【8.1.1】holoprotein(全蛋白)与分子伴侣(Molecular Chaperones)

全蛋白

holoprotein(全蛋白) 或 conjugated protein(结合蛋白) 是 apoprotein(脱辅基蛋白)和 对应的 prosthetic group(辅基)的结合。

一些酶是不需要额外的成分来显示其完整的活性。但有一些酶的激活需要非蛋白的分子(也叫辅因子)的结合来激活。

分子伴侣

  1. 分子伴侣是一类促进其他蛋白质折叠的蛋白质(Proteins that catalyze protein folding are known as chaperones).
  2. 有2类分子伴侣(There are two classes of molecular chaperones): 1 热休克蛋白70能够与部分折叠的蛋白质暴露在外的疏水区有效地结合,防止它们 彼此之间聚合在一起(HSP70 binds effectively to the exposed hydrophobic regions of partially folded structures and prevents them from aggregating before proper folding) 2 热休克蛋白60或者GroEL/ES形成桶装结构,没有折叠的蛋白质可在其中进行有 效的折叠(HSP60 or GroEL/GroES forms a barrel-like structure in which proteins can fold effectively)
  3. 所有的分子伴侣都具有ATP酶活性,从而通过水解ATP有利于克服蛋白质 折叠过程中遇到的能障(All molecular chaperones have ATPase activities, so they can overcome the energy barriers during protein folding by hydrolyzing ATP)

分子伴侣是一类特殊的蛋白质,其作用主要是在正确的时间和正确的地点促进新生肽链的正确折叠,同时防止它们发生降解和沉淀,有时还能帮助错误折叠的蛋白质有机会重新折叠成正确的构象。

分子伴侣并非“终身伴侣”,一旦蛋白质折叠好,它就被释放,然后再参与另一个新生肽链的折叠。常见的分子伴侣有两大类:热激蛋白70类家族(heat-shock protein70,HSP70)和伴侣蛋白(chaperonin)家族。

HSP70类分子伴侣在细胞内与新生肽链上的疏水区域临时结合,一方面能阻止多肽链提前折叠,另一方面可在多肽链没有折叠之前,防止暴露在外的疏水区之间通过疏水作用“非法聚集”在一起,而导致多肽链之间的聚合,甚至出现沉淀而伤害细胞;伴侣蛋白则形成大的桶状结构,来容纳部分折叠的蛋白质完成折叠。

根据结构和作用机制,伴侣蛋白还可分为两类:细菌的伴侣蛋白属于第一类,古菌的伴侣蛋白和真核生物的TRiC伴侣蛋白属于第二类。以大肠杆菌的GroEL-GroES复合物为例,它由GroEL和GroES组成,其中GroEL单个亚基的大小为60k,共有14个亚基。这些亚基组装成两层七元环桶状结构,GroES充当桶顶部的圆盖,可以和GroEL分开。新生肽链进入圆筒内部以后,顶盖合上,肽链在内部与桶壁发生多次可逆结合,每一次结合由ATP水解所驱动,在最终折叠成特定的三维结构之前可能会消耗大量的ATP。一旦折叠好,便从GroES-GroEL 复合物中释放出来。

参考资料

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