Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.2. Пространственное строение белка (947295), страница 108
Текст из файла (страница 108)
Р. Эллис, который сначала продолжил, а вскоре собственными экспериментальными исследованиями доказал существование в клетках нескольких различных семейств белков, участвующих в качестве посредников в 14* 419 свертывании полипептидных цепей н сборке более сложных структур 1214 — 219). Р, Эллис назвал их молекулярными шаперонами. Так спустя десять лет, в литературе вновь возникло это понятие, правда, теперь уже относящееся к функциональным свойствам не однои белковой молекулы (нуклеоплазмина), а целого класса белков. Участие посторонних белков в сборке, как оказалось, не соответствует традиционному представлению о наличии прямой аналогии между механизмами свертывания полипептидных цепей в искусственных условиях и клетке.
Ставшие известными функции молекулярных шаперонов потребовали определенной коррекции давно сформулированного и многократно подтвержденного в опытах )п ч)1го принципа не нуждающейся в каких-либо посредниках самосборки белка. Выяснилось, что это не совсем так, Более того, оказалось, что в сложных клеточных условиях нужны белки, ассистирующие не только котрансляционное и посттрансляционное свертывание полипептидных цепей, но и помогающие транспорту белковых молекул через мембраны, реорганизации, диссоциации и ассоциации белков в олигомерные комплексы, сборке олигомеров внутри органелл и ликвидации белковых повреждений, вызванных стрессовыми и иными внешними воздействиями. Молекулярные шапероны Эллис трактует "...как функиональный класс несвязанных между собой семейств белков, которые помогают правильной невалентной сборке других полипептидсодержащнх структур (п х)то, но не входят в состав собираемых структур и не участвуют в реализации их нормальных физиологических функций" (220.
С. 258]. Отсюда следует, что к классу шаперонов может быль отнесен белок, который обеспечивает быструю и правильную сборку трехмерной структуры другого белка или ансамбля белков, не являясь. однако, компонентом этой структуры. Шаперон не несет специфической информации о механизме процесса, его направленности и конечной цели, которые по-прежнему считаются прерогативой аминокнслотной последодательности.
Он помогает сборке путем образования обратимых невалентных комплексов с развернутой или неполностью свернутой полипептидной цепью, ингибируя тем самым неправильные, ведущие к функционально неактивным структурам, взаимодействия. Многочисленные белки, выполняющие посттрансляционные химические модификации амннокнслотных последовательностей, не входят в класс шаперонов, хотя и оказывают влияние на формирование активных нативных конформаций. Таким образом, если принцип структурной самоорганизации белковых молекул в условиях 1п лшэ может восприниматься в буквальном смысле слова, то в ситуации (п ч)чо он должен обрести более широкое толкование, принимающее во внимание временное участие в сборке белка ферментов (дисульфидных и цис-глранс-изомераз) и молекулярных шаперонов.
Первые катализируют процесс за счет химических. ковалентных взаимодействий, а вторыс — физических невалентных взаимодействий. И те, и другие не определяют геометрии н динамических свойств нативной конформации, н, следовательно. ес 420 функцию, а выполняют по ходу сборки вспомогательную асснстирущую роль, предохраняя свертывающуюся цепь от ошибочных внутренних и внешних контактов. Из сказанного выше следует, что можно различать несколько видов сборки нативной трехмерной структуры белка.
Во-первых, в условиях [п янга без белковых посредников, когда термодинамика и кинетика процесса в отсутствие денатуранта определяются только аминокислотной последовательностью; во-вторых, также в условиях [п чйго, но в присутствии тех или иных ферментов или молекулярных шаперонов, оказывающих соответствующие воздействия на скорость процесса и его эффективность; в-третьих, в естественных, клеточных, условиях с участием ферментов и зпаперонов. Сборка белков с помощью посредников, как показывают результаты работ последних лет, широко распространена. Однако, вопрос о том, все ли белки в процессе и сразу же после их синтеза на рибосомах нуждаются для своей сборки в ассистированин, остается открытым.
Роль посредников может быть выяснена прн исследовании раздельного влияния каждого из них на скорость свертывания )п чйго, а в случае )п г)го — при изучении мутантных и рекомбннантных модельных белков [221]. Открытие класса молекулярных шаперонов произошло при изучении функций белков теплового шока, принадлежащих трем различным семействам, которые обычно обозначают Ыр60, [ззр70 н 'пар90 [аббревиатура пса~ эпос[с ргспе)п; цифры указывают приблизительные значения молекулярных масс белков в кДа) [193]. Белки Мр широко распространены и постоянно присутствуют в целом ряде клеточных компартментов как прокариот, так и эукариот [табл. Ш.8).
При возникновении стрессовых ситуаций [не только тепловых) их концентрации резко возрастают [222 — 225]. Белки этих семейств сильно отличаются по структуре, но функционально обладают рядом общих характерных особенностей. Как уже отмечалось, к ним относятся узнавание целевого полнпептнда н участие в его сборке, способность к связыванию и гидролнзу АТР, кооперативные взаимодействия шаперонов разных семейств и взаимодействия с другими белковыми факторами, инициация синтеза шаперонов при накапливании частично свернутых белков.
В табл. 1П.8 включены также белки, не относящиеся к семействам 'пзр, но причастные к процессам свертывания полипептидных цепей и сборки белковых комплексов. К ним относятся уже упоминавшийся нуклеоплазмнн ядра клетки. В эндоплазматнческом ретикулуме найден белок (ТКАР или р28), образующий невалентный комплекс с С[)3- цепью рецептора Т-клетки, который существует до окончания сборки всех субъеднннц рецептора [260].
Другой белок этого же компартмента (88К) формирует переходные ассоциаты с вновь синтезируемыми тяжелыми цепями главного комплекса гистосовместимости [262]. В клетках Е. со11 белок ЯесВ и триггер-фактор связывают незрелые секреторныс предшественники до их выведения через цнтоплазматическую мембрану [230]. Белок Рар]3, как предполагают, функционирует как шаперон в периплазматическом пространстве, способствуя 421 Таблица Ц).8 Функция молекулярных шаперонов [193] цслсвоа лаанпсвтнв Шанеров Фувкцня Литература Е.сой Задержка свертывания перед транспортом [226 — 228) (229. 230] [231,232] [233 †2] [236, 237] [238] [239, 240) ОгоЕ(ЗСяоЕ5 [241 — 245) Фотосинтетнчсскне бактерии Хлоропласгы Митохондрии Сборка олвтомера йнбВР Нзр70 [217, 243, 246) [247, 248] 247) [249 — 251] [249] [252) [253 †2] Эндоплазмати- ческий ретнкулум В(Р (253, 258, 259] [260, 26 Н В1Р ТКАР или р28 (253, 258, 259] В1Р [260, 261! 952] ТКАР нли р28 р88 [193] Ь?0 (В)Р) Нзс-70(Нвр70?) Нзс-70 (Нзр70?) (26( — 266] [267, 268) Нгс-70 (клатрин- раздевающая АТРаза) Нзс-70 (Ргр73) Нгр90 [269 — 271] [272 — 274] Старые (?) белки Стеронцные рецепторы [275, 276] Белки, трансформирующие ретровирусы в сы Нз„О П?7] гх?8] [209, 279] Нзр90 Нзр?0)Нзс?0 Нуклеоплазмин Актив,тубулин Прери богемы Гисгоны Предшественники секрсторных белков ДНК-репаикационный комплекс белкон Белки головки или хноста бактернофага Чужеродные белки Белок микропили периплазматического пространства Рубнско Рубиско Мнтохондриальные белки- прешпественники Белки-предшественники в мвтриксе Сннтезнруемые секреторые белки Мутантные или чужеродные белки Субьединяцы Т-клеточного рецептора Мутантные илн чужеродные белки Субъеднницы Т-клеточного рецептора Тяжелые цепи главного комплекса гистосовместимосги (МНС) класса 1 Запасные белки растений Симгезируемые полипептиды Мнтохондриальные и секреторные белки- предшесгвеиннкн Полипеппщ клатриновой оболочки окаймленного пузырька ОгоЕ(.
БссВ Триггер.фактор ОпаКг?цга) О)оЕ(УОгоЕ5 Опорные белки бактериофага ОпзК РарО Реорганизация белковою комплекса Сборка головки или хвоста бактериофага Стабилизация несвернутого белка (?) Сборка микропили Сборка олигомера Завершение транслокации Стабилизация неполностью свернутых структур в матрнксе Стабилизация неполностью свернутых структур и свертывание реэкспорт предшественников в межмембранное пространство Завершение транслокации Стабилизашгя неполносгъю свернугых струхтур в канальцах Стабнлнзашгя неполносп,ю свернутых струк"ур Сборка рецептора Стабилизация неполностью свернутых сг)зуктур Сборка рецептора Стабилизация вновь синтезируемых тяжелых цепей (?) Стабилизация вновь синтезнруемых полнпептидов (?) Стабилизация неполносп ю свернутых структур (?) Разворачивание перед транслокацией Связывание зкспонированной петли легкой цепи клатрина, что способствует оснобшкде пню Транспорт к лизосомам для деградации Стабилизация неактивной формы рецептора Стабилизация неактивной формы белка при прохождении через плазматическую мембрану Стабилизация белковых субъедниип (?) Защита белков от тепловой денатурации Сборка нуклеосом свертыванию белковых цепей и сборке микропилей в клетках Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
