大多數(shù)蛋白質(zhì)的折疊都服從經(jīng)典的“自組裝學(xué)說(shuō)”，不需要其他分子的幫助和外加能量的補(bǔ)充。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)新生肽鏈的折疊事實(shí)上需要其他分子的幫助。從而產(chǎn)生了蛋白質(zhì)折疊的“輔助性組裝”（assistedassembling)學(xué)說(shuō)，使經(jīng)典的蛋白質(zhì)折疊的“自組裝學(xué)說(shuō)”發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變。新的觀點(diǎn)認(rèn)為，新生肽鏈折疊并組裝成有功能的蛋白質(zhì)并非都能自發(fā)完成，在相當(dāng)多的情況下是需要其他蛋白質(zhì)幫助的，這類幫助蛋白包括分子伴侶（molecularchaperones）和折疊酶（foldingenzymes,foldases)。分子伴侶的概念及其特點(diǎn)Definition:Proteinsthatinteractwithpartiallyfoldedorimproperlyfoldedpolypepetides,facilitatingcorrectfoldingpathwaysorprovidingmicroenvironmentsinwhichfoldingcanoccur.1991年Ellis等人提出了分子伴侶的基本概念：一類在序列上沒(méi)有相關(guān)性但有共同功能的蛋白質(zhì)，它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)幫助其他含多肽的結(jié)構(gòu)完成正確的組裝，而且在組裝完畢后與之分離，不構(gòu)成這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)執(zhí)行功能時(shí)的組份這個(gè)概念有3個(gè)特點(diǎn)：凡具有這種功能的蛋白都稱為分子伴侶，盡管是完全不同的蛋白質(zhì)。（同源性）作用機(jī)制不清楚分子伴侶一定不是最終組裝完成的結(jié)構(gòu)的組成部分，但不一定是一個(gè)分離的實(shí)體。（分子內(nèi)伴侶）分子伴侶結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)分子伴侶在結(jié)構(gòu)上具有一些共同特點(diǎn).家組成員具有高度保守性家組成員結(jié)構(gòu)上具有相似性組成型表達(dá)家族成員都具有可被底物激活和增強(qiáng)的弱ATP酶活性分子伴侶的種類分子伴侶的分類和分布分類種屬細(xì)胞內(nèi)的定位核質(zhì)蛋白家族Nucleoplasmin真核生物細(xì)胞核基質(zhì)ProteinXLNO-38真核生物細(xì)胞核基質(zhì)NuleoplasminS真核生物細(xì)胞核基質(zhì)Hsp70Hsp70(Hsp40、Hsp24)所有生物細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞骨架，熱休克后移至細(xì)胞核及核仁質(zhì)膜上；哺乳動(dòng)物線粒體DnaK(DnaJ、GrpE)大腸桿菌細(xì)胞質(zhì)Ssa1-4SsB1SsC1SsD1酵母細(xì)胞質(zhì)和線粒體Bip哺乳動(dòng)物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Hsp60家族GroEL(GroES)大腸桿菌細(xì)胞質(zhì)Cpn60(cpn10)真核細(xì)胞線粒體和葉綠體基質(zhì)RBP植物葉綠體分類種屬細(xì)胞內(nèi)的定位TCP-1家族TF55古細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)Tric(TCP-1）真核生物細(xì)胞質(zhì)Hsp90家族Hsp90哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)Hsp83,Hsp87酵母和果蠅細(xì)胞質(zhì)Grp94哺乳動(dòng)物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Hsp100家族Hsp104酵母細(xì)胞質(zhì)和核、核仁中ClpX大腸桿菌細(xì)胞質(zhì)1)伴侶素家族（chaperonin,Cpn）Cpn家族是具有獨(dú)特的雙層7-9元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的寡聚蛋白（Hemminngwen1988;Cheng1989），它們以依賴ATP的方式促進(jìn)體內(nèi)正常和應(yīng)急條件下的蛋白質(zhì)折疊。Cpns又分為兩組：GroEL(Hsp60)家族和TriC家族。GroEL型的Cpns存在于真細(xì)菌、線粒體和葉綠體中，由雙層7個(gè)亞基組成的圓環(huán)組成，每個(gè)亞基分子量約為60Ku。它們?cè)隗w內(nèi)與一種輔助因子，如E.coli中的GroES，協(xié)同作用以幫助蛋白折疊。除了葉綠體中的類似物外，這些蛋白是應(yīng)急反應(yīng)誘導(dǎo)的。人們對(duì)GroEL和GroES的結(jié)構(gòu)、功能及其作用機(jī)制做了十分詳盡的研究。TRiC型（TCP-1環(huán)狀復(fù)合物）存在于古細(xì)菌和真核細(xì)胞質(zhì)中，由雙層8或9元環(huán)組成，亞基分子量約為55K，與小鼠中TCP-1尾復(fù)合蛋白（TCP-1tailcomplexprotein）有同源性。這種Cpn沒(méi)有類似GroES的輔助因子，而且只有古細(xì)菌中的成員有應(yīng)急誘導(dǎo)性；2)應(yīng)激蛋白70家族(Stress-70family)又稱為熱休克蛋白70家族（Hsp70family），是一類分子量約70Ku的高度保守的ATP酶，廣泛地存在于原核和真核細(xì)胞中，包括大腸桿菌胞漿中的DnaK/DnaJ，高等生物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Bip、Hsc1、Hsc2、Hsc4或hsc70，胞漿中的Hsp70、Hsp68和Ssal4p，線粒體中的Ssclp、Hsp70等。在細(xì)胞應(yīng)急和非應(yīng)急條件下的蛋白質(zhì)代謝，如蛋白質(zhì)的從頭折疊（denovoproteinfolding)、跨膜運(yùn)輸、錯(cuò)誤折疊多肽的降解及其調(diào)控過(guò)程中有重要的作用。在體內(nèi)，Hsp70家族成員的主要功能是以ATP依賴的方式結(jié)合未折疊多肽鏈的疏水區(qū)以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的未折疊狀態(tài)，再通過(guò)有控制的釋放幫助其折疊（Hartl1996）；3)應(yīng)激蛋白90家族(Stress-90family)即熱休克蛋白90家族（Hsp90family），分子量在90Ku左右,Hsp90可以與胞漿中的類固醇激素受體結(jié)合，封閉受體的DNA結(jié)合域，阻礙其對(duì)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)的激活作用，使之保持在天然的非活性狀態(tài)，但hsp90的結(jié)合也使受體保持著對(duì)激素配體的高親和力。hsp90還與Ras信號(hào)途徑中許多信號(hào)分子的折疊與組裝密切相關(guān)，主要是hsp90的結(jié)合與解離，介導(dǎo)了這些分子在非活性形式與活性形式間的轉(zhuǎn)化。如轉(zhuǎn)化型酪氨酸激酶pp60v-src或在一定條件下，從hsp90等與之形成的復(fù)合物中釋放，才能轉(zhuǎn)位至胞膜，行使激酶的活性功能。Casein(CKII)和el/f-2a是兩種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其中Casein(CKII)與細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞周期有關(guān)，el/f-2a激酶則調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成，兩者均可與hsp90及其他分子伴侶形成復(fù)合物。除hsp90以外，其他分子伴侶如hsp70,PPIs等都影響了受體分子的激活過(guò)程；GroEL和GroES復(fù)合體ThestructureofE.coliGroELheatshockprotein(hsp).Thereare14subunitsoftheGroEL.AttachedtotheapicaldomainistheGroES.Theapicalregionisalsocapableofpolypeptidebinding.Thelowerregion,(circled,bottom)isconcernedwithATPbinding.GroEL/GroES復(fù)合體的高級(jí)結(jié)構(gòu)分子伴侶的功能和作用機(jī)制幫助蛋白質(zhì)折疊和裝配幫助蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和定位參與細(xì)胞器和細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)（heat-shockre