ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 3
ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ШАПЕРОНОВ И ИХ ФУНКЦИЙ........... 5
1.1 Происхождение шаперонов................................................................... 5
1.2 Биологические функции молекулярных шаперонов............................ 6
1.3 Основные семейства молекулярных шаперонов.................................. 7
ГЛАВА 2. РОЛЬ ШАПЕРОНОВ В ФОЛДИНГЕ ПОЛИПЕПТИДОВ....... 14
2.1 Шапероны и фолдинг белков.............................................................. 14
2.2 Рефолдинг ненативных (нефункциональных) полипептидов............. 16
2.3 Шапероны Hspl00 и дезагрегация белков.......................................... 20
2.4 Малые Hsp-белки................................................................................. 22
2.5 Шапероны разных семейств в фолдинге белка................................... 23
2.6 Стимулирование агрегации белков нефункционирующим шаперонином GROEL..................................................................................................................... 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 29
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................................... 31
ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................ 34
Актуальность. Экспериментальные исследования процессов денатурации и ренатурации белков in vitro привели к важному заключению, что вся необходимая и достаточная информация о пространственной структуре белка заключена в его аминокислотной последовательности [1]. Однако исследования процессов жизнедеятельности клетки и сворачивания белков in vivo выявили ряд клеточных компонентов, которые вовлечены либо в катализ процесса денатурации, либо в регуляцию распределения вновь синтезированных белков между конкурирующими путями сворачивания и агрегации [3].
К концу 80-х годов сложилось представление, согласно которому определенные белковые факторы могут играть весьма важную роль в процессах формирования и поддержания нативной конформации белка в клетке. На основе имевшихся данных Эллисом [4] была сформулирована концепция ассистируемой самоорганизации белков в противоположность спонтанной. Эта концепция предполагает, что хотя денатурация белков является спонтанным процессом, существуют критические стадии, на которых участие специальных клеточных факторов может оказаться необходимым. Роль таких факторов, названных молекулярными шаперонами, состоит в обеспечении оптимальных условий для протекания процесса сворачивания белков путем устранения «помех» или «неадекватных контактов».
Шапероны входят в состав большого семейства белков теплового шока (heat shock proteins (hsp)), синтез которых в клетке значительно увеличивается в ответ на тепловой шок или другие виды клеточных стрессов [5]. Вместе с тем установлено, что и при нормальных условиях большинство белков этого семейства синтезируется довольно интенсивно. Широкий диапазон функций шаперонов включает стабилизацию промежуточных конформаций различных белков в процессе созревания in vivo, ассистирование сборки олигомерных комплексов, участие в трансмембранном транспорте белков и деградации короткоживущих белков цитозоля [2], а также предотвращение летальной неспецифической ассоциации белков в стрессовых для клетки условиях [5].
Список использованной литературы:
Марченков В. В., Марченко Н. Ю., Марченкова С. Ю., Семисотнов Г. В. // Успехи биологической химии. - 2006. - Т. 46. - C. 279-302. Мельников Э. Э., Ротанова Т. В. Молекулярные шапероны // Биоорганическая химия. - 2010. - Т.36 (1). - C. 5-14. Azia A., Unger R., Horovitz A. What distinguishes GroEL substrates from other Escherichia coli proteins? // FEBS Journal. - 2012. - Vol.279. - P. 543-550. Bochkareva E. S., Lissin N. M., Girshovich A. S., Transient association of newly synthesized unfolded proteins with the heat-shock GroEL protein // Nature. - 1988. - Vol. 336. - P.254-257. Chen L., Sigler P. B. The Crystal Structure of a GroEL / Peptide Complex:Plasticity as a Basis for Substrate Diversity // Cell. - 1996. - Vol.99. - P. 757-768. Dobson C. M. Principles of protein folding, misfolding and aggregation // Semin. Cell.Dev. Biol. -2004. - Vol.15. - P.3-16. Clark G. W., Tillier E. R. Loss and gain of GroEL in the Mollicutes // Biochem. Cell Biol. -2010. - Vol.88. - P. 185-194. Ellis J., Proteins as molecular chaperones // Nature. - 1987. - Vol.328 (6129). - P.378-379. Ewalt K. L., Hendrick J. P., Houry W. A., Hartl F. U. In vivo observation of polypeptide flux through the bacterial chaperonin system // Cell. - 1997. - Vol.90. - P. 491-500.10. Feltham J. L., Gierasch L. M. GroEL-Substrate Interactions: Molding the Fold, or Folding the Mold? // Cell. - 2000. - Vol. 100. - P.193-196. Fenton W. A., Horwich A. L., GroEL-mediated protein folding // Protein Sci. - 1997. - Vol. 6. - P. 743-760. Gething M. J.,Sambrook J., Protein folding in the cell // Nature. - 1992. - Vol.355. - P. 33-45. Gomez-Puertas P., Martin-Benito J., Carrascosa J. L., Willison K. R., Valpuesta J. M. The substrate recognition mechanisms in chaperonins - Review // Journal of Molecular Recognition. -2004. - Vol. 17. - P. 85-94. Grallert H., Buchner J. Structural View of the GroEL Chaperone Cycle // Journal of Structural Biology. - 2001. - Vol.135. - P. 95-103. Hayes S. A., Dice J. F. Roles of Molecular Chaperones in Protein Degradation // The Journal of Cell Biology. - 1996. - Vol.132. - P. 255-258. Hemmingsen S. M.,Woolford C.,van der Vies S. M., Tilly K., Dennis D. T., Georgopoulos C. P., Hendrix R. W.,Ellis R. J. Homologous plant and bacterial proteins chaperone oligomeric protein assembly // Nature. - 1988. - Vol. 333. - P. 330-334. Hendrick J. P. Hartl F. U. The role of molecular chaperones in protein folding // FASEB J. -1995. - Vol. 9(15). - P.1559-1569. Horwich A. L., Farr G. W., Fenton W. A. GroEL-GroES-Mediated Protein Folding // Chemical Reviews. - 2006. - Vol. 106. - P. 1917-1930. Jewett A. I., Shea J. E. Reconciling theories of chaperonin accelerated folding with experimental evidence // Cell. Mol. Life Science. - 2010. - Vol.67. - P. 255-276. Kusukawa N., Yura T., Ueguchi C., Akiyma Y., Ito K., Effects of mutations in heat-shock genes groES and groEL on protein export in Escherichia-coli // EMBO J. - 1989. - Vol.8(11). - P. 3517-3521. Lin Z., Rye H. S. GroEL-Mediated Protein Folding:Making the Impossible, Possible // Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. - 2006. - Vol.41. - P. 211-239. Lindquist S., Craig E.A., The heat-shock proteins // Annu. Rev. Genet. - 1988. - Vol.22. - P. 631-77. Lund P.A. Multiple chaperonins in bacteria -why so many? // FEMS Microbiol Rev. - 2009. -Vol. 33. - P. 785-800. Marchenkov V. V., Semisotnov G. V. GroEL. Assisted Protein Folding: Does It Occur Within the Chaperonin Inner Cavity? // International Journal of Molecular Sciences. - 2009. - Vol. 10. - P. 2066-2083. Paul S., Punam S., Chaudhuri T. K. Chaperone-assisted refolding of Escherichia coli maltodextrin glucosidase // FEBS Journal. - 2007. - Vol. 274. - P. 6000-6010. Radford S. E. GroEL: More than Just a Folding Cage // Cell. -2006. - Vol. 125. - P. 831-833. Sparrer H., Lilie H., Buchner J. Dynamics of the GroEL-Protein Complex: Effects of Nucleotides and Folding Mutants // J. Mol. Biol. - 1996. - Vol.258. - P. 74-87. Thirumalai D., Lorimer G. H. Chaperonin - mediated protein folding // Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. -2001. - Vol.30. -P. 245-269. Viitanen P. V., Donaldson G. K., George H. L., Lubben T. H., Gatenby A. A. Complex interactions between the chaperonin 60 molecular chaperone and dihydrofolate reductase // Biochemistry. - 1991. - Vol. 30 (40). - P. 9716-9723. Walter S. Structure and function of the GroEL chaperone // Cell. Mol. Life Sci. - 2002. -Vol. 59. - P. 1589-1597. Weissman J. S., Rye H. S., Fenton W. A., Beechem J. M., Horwich A. L. Characterization of the Active Intermediate of a GroEL-GroES-Mediated Protein Folding Reaction // Cell. - 1996. -Vol. 84(3). - P.481-490.
