分子伴侣

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图1:细菌GroES/GroEL分子伴侣复合体俯视图

分子伴侣(英文:Chaperone,又见称为:molecular chaperone[1],中文又可译为侣伴蛋白。英文单词原意是指一种年老妇女的职业,她们负责监管年轻未婚少女的行为[2]。)是一类协助细胞内分子组装和协助蛋白质折叠蛋白质。注意,分子伴侣与伴侣素(英文:Chaperonin)的区别。后者只是分子伴侣中的一种[3],后者包括热休克蛋白Hsp60和Hsp10两个家族[4]。另外,使用ATP协助蛋白质折叠只是一部分分子伴侣的功能,分子伴侣如Asf1者,能在细胞分裂过程中提升DNA解螺旋酶的活性并且将母链的组蛋白传递到子链[5]

生理功能[编辑]

虽然蛋白质的三维结构是由它自身的氨基酸序列决定的,但并非所有蛋白质都能自然折叠到其自然状态(英文:Native Status,即蛋白质能发挥其功能的最终状态),很多蛋白质的折叠或者是在高温失活后(即所谓的热休克,英文:Heat shock),都通常需要分子伴侣的协助达到或恢复到其自然状态[6]。其实,分子伴侣并不是只在热休克时才出现的,它们一直存在于细胞内。蛋白质在折叠时,总体来说是朝着降低能量的方向进行的。不过有时候它会进入所谓的“能井”中(见图2)。这些状态并非其能量最低状态,但是蛋白质却因为缺乏外源能量而不能越出能井,或者是要很长的时间才能做到。这时分子伴侣会发挥其作用,帮助蛋白质折叠回正确状态并加速这一过程[7]。从另一个角度看,所有的分子伴侣都能识别疏水性区域。因为自然状态下的蛋白质会隐藏其疏水性区域,只有在不正确折叠的情况下才暴露出这些区域[8]。分子伴侣便依靠疏水性作用与其底物结合,发挥作用[9]

而分子伴侣Asf1则有着另外的功能。法国一个由Genevieve Almouzni带领的研究小组通过遏制该蛋白,使用细胞分裂抑制剂和添加过量的组蛋白来研究该分子伴侣的功能。他们发现,如果细胞内该蛋白被遏制,细胞周期会停滞于S期。不过DNA复制的起始无碍,而复制的过程也不会受到任何检查点(英文:Checkpoint)的阻挠。该小组人员怀疑该蛋白和解螺旋酶的活性有关。当Asf1不存在时,解螺旋酶功能失常。当细胞受到分裂抑制剂处理后,细胞分裂停止,而Asf1的含量也上升。另外,当细胞内被人工添加过量的组蛋白时,Asf1因忙于接载这些外源的组蛋白而不能处理母链上的组蛋白,细胞周期因此而停止。因此研究人员推测,Asf1传递母链上的组蛋白到子链,完成染色质的组装[5]

主要分子伴侣家族[编辑]

分子伴侣中很大一部分是热休克蛋白(反过来也未必成立,就是说,并非所有热休克蛋白都是分子伴侣[8])。这些蛋白在所谓的压力源的刺激下,如高温,葡萄糖供应不足,身体受到感染癌症被激活[10]。下面根据Ranford, J.C. et al.列出主要的分子伴侣。

家族 功能
伴侣素10 伴侣素60的辅助伴侣素,帮助Hsp60的底物折叠以利于其与Hsp60结合。
小热休克蛋白 包括多种蛋白质,依靠ATP发挥其功能,与非自然态蛋白质结合。
Hsp40 辅助伴侣素,调节Hsp70的活性。不过其中一些能与非自然态蛋白质结合。
Hsp60 通过ATP帮助15-30%的细胞蛋白质进行折叠。
Hsp70 防止未折叠的多肽链粘连聚集,解聚多叠体蛋白质,参与蛋白质运输,调节热休克应答。
Hsp90 与一些激酶类固醇受体一同作用于信号传导通路,也可能会发挥一些“典型”分子伴侣的作用。
Hsp100 解聚蛋白质多叠体和聚集体。
Hsp110 与Hsp70高度同源,功能未知。

参考文献[编辑]

  1. ^ chaperone. merriam-webster.com. 08.02 [2008] (English). 
  2. ^ chaperone. cambridge.org. 08.02 [2008] (english). 
  3. ^ Julia C. Ranford, Anthony R.M. Coates and Brian Henderson. [http://www-ermm.cbcu.cam.ac.uk/00002015h.htm Chaperonins are cell-signalling proteins: the unfolding biology of molecular chaperones]. www-ermm.cbcu.cam.ac.uk. 08.02 [2008] (english). 
  4. ^ Julia C. Ranford, Anthony R.M. Coates and Brian Henderson. Diversity of the major molecular chaperone families. www-ermm.cbcu.cam.ac.uk. 08.02 [2008] (English). 
  5. ^ 5.0 5.1 Groth, A., et al. Histone chaperone regulates replication. jcb.org. 2008 [09.02] (English). 
  6. ^ Nelson, D. L.; Cox, M. M. Lehninger's Principles of Biochemistry 4.Edition. W. H. Freeman. 08.02: 30. ISBN 0716743396 (English). 
  7. ^ Laurence A. Moran. Heat Shock and Molecular Chaperones. sandwalk.blogspot.com. 2008 [09.02] (English). 
  8. ^ 8.0 8.1 Dr. Landry. September 11, 1998 Protein Interactions and Molecular Chaperones. tulane.edu. 2008 [09.02] (English). 
  9. ^ Masahide Yamamoto, Yoshiaki Takahashi, Kouichi Inano, Tsuneyoshi Horigome and Hiroshi Sugano. Characterization of the Hydrophobic Region of Heat Shock Protein 90. Japanese Biochemical Society. 1991, 110 (1): 141–145 (English). 
  10. ^ Robert J. Evolution of heat shock protein and immunity.. Dev Comp Immunol. 2003, 27 (6-7): 449–64. 12697304 (English). 

参见[编辑]