Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.2. Пространственное строение белка (947295), страница 109
Текст из файла (страница 109)
со1) [240]. Так называемые опорные белки [ОгоЕЕ/Отой) участвуют а сборке головки и хвоста бактериофага, но не являются компонентами зрелого фага [237[. Очевидно, ввиду множества белков, нуждающихся прн их молекулярной сборке и образовании комплексов в других белках- посредниках, в ближайшие годы следует ожидать открытия новых молекулярных шаперонов. Рассмотрим подробнее функции наиболее изученных на сегодняшний день шаперонов, принадлежащих семействам белков теплового шока.
Шапероны Ьар70. Трехмерные структуры белков этого семейства состоят из двух доменов. Один из них, АТР-связывающий домен, имеет высококонсервативную аминокислотную последовательность из 450 остатков М-концевой части белковой цепи [рис. 1П.25, [193)). Второй, С- концевой домен имеет вариабельную последовательность и состоит приблизительно из 200 аминокислотных остатков. Он обладает способностью образовывать невалентные комплексы с вновь синтезируемыми полипсптидными цепями. Некоторые белки Ьар70 содержат один нлн два коротких.
обычно тетрапептидных, участка. Они составлены или из гидрофобных остатков и тогда служат для удерживания шаперона в мембране, или из гидрофильных остатков, что необходимо для ввода белков в органеллу. Примером могут быть митохондриальные шапероны пзр70. Между доменами находится участок, чувствительный к протеиназам.
Образующийся при расщеплении молекул пвр70 один из фрагментов с молекулярной массой около 44 кДа обладает АТРазной активностью. Кристаллографическая структура этого фрагмента одного из белков семейства пзр70 получена с разрешением 2,2 А [280, 28Ц. Она представлена на рис. 1П.26, из которого видно, что АТРазный домен состоит из двух автономных половин с глубокой щелью между ними.
предназначенной, по-видимому, для связывания АТР. Пространственная структура домена оказалась практически идентичной структуре АТРазного участка мономера О-витина и фермента гексакиназы, аминокислотные последовательности которых, однако, существенно различны.Мономеры О-актина при взаимодействии с АТР изменяют свою конформацию и полимеризуются, образуя филаменты [282[. Аналогичный процесс имет место и у белков пзр70.
Их конформационные изменения в Х-концевой области при связывании и гидролизе АТР индуцируют конформационную перестройку более короткого пептидсвязывающего домена, что, в свою очередь, приводит к изменениям во взаимоотношениях со сворачивающимся белком. Шапероны пзр70 животных клеток связывают развернутую полипептидную цепь менее прочно в присутствии гидролизуемого АТР; добавление АРР ингибирует АТР-зависимое освобождение целевого полипептида. Такое поведение может быть объяснено тем, что замена АПР на АТР является скорость-лимитирующей стадией процесса освобождения белка[277), Вариабельность С-концевого домена белков йзр70 может опредс- 424 Атразный домвн Субстратузнающий доман (высококонсврвативный) (вариабвльиыа) С 200 аминокислот Общий сигнал выдержки 450 аминокислот Участок, чувствительный к гидролнзу Общий оигнал на входе Р и с.
)П.25. диаграмма линейной аминокислотна» лоследовательносги белков семенсгва Ьзр70 [193) е, ,е Р и с. 10.26. Модель трехмерной структуры )(-концевого АТР-связывающего домена белка семейства Ьхр70 (193) Р и с. 0.27. Модель трехмерной структуры О-концевого лслтидсвятывающего домена белков семейства Ыр70 (193) лять специфичность связывания целевого полипептида. Ф.
Риппманн предложил модель пептнд-связывающего домена из вторичных структур (рис. П),27) [283). Модель демонстрирует возможность укладки а- спиральных и р-складчатых структур фрагмента )тзр70, аналогичной укладке а,- н а,-доменов лейкоцитарного антигена 1) Л-1 главного комплекса гнсгосовместнмости человека, трехмерные структуры которых известны 1280). Это позволило создать гипотетическую модель трехмерной структуры С-концевого домена белков )1зр70. Предполагаемый пептидсвязывающий карман сформирован))-складчатыми фрагментами и "выстлан" гидрофобными аминокислотами, Сверху полость кармана прикрывают а-спиральные структуры. Связывание сворачивающегося полипептида происходит на протяженном участке.
Для щаперона )3паК (табл. Ш. 8) методом ЯМР показана возможность связывания синтетического тридекапептнда, не обладающего определенной структурой )193]. 425 В клетке связывание и освобождение частично свернутого белка и шаперона контролируется специфическими белковыми модуляторами, или, как их иногда называют, кооперативными факторами при нх невалентном взаимодействии с комплексом белок-шаперон [284[, Партнером ПпаК являются белки ()па) и ОгрЕ. Белок Ппа[ кодируется тем же опероном, что н ))паК, проявляет активность в виде димера двух одинаковых субъединиц с молекулярной массой около 41 кДа. При формировании тройного комплекса белок — 1)паК вЂ” Рва[ возрастает сродство ПпаК к целевому полипептиду и стимулируется гидролнз АТР 1)паК.
Белок ОгрЕ имеет молекулярную массу 22 кДа и индуцирует замену А()Р на АТР у ()паК в тройном комплексе. Шаиероны Ьяр90. Белки этого семейства изучены слабо. Предполагается, что они так же как и белки семейства )ззр70 имеют АТР- и пептидсвязывающие домены и содержат Х- и С-концевые сигнальные тетрапептиды. К )ззр90 отнесены белок НгрО клеток Е, со!! и Р. гпе!апойаз!ег и два белка Я.
сегеч!яае, различающиеся концентрацией и индуцибельностью. В животных клетках присутсгвуют белки Ьзр90, часто именуемые 8гр94 и ЕКр99 илн эндоплазмином, аналогичные по строению и функции белку В!Р семейства пзр70 [285). Цитоплазматические белки [ззр90 имеют молекулярную массу от 87 до 92 кДа. Они способны к ассоциации со многими клеточными белками, включая трансформированные белки ретровирусов, рецепторы стероидных гормонов, протеинкиназы клеток, актин и тубулин [277]. Общим свойством белков Ьзр90, по-видимому, является способность стабилизировать синтезируемые рнбосомами белки в неактивном состоянии и не допускать их сборки.
Белки Ър90 участвуют в инициации свертывания рецепторов стероидных гормонов и в последующей модуляции связывания ими ДНК и регуляции транскрипции [272, 273[. Показано. что апорецепторы, синтезированные в отсутствие Ьзр90, неспособны к регуляции процесса транскрипции и, следовательно, невосприимчивы к воздействию гормонов [274!.
В нормальных условиях вновь синтезированный апорецсптор формирует комплекс с димером Ьзр90, в котором рецептор зафиксирован в частично свернутой конформации, что препятствует его связыванию с ДНК. Ассоциация стероидного гормона с таким комплексом приводит к его диссоциации, а рецептор при этом обретает способность к взаимодействию с ДНК. Установлено, что область контактов шаперона пзр90 с рецептором включает участок нз 80 аминокислотных остатков, где находится место связывания рецептора с гормоном. Однако причины специфичности взаимодействия 'пзр90 с рецептором и диссоциацин их комплекса остаются еще не выясненными. Белки семейства [ззр90 катионзависимо связывают АТР и способны к автофосфорилированию.
Но, в отличие ггг белков )ззр70 и шаперонов, они не способны к каталитическому гидролизу АТР [28б[. Шапероны Ьзрбй (шапероиин-бй). Эти белки отличаются структурно от шаперонов (ззр70 и пзр90 тем, что представляют собой не отдельные молекулы, а сложные гомоолигомерные (в Е; со!1, митохондриях и хлоропластах) или гстероолнгомерные (в архсбак- Р и с. Ш.2К Гипотетическая модель структуры ваперонипа Огоп!, иллюегрирующая а днук проскцияк мультиплетные места связывания единичной полипептипной цепи Черные прямоугольники яокруг плгккостн злементы узнана ня связывания псзипаптнаа: а-спнралн — вторичные структуры санзанипго пелипептиаа ! ЗЭЗ! териях и клетках укивотных) комплексы [287).
Наиболее изучен шаперон Е. сой ОгоЕ1.. Согласно данным электронной микроскопии о четвертичной структуре ОгоЕ1, его молекулы ассоциированы в две связанные между собой кольцевые структуры, образующие двойной гептамерный тороид, названный "пончиком" [288, 289]. Диаметр внутренней полости, куда погружается белок с молекулярной массой до 90 кДа, составляет около 170 А. Вспомогательным [кооперативным) белком при функционировании шаперона ОгоЕЬ служит белок ОгоЕ8 с молекулярной массой 10 кДа. Он образует гептамерный комплекс, прикрывающий один из торцов тороида ОгоЕ1.
[рис. 111.28), Аналогичный комплекс двойного тороида был идентифицирован в цитозоле животных клеток [290 — 292[. Он не является гомологом уже известным шаперонам, что было подтверждено иммуноперекрестными реакциями. Оказалось, что белки, формирующие этот комплекс, эволюционно связаны с компонентамн клеток архебактерий.
В экстремальных термофилах Ругое[!сг!шп оссп1шгп идентифицирован большой цилиндрический белковый комплекс с термостабил! ной АТРазной активностью [293[. Такой же комплекс присутствует в другом виде бактерий Зп1[о!оЬна зЫЬагае. Он представляет собой два кольца, образованных из 8 мономеров каждое. Мономер ТР-55 имеет молекулярную массу 55 кДа и гомологичен белку ТСР! ["!Ч-согпр1ех ро!урергЫе 1"), которадй является продуктом Т-локуса созревающих сперматид мышей [287, 290 — 292!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
