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分子伴侣是一种引导蛋白质正确折叠的蛋白质当蛋白质折叠时,它们能爱护蛋白质分子免受其它蛋白质的干扰很多分子伴侣属于热休克蛋白(例如HSP-60)它们在细胞受热时大量合成热激可导致蛋白质稳定性降低,增加错误折叠的几率,因此在受到热刺激时,细胞中的蛋白质需要更多热休克蛋白的关心名目1基本简介分子伴侣是细胞中一大类蛋白质,是由不相关的蛋白质组成的一个家系,它们介导其它蛋白质的正确装配,但自己不成为最终功能结构中的组分分子伴侣的概念有三个特点:
①凡具有这种功能的蛋白,都称为分子伴侣,尽管是完全不同的蛋白质
②作用机理是不清晰的故用了介导二字,以模糊其辞,关心二字可理解为通过催化的或非催化的方式,加速或减缓组装的过程,传递组装所需要的空间信息,也可能抑制组装过程中不正确的副反应
③分子伴侣肯定不是最终组装完成的结构的组成部分,但不肯定是一个分别的实体如一些蛋白水解酶的前序列,以及一些核糖核蛋白体的加工前的部分,若具分子伴侣的作用,也称为分子伴侣组装的涵意比较广,主要指:关心新生肽的折叠、关心新生肽成熟为活性蛋白、关心蛋白质跨膜定位、亚基组装等2发觉历程分子伴侣1987年Lasky首先提出了分子伴侣的概念他将细胞核内能与组蛋白结合并能介导核小体有序组装的核质素称为分子伴侣依据日后的定义,这一概念延长为一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质,它们在细胞内关心其他含多肽的结构完成正确的组装,而且在组装完毕后与之分别,不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份热休克蛋白就是一大类分子伴侣1987年,Ikemura发觉枯草杆菌素的折叠需要前肽的关心这类前肽常位于信号肽与成熟多肽之间,在蛋白质合成过程中与其介导的蛋白质多肽链是一前一后合成出来的,并以共价键相连接是成熟多肽正确折叠所必需的,成熟多肽完成折叠后即通过水解作用与前肽脱离Shinde和Inouye将这类前肽称为分子内伴侣3基本特点
①凡具有这种功能的蛋白,都称为分子伴侣,尽管是完全不同的蛋白质
②作用机理是不清晰的故用了介导二字,以模糊其辞,关心二字可理解为通过催化的或非催化的方式,加速或减缓组装的过程,传递组装所需要的空间信息,也可能抑制组装过程中不正确的副反应
③分子伴侣肯定不是最终组装完成的结构的组成部分,但不肯定是一个分别的实体如一些蛋白水解酶的前序列,以及一些核糖核蛋白体的加工前的部分,若具分子伴侣的作用,也称为分子伴侣组装的涵意比较广,主要指:关心新生肽的折叠、关心新生肽成熟为活性蛋白、关心蛋白质跨膜定位、亚基组装等4基本类型类型伴侣素家族Cpn家族是具有独特的双层7-9元环状结构的寡聚蛋白,它们以依靠ATP的方式促进体内正常和应急条件下的蛋白质折叠Cpns又分为两组GroELHsp60家族和TriC家族GroEL型的Cpns存在于真细菌、线粒体和叶绿体中,由双层7个亚基组成的圆环组成每个亚基分子量约为60Kuo它们在体内与一种帮助因子,如E.coli中的GroES,协同作用以关心蛋白折叠除了叶绿体中的类似物外,这些蛋白是应急反应诱导的人们对GroEL和GroES的结构、功能及其作用机制做了非常详尽的讨论TRiC型TCP-1环状复合物存在于古细菌和真核细胞质中,由双层8或9元环组成,亚基分子量约为55K与小鼠中TCP-1尾复合蛋白TCP-1tailcomplexprotein有同源性这种Cpn没有类似GroES的帮助因子,而且只有古细菌中的成员有应急诱导性;应激蛋白70家族应激蛋白70家族又称为热休克蛋白70家族Hsp70family是一类分子量约70Ku的高度保守的ATP酶,广泛地存在于原核和真核细胞中,包括大肠杆菌胞浆中的DnaK/Dna分子伴侣J高等生物内质网中的Bip、Hscl、Hsc
2、Hsc4或Hsc70胞浆中的Hsp
70、Hsp68和Ssal4p线粒体中的Ssclp、Hsp70等在细胞应急和非应急条件下的蛋白质代谢如蛋白质的从头折叠denovoproteinfoldingx跨膜运输、错误折叠多肽的降解及其调控过程中有重要的作用在体内,Hsp70家族成员的主要功能是以ATP依靠的方式结合未折叠多肽链的疏水区以稳定蛋白质的未折叠状态,再通过有掌握的释放关心其折叠分子伴侣即热休克蛋白90家族Hsp90family分子量在90Ku左右包括大肠杆菌胞浆中的HtpG酵母胞浆中的Hsp83与Hsc83果蝇胞浆中的Hsp83以及哺乳类胞浆中的Hsp90与内质网中的Grp94Erp90或内质网素endoplasmin等Hsp90可以与胞浆中的类固醇激素受体结合,封闭受体的DNA结合域,阻碍其对基因转录调控区的激活作用,使之保持在自然的非活性状态,但Hsp90的结合也使受体保持着对激素配体的高亲和力Hsp90还与Ras信号途径中很多信号分子的折叠与组装亲密相关,主要是Hsp90的结合与解离,介导了这些分子在非活性形式与活性形式间的转化如转化型分子伴侣酪氨酸激酶pp60v-src或在肯定条件下从Hsp90等与之形成的复合物中释放,才能转位至胞膜,行使激酶的活性功能CaseinCKII和el/f-2a是两种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其中CaseinCKII与细胞生长和细胞周期有关el/f-2a激酶则调整蛋白质合成,两者均可与Hsp90及其他分子伴侣形成复合物除Hsp90以外,其他分子伴侣如Hsp70PPIs等都影响了受体分子的激活过程5基本功能参加新生肽链首先,在蛋白合成过程中,伴侣分子能识别与稳定多肽链的部分折叠的构象,从而参加新生肽链的折叠与装配例如,植物光合作用的关键酶一二磷酸核酮糖竣化酶加氧酶Rubisco在合成时,新合成的亚基单体组装成全酶共8个大亚基、8个小亚基,大亚基基因组叶绿体编码,小亚基基因组核编码之前,就有Rubisco结合蛋白RBP参加,实际上就是一种“分子伴侣大亚基先与RBP结合,然后与转运进叶绿体的小亚基装配成完整的全酶抗RBP的抗体阻挡新合成的亚基装配成Rubiscoe类似的还有大肠杆菌中的“分子伴侣GroEL它与GroEs基因构成Gro操纵子成为热休克蛋白基因调整因子的重要组成部分,参加侵入噬菌体衣壳的组装线粒体基质中的HSP60单体分子量60KD,但实际上是十四聚体参加了H+-ATP酶F1的0-亚基跨越线粒体膜后与其它亚基间的组装以及鸟氨酸转氨甲酰酶的折叠与组装内质网膜上的“分子伴侣兔疫球蛋白重链结合蛋白Bip能促进跨膜输入的蛋白质的组装随着基因工程讨论的进展人们还发觉将外源基因导入大肠杆菌进行表达时,其产物虽具有预定一级结构,但并未形成具生物活性的空间结构,这提示人们有必要了解外源基因在原来生物体内表达时是否有分子伴侣的参加?是哪一类分子伴侣的参加?这些问题的澄清无疑将提高基因工程的效益参加蛋白运送在蛋白跨膜运送过程中,也有分子伴侣的参加核糖体上新合成的多肽在定向跨膜运送到不同细胞器时,要维持非折叠状态分子伴侣Hsp70家族在蛋白移位中就能打开前体蛋白的折叠,这时跨膜蛋白疏水基团外露,分子伴侣能够识别并与之结合,爱护疏水面防止相互作用而分散,直至跨膜运送开头跨膜运送后,分子伴侣又参加重折叠与组装过程修复热变性蛋白此外,特殊值得一提的是,有一类分子伴侣属于热休克蛋白HSPo这种蛋白是1962年Ritossa在讨论果蝇唾腺染色体时首先发觉的果蝇一般在25℃正常生长,当外界温度升至30~40℃时,果蝇体内产生较多的HSPO后来又在酵母、玉米、大豆、大肠杆菌等中发觉当外界温度高出正常生长温度10~15℃HSP大量诱生近年来的讨论表明在正常生长条件下,这类HSP仍少量存在以前认为HSP功能是机体为应付不良环境产生对热变性蛋白的修复,进一步讨论才知正常生理条件下,HSP对蛋白跨膜运输,结构折叠也有重要作用上面提及的HSP
70、HSP
60、GroEL都属于HSP。