Chaperonina
Această intrare sau secțiune privind proteinele și biologia moleculară nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Chaperoninele sunt proteine esențiale pentru obținerea produsului genetic.
Chaperonele sunt chaperone moleculare clasa II, implicate în plierea corectă (plierea) proteinelor. Funcțional, proteinele Hsp joacă un rol similar cu chaperonele de clasa I, deși secvența genică, structura proteinelor și mecanismele de acțiune sunt diferite. Hsp ( Heat Shock Proteins ) sunt așa numite deoarece sunt detectate în timpul studiilor de denaturare a proteinelor prin căldură . Prin urmare, acestea se numesc „HSP”, urmate de un număr care identifică greutatea moleculară exprimată în k Da : HSP100 , HSP90 , HSP70 , HSP60 , HSP40 , sHSP ( mic , deoarece cântărește mai puțin de 40 kDa) și ubiquitină . Atât proteinele Hsp, cât și chaperoninele sunt prezente în mod normal în interiorul celulelor ca chaperone moleculare, dar sunt produse în cantități mai mari în urma șocului termic, contracarând astfel efectul denaturant al căldurii (cu toate acestea, ele sunt implicate și în plierea corectă a proteinelor care au nevoie de „ajutor” pentru a presupuneți o așa-numită conformație „nativă”, adică cea funcțională). Chaperoninele sunt reprezentate de complexul proteic GroEL-GroES. Proteinele chaperone sunt prezente în toate organismele vii, atât procariote, cât și eucariote. Chaperonina procariotă este formată din 14 subunități identice și se numește GroEL, în timp ce chaperoninele eucariote sunt complexe mari multimerice în formă de butoi, alcătuite din opt unități de Hsp60 și se numesc TCiP. Modelul Gro-EL poate fi asumat ca un model generic al comportamentului chaperoninei: proteina pliată incorect este introdusă în buzunarul proteinei GroEL, care are o suprafață mare, slab polarizată și aderă la perete până când se pliază corect. O co-chaperonină va fi responsabilă pentru promovarea procesului de eliberare a proteinei pliate corect acum. Un control special este necesar în producerea unor proteine, cum ar fi actina și tubulina din citoschelet.
Fiziologie
Din gene se traduce o moleculă de natură proteică. Pentru a fi active, proteinele au patru dimensiuni:
- secvența polipeptidică definită de codul genetic
- plierea foii β sau plierea α-helix
- conformația tridimensională
- constituția polimerică , adică unirea, prin legături non-peptidice, a mai multor copii ale aceleiași molecule.
Chaperonii sunt implicați în a treia fază, ajutând proteina naștentă să-și formeze și să-și mențină structura tridimensională.
Chaperoninele din grupul 1 necesită prezența unei co-chaperonine pentru funcționarea lor, în timp ce chaperoninele din grupul 2 au o proeminență elicoidală care îndeplinește funcția de co-chaperonine.
Chaperoninele sechestrează lanțurile desfășurate într-un mediu protejat și, numai odată ce este atinsă conformația corectă, lanțurile pliate vor fi eliberate.
- Mai multe subunități ale Hsp60 sunt organizate pentru a forma două inele care delimitează o cavitate centrală. Acestea facilitează plierea proteinelor născute și se leagă de substraturi care nu au o conformație corectă, evitând agregarea și precipitarea lor.
- HSP100 , 90, 70 și 40 leagă lanțurile polipeptidice născute și împiedică interacțiunea dintre reziduurile hidrofobe atâta timp cât lanțul nu își asumă conformația corectă. Aceștia acționează individual, deși pot coopera unul cu celălalt (Hsp40 acționează ca o co-chaperonă pentru Hsp70), cu un mecanism dependent de ATP .
- SHSP , independent de ATP, în condiții de stres , se leagă de porțiunile hidrofobe ale polipeptidelor modificate, prevenind agregarea lor, până când condițiile favorabile plierii sunt restabilite.
- În cele din urmă, ubiquitina este asociată cu proteine alterate ireversibil, favorizând recunoașterea și degradarea lor de către proteazom .
HSP-urile pot fi constitutive sau pot fi sintetizate dacă este necesar: în caz de stres, se determină fosforilarea factorilor de creștere specifici, HSF, care polimerizează formând trimeri. Acestea sunt capabile să pătrundă în nucleu (datorită, de exemplu, legăturilor cu importine) și să interacționeze cu secvențe specifice de ADN ( elemente HSE ) inducând sinteza HSP.
Sinteza excesivă a HSP este evitată printr-un feedback negativ pe care Hsp înșiși îl efectuează asupra fosforilării HSF.
HSP-urile protejează alte proteine de denaturare înconjurându-le (de exemplu, în caz de șoc termic). Cortizolul, de exemplu, călătorește în sânge înconjurat de HSP. O altă funcție a HSP este de a permite anumiți receptori, cum ar fi cel pentru glucocorticoizi, să nu fie degradați.
Patologie
Modificările genetice ale chaperoninelor pot duce la boli umane care afectează în general mai multe organe și sisteme simultan.
Plierea greșită a proteinelor este baza multor boli umane, definite ca boli misfolding, pe care le putem împărți în două grupe:
- boală cauzată de pierderea sau degradarea proteinelor sau de transportul intracelular incorect.
- boli cauzate de acumularea, intra sau extracelulară, a proteinelor agregate (de exemplu boli prionice).
Multe tipuri de cancer devin chimio-rezistente, deoarece supraexprimă unele HSP-uri, cum ar fi Hsp70 și Hsp90. Primul este asociat cu o rezistență mai mare la stresul oxidativ, în timp ce al doilea devine parte a complexelor multi-proteine stabilizatoare ale enzimelor protein tirozin kinazei , responsabile de transducția intracelulară a mesajelor purtate de factorii de creștere .
HSP-urile sunt prezente și în cantități anormale în creierul pacienților cu boala Alzheimer și boala Parkinson. Cu toate acestea, majoritatea cercetătorilor consideră că expresia lor crescută nu este dăunătoare în sine, ci reprezintă mai degrabă un răspuns defensiv la nivelurile ridicate de stres oxidativ care caracterizează aceste patologii.
